[发明专利]一种异构立体视觉系统的测距方法

权利要求书

1.一种异构立体视觉系统的测距方法，所述方法基于混合视觉系统，所述系统包括上方普通透视相机和下方的全景相机，所述普通透视相机由云台承载，所述普通透视相机绕中心轴随目标位置变化旋转，其特征是：包括以下步骤：

步骤1：对全景图像进行透视展开，确定三维空间中透视展开图像的坐标点；

步骤2：基于普通图像的高分辨率细节对展开后的全景图像采用超分辨率重建，得到超分辨率重建后的全景图像；

所述步骤2具体为：

步骤2.1：确定立体图像对中平面的方向，分别检测图像的消失点，为了减少消失点计算的复杂度，采用霍夫变换，对图像进行边缘提取，普通图像包含三个平面方向，将消失点分为三组，每组消失点对应一个消失平面；

步骤2.2：采用高通滤波器获取具有高频分量的图像块，通过高通滤波器锐化图像或提取图像的边缘、纹理和噪声；

步骤2.3：根据图像中的目标色块建立消耗函数，通过下式表示所述消耗函数：

其中，T_i为源色块相对于目标色块的旋转矩阵，为立体图像对的像素索引集，t_i为第i个目标色块，s_i代表第i个高分辨率图像中的源色块，E_u()代表求取目标色块和源色块的欧式距离；

最小化消耗函数得到低分辨率图像中目标色块中的源色块，采用所述源色块替代低分辨率图像中的目标色块即完成对低分辨率图像的重建，得到超分辨率重建后的全景图像；

步骤3：对分辨率重建后的图像进行立体校正，得到校正后的图像；

步骤4：对校正后的图像进行SGM立体匹配，确定全局能量函数，得到最优视差图；

步骤5：根据三角测距原理，计算出最优视差图中的目标与混合视觉系统的距离。

2.根据权利要求1所述的一种异构立体视觉系统的测距方法，其特征是：所述步骤1具体为:

步骤1.1：以球面统一模型的有效视点为观察视点，将球面模型中的观察角区域投影到透视图像平面，透视展开后的全景图像符合人眼观察的习惯；

步骤1.2：设定M(i,j)为透视展开后图像上一个点的坐标，i为图像点M的横坐标，j为图像点M的纵坐标，确定三维空间中透视展开图像上一个点的坐标，通过下式表示三维空间中透视展开图像上一个点的坐标：

M'＝M₃M₂M₁X_s (1)

其中，M'为三维空间中透视展开图像上一个点的坐标，X_s为图像点在球统一模型上的坐标，M₁、M₂和M₃均为三维空间中透视展开图像上点的三维矩阵；

步骤1.3：根据垂直视角和水平视角确定M₁、M₂和M₃，通过下式表示M₁、M₂和M₃：

其中，α和β为垂直视角和水平视角，f为频率。

3.根据权利要求1所述的一种异构立体视觉系统的测距方法，其特征是：所述步骤3具体为：

步骤3.1：在获得全景透视展开图像之后，采用特征匹配算法来检测并匹配图像对中的特征点；

步骤3.2：根据检测到的特征点对来计算基础矩阵，通过SVD解算，从基础矩阵中解算出两个相机之间的旋转矩阵R和平移矩阵T；

步骤3.3：根据两个相机之间的旋转矩阵R和平移矩阵T，将图像对校准到共面列对齐。

4.根据权利要求1所述的一种异构立体视觉系统的测距方法，其特征是：所述步骤4具体为：

步骤4.1：确定全局能量函数E(D)，添加两个正则化项P₁,P₂，其中P₁,P₂为根据视差差值不同的惩罚系数，保持时差图平滑并保留边缘信息，通过下式表示全局能量函数：

其中，|D_p-D_q|为当前像素p与其邻域内的所有像素q之间的视差，N_p为像素p所有相邻像素的集合，C(p,D_p)为像素p的视差代价值；

步骤4.2：采用SGM方法寻找每个像素的时差图，使得整幅图像的全局能量函数最小；

步骤4.3：对时差图进行优化处理，剔除错误的时差、滤波平滑以及亚像素差值优化，得到最优时差图。