[发明专利]一种基于多个小标志物的图像测距算法

说明书

本发明提供了一种基于多个小标志物的图像测距算法。本发明利用了现代人们获取照片比使用传统测量设备更加便捷的特点，本发明设计了通过多个小标志物本身尺寸以及其在图片中的像素尺寸的比确定局部比例尺，并通过局部比例尺算法和均值处理消除降低误差，最终得到较为准确的距离。本发明在Linux系统的台式机上进行了实验，结果显示我们所设计的算法只需要使用智能手机所拍摄的图片就可以准确计算得到距离，具有准确度高和测量速度快的特点。

技术领域

本发明涉及一种智能测距方法，特别是一种基于多个小标志物的图像测距算法。

背景技术

测量生活中某个物体的某一段距离，尤其是非平面规则物体的距离，是人们生活中常遇到的问题，无论是定制衣物，工程测距都需要灵活熟练运用各种工具如卷尺等进行测量。这类简单的测距工具往往都需要多人的协助，比如，一个人是难以自己测量自身的身体尺寸的。另外，这类传统的测距工具往往都存在着某些难以测量的情况，这时虽然可以使用更加先进的测距工具来尝试解决困难，但都面领着经济成本和时间成本的大量消耗。随着社会的不断进步，人们的需求正在不断地增加，传统的测距工具已经难以满足人们的需求。

近年来，随着智能手机的普及，每个人都可以通过智能手机轻而易举地得到想要的照片，因此也应运而生了依靠手机红外射线对物体尺寸进行测量的方法，这类方法局限于近距离平面测距，不能满足对于中远距离测距以及非平面规则物体的测距，并且需要特殊的红外发射装置，难以大规模的推广。

通过设备(如手机)拍摄图像进行测距成为了解决目前测距现状的有效途径。但是图片拍摄会发生广角畸变和透视形变的问题进而造成的测距的误差，而通过在物体上添加小标志物的方式可以很好地解决这一问题。

发明内容

为了解决在图片中定位目标测距段以及比例尺的映射，本发明提出了一种基于特征匹配和小标志物的测距算法。本发明利用小标志物作为待检测目标，一举两得的解决了这两个问题，将小标志物分别置于测距段的两端，通过特征匹配的方法识别小标志物的同时即可确定测距段，通过已知的小标志物尺寸以及检测出的小标志物像素尺寸即可得到一个比例尺。然后通过比例尺和误差的矫正算法进行误差处理，就可以得到测距段的距离。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于特征匹配和小标志物的测距算法，包括以下部分：

A、设计容易识别且易于携带(印制)的小标志物图标。

B、使用特征匹配的算法对包含测距段的图片进行检测，得到各个小标志物的中心像素坐标以及分别的像素半径。

C、利用局部比例尺算法进行矫正运算，得到各个小标志物之间的距离。

D、通过对测距段内各个小标志物之间的距离进行均值化处理，降低前面的操作造成的随机误差，得到待测距段的真实距离。

部分A中所提到的小标志物图标最优为小型圆图标，并通过印花使其具有较高的区分度以及较多的特征点。

部分B中，特征匹配算法是通过图片进行t特征检测以定位小标志物，从而得到小标志物的坐标信息；

部分C中，局部比例尺算法是本发明为了解决非平面规则物体测距以及镜头畸变效应而提出的一种误差修正计算方法，其思想是构建局部比例尺公式；

其中，L为任意两个小标志物中心之间的像素距离，x是积分微元，K₁是x＝0侧的小标志物的比例尺，K₂是x＝L侧的小标志物计算得出的比例尺。

部分D中，所提到的均值化处理是基于测距段除去两端之外，段内还放置有多个小标志物，则一段距离可以通过选择不同的小标志物进行局部比例尺算法得到多个距离，从而得到一段距离的一组值，对其求均值，即可降低该段距离的随机误差。这样做的优点是通过增加放置小标志物数量，就可以提升测量精度。