[发明专利]基于仿生曲面复眼的大视场多目标同时测距方法

权利要求书

1.一种基于仿生曲面复眼的大视场多目标同时测距方法，其特征在于，该方法基于仿生曲面复眼相机实现，包括以下步骤：

步骤一、对仿生曲面复眼相机进行标定

1.1)对仿生曲面复眼相机的所有小眼进行编号；

采用原始图像中的子图像代替小眼进行编号，这些子图像在原始图像中以六边形的形式排列，每个六边形视为一圈，它们的编号以逆时针方向从内圈向外圈增加，除位于中心和边缘的小眼外，其他小眼周围的6个小眼应落在其附近的3个圈上；

对于任意小眼i，它周围的6个小眼的编号可通过以下步骤确定：

(Ⅰ)若小眼i位于圈k处，则定义起点小眼的编号为s，则判断i是否位于六边形的顶点处，若u是整数，则i在六边形的顶点处；

(Ⅱ)对于同圈的相邻小眼，若小眼i位于该圈的起点，则相邻小眼的编号为i+1、6k-1+i，若小眼i位于该圈的终点，则相邻小眼的编号为i-1、i-(6k-1)；否则，小眼i的相邻小眼编号为i+1、i-1；

对于位于小眼i内圈的相邻小眼，若小眼i为顶点，则内圈相邻小眼编号为i-m；若小眼i为该圈终点，则内圈相邻小眼编号为i-n-(k-1)×6、i-(n+1)；否则，内圈相邻小眼编号为i-n、i-(n+1)；

对于位于小眼i外圈的相邻小眼，若小眼i不是顶点，则外圈相邻小眼编号为i+q、i+(q+1)；若小眼i是起点，则外圈相邻小眼编号为i+p、i+(p+1)、i+(p-1)+(k+1)×6；否则，外圈相邻小眼编号为i+p、i+(p+1)、i+(p-1)；

其中，j是第k圈中编号小于i，且离小眼i最近的顶点处的小眼编号；

1.2)仿生曲面复眼相机拍摄CALTag标定板，其中多个小眼同时捕获目标，获取目标图像，移动复眼位置、改变成像角度，直至所有小眼均拍摄多幅目标图像，仿生曲面复眼相机共拍摄了D张目标图像；

1.3)图像处理；

将所有子图像从目标图像中进行分割，使得每个小眼都有D张相应的子图像，并根据曝光顺序对子图像进行编号，翻转所有子图像，进行CALTag角点检测，获取角点的像素坐标；同时，根据CALTag标定板的编码信息获得角点的空间坐标，从而建立二维像素坐标与三维世界坐标的对应关系；

所述子图像为单个小眼在图像传感器上的成像；

1.4)遍历小眼并标定；

根据步骤1.1)获取的编号，对所有的相邻小眼进行立体标定，当相邻小眼能够同时拍摄CALTag标定板以及能够建立二维像素坐标与三维世界坐标的对应关系时，从D次曝光中选择一定的曝光次数，并将曝光的子图像用于立体标定，立体标定后得到平移矩阵T₁和旋转矩阵R₁；

步骤二、拍摄待测目标，复眼图像预处理

仿生曲面复眼相机获取目标图像，获取的目标图像包括多个小眼的子图像，单个小眼的子图像为圆形，截取圆形视场的外接矩形作为小眼像，并将小眼像翻转180°；

步骤三、基于双目理论测量

物点被小眼i与小眼j同时捕获，旋转小眼i与小眼j的摄像机坐标系，其中，小眼i的摄像机坐标系的旋转矩阵为R′，并投影小眼i与小眼j的子图像到旋转后的摄像机坐标系，根据立体视差原理获得物点在旋转后摄像机坐标系中的空间坐标P；

步骤四、坐标还原与变换，获得物点的空间坐标

4.1)将物点的空间坐标P还原至小眼的摄像机坐标系中，获取还原后的空间坐标P′；

P′＝R′×P

4.2)相邻小眼的位置关系通过它们的摄像机坐标系之间的平移矩阵T₁与旋转矩阵R₁表示，利用此位置参数，将空间坐标变换至任意小眼的摄像机坐标系下，获取任意摄像机坐标系下的物点坐标P₁；

P₁＝R₁×P′+T₁

4.3)对于同一物点，任意两个相邻且能够捕获该物点的小眼对该物点进行一次测量，将不同相邻小眼的测量结果变换至同一坐标系下，求取平均值，即获得该物点的空间坐标。

2.根据权利要求1所述的基于仿生曲面复眼的大视场多目标同时测距方法，其特征在于：步骤1.3)中，对所有的相邻小眼进行立体标定时，为避免重复标定，仅当被遍历小眼为左侧小眼时，才执行立体标定。