[发明专利]基于三光谱实时成像显示优化的建筑物相对距离估计方法

说明书

本发明提供了基于三光谱实时成像显示优化的建筑物相对距离估计方法，首先测量雾天下太阳光的光谱并从中选定三个近红外成像波段；然后搭建三光谱实时成像光学系统，在雾天下对建筑物进行成像得到同一场景下不同波段成像的三幅近红外图像；再分别确定三幅近红外图像的全局大气光值和消光系数；根据三幅近红外图像及其对应的全局大气光值和消光系数推导基于近红外三光谱实时成像建筑物相对距离估计公式；利用所推导的距离估计公式对建筑物相对距离进行估计，最后对估计距离进行显示优化，所提建筑物相对距离估计方法实现了实时图像采集，能够忽略材料表面反射率，同时对波段的选择限制减小，相对距离结果的相对误差更小，并且能将估计结果优化显示。

技术领域

本发明属于图像视觉距离估计技术领域，具体涉及基于三光谱实时成像显示优化的建筑物相对距离估计方法。

背景技术

距离感知技术在计算机视觉和机器人等领域具有广泛应用。

目前城市建筑物相对距离的估计方法，采用同一近红外单色相机获取城市建筑物场景的905nm和980nm图像，然后分别确定905nm图像和980nm图像的全局大气光值、消光系数，利用消光系数与波段的关系建立原始距离估计模型，再代入905nm和980nm两个波段的成像数据可得到原始距离估计信息，最后对原始距离估计信息进行处理后得到估计的城市建筑物相对距离。该方法存在的不足之处是：不能实时成像，获得的两张近红外图像存在一定的成像时间差，同时建立的原始距离估计模型假设了同一种材料在905nm和980nm波段处的反射率近似相等，但是对于部分金属材料，其假设并不成立；并且波段选择被限制两个特定的近红外波段，而不能使用其他波段进行成像估计距离，估计结果误差较大，大约10％左右；没有给出距离估计结果的显示过程。

发明内容

本发明提供一种能够实时成像的基于三光谱成像显示优化的建筑物相对距离估计方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：基于三光谱实时成像显示优化的建筑物相对距离估计方法，包括如下步骤：

步骤一、利用标准白色目标和光谱仪测量雾天下太阳光的光谱；

步骤二、在测量得到的雾天下太阳光的光谱中，选定辐射强度大于0.3的三个近红外成像波段，记作λ₁、λ₂和λ₃；

步骤三、搭建三光谱实时成像光学系统；

S301、在三台近红外相机正前方分别装配滤光片和镜组,三个滤光片分别对应三个近红外成像波段；

S302、在聚光镜头后设置分光镜B1，并在分光镜B1后方和反射方分别设置分光镜B2和分光镜B3；

被建筑物反射的光线经过聚光镜头后到达分光镜B1，分光镜B1的透射光到达分光镜B2，分光镜B1的反射光到达分光镜B3；分光镜B2的透射光经过滤光片F1和镜组L1，被近红外相机C1接收；分光镜B2的反射光经过滤光片F2和镜组L2，被近红外相机C2接收；分光镜B3的透射光经过滤光片F3和镜组L3，被近红外相机C3接收；

步骤四、利用三光谱实时成像光学系统在雾天下对建筑物进行成像得到同一场景下,三个近红外成像波段对应的三幅近红外图像；

步骤五、利用三幅近红外图像分别估计同一场景下，三幅近红外图像的全局大气光值；

步骤六、获取三幅近红外图像成像时刻的能见度V；

步骤七、建立三个近红外成像波段下大气消光系数与V和波段的关系；

步骤八、利用三幅近红外图像、三幅近红外图像的全局大气光值、三个近红外成像波段下大气消光系数与V和波段的关系,推导基于近红外三光谱实时成像建筑物相对距离估计公式；

步骤九、利用基于近红外三光谱实时成像建筑物相对距离估计公式，估计建筑物相对距离d；