[发明专利]一种基于单目视觉的目标测距方法

摘要

本发明披露了一种基于单目视觉的目标测距方法。首先根据摄像机标定原理，获得摄像机的内参矩阵；然后，采集含有目标的单帧图像，并识别出图像中目标所在区域，计算出该区域像素坐标纵坐标最大值，及其对应的横坐标的平均值，将组合得到的坐标作为观测点；最后，基于图像像素点获得观测点在体坐标系下的三维信息，根据观测点在体坐标系下的三维信息计算观测点的距离。本发明可以较为精确对观测点进行测距。

主权项

1.一种基于单目视觉实时测量观测点距离的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、对单目摄像机进行标定，获取摄像机的内参矩阵[f_x,0,u₀；0,f_y,v₀；0,0,1]；步骤二、通过已标定的单目摄像机拍摄含有目标的单帧图像，并对获得的图像进行处理，提取目标区域，计算出该区域像素坐标纵坐标最大值，及其对应的横坐标的平均值，将组合得到的坐标作为观测点P；步骤三、根据摄像机标定原理，由观测点的像素坐标P_p(u,v)可以获得观测点在体坐标系下的三维坐标值P_b(x_b,y_b,z_b)，进而可以计算出观测点的距离，具体方法如下所示：步骤3.1、由步骤一可以获得摄像机的内参矩阵，由步骤二可以获得观测点的像素点，则其中λ表示观测点处光线与摄像机光轴夹角，y表示观测点在图像坐标系下的纵坐标，y₀表示摄像机光心在图像坐标系的纵坐标，f表示摄像机焦距；进一步化简为到像素坐标系，其关系如下：其中v表示观测点在像素坐标系下的纵坐标，v₀表示摄像机光心在像素坐标系的纵坐标，dy表示在y方向上每个像素的物理尺寸，fy表示y轴上的归一化焦距；步骤3.2、在三角几何关系中，O₁P₂距离表示如下：公式(3)中，O₁O₂为摄像机距离测距平面的高度，P₁在摄像机光轴的投影点为P₂，O₁P₂表示深度信息即表示观测点在摄像机坐标系中点P_c(x_c,y_c,z_c)中z_c的值；步骤3.3、将像素坐标转换到摄像机坐标下，像素坐标系与摄像机坐标系转换关系，如公式(4)所示：将观测点的像素坐标和步骤3.2中获得的观测点在摄像机坐标系下的深度信息z_c带入公式(4)，即可求得观测点在摄像机坐标系中的坐标P_c(x_c,y_c,z_c)；公式(5)为摄像机坐标系到体坐标系的转换公式，其中R_cb为摄像机坐标系到体坐标系的旋转矩阵，T_cb为摄像机坐标系到体坐标系的平移矩阵。步骤3.4、观测点的距离D计算如公式(6)所示：