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《单目视觉目标距离测量方法研究_张法全》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第38卷第2期光子学报Vol.38No.22009年2月ACTAPHOTONICASINICAFebruary2009＊单目视觉目标距离测量方法研究1,21221张法全,路立平,沈满德,陈良益,崔光照(1郑州轻工业学院电气信息工程学院,郑州450002)(2中国科学院西安光学精密机械研究所,西安710119)摘要:提出了一种利用单目视觉测量目标距离的方法.当目标与光学系统的距离变化时,其共轭像面的位置也发生相应的变化,而摄像头的CCD是固定的,因此在CCD上得到的是模糊度不同的图像.利用小波变换对得到的图像进行处理,检测模糊图像边缘的宽度,
2、再利用三次样条插值运算计算出目标至光学系统的实际距离.实验结果表明该方法是可行的.关键词:图像处理;单目测距;边缘提取;模糊度;小波变换;样条插值中图分类号:TP39.4文献标识码:A文章编号:1004-4213(2009)02-453-40引言摄像头的光学系统把空间中的物点成像在一个像平面上,形成平面上的空间像.如图1,A′B′为AB单目视觉测量是指仅利用一台数码相机或摄像的像平面,称为景像平面,AB称为对准平面,点C机等视觉传感器,拍摄单张图像来进行测量工作.该为空间的任意点,由高斯公式可计算出点C′为它的方法结构简单,操作方便,避免了
3、立体视觉中的视场共轭像点.由点C发出的充满入射光瞳的光束,在小、立体匹配难等问题,因而越来越受到人们的重景像平面上形成一个弥散斑a′b′.由物理光学中的视.常用的方法中,几何相似法需要对摄像系统的位衍射现象可知,该弥散斑近似艾里斑,光斑的强度在[3-4]置、角度等精确测量,几何形状约束法对目标几何形中心点有极大值,然后逐渐减弱.状有要求,结构光法和激光辅助测距法需要激光作辅助工具,辅助棒法也需要辅助工具,几何光学法分聚集法和离焦法,聚集法硬件复杂且昂贵、处理速度[1-2]慢,离焦法中离焦模型的准确标定是难点.单目视觉系统中,目标与镜头的距离
4、不同,在CCD像面上成的像大小不同,无法根据像的大小判图1光学系统的空间像断原目标的实际大小,必须把像的大小和目标与镜Fig.1Spatialimageofopticalsystem头的距离结合起来,才能判断目标的实际大小.当目空间目标可以看成由很多点物组成,经过摄像标的实际大小未知时,无法仅仅根据像的大小判断头的光学系统后,在CCD像面上成了一个由无数衍目标的距离.由于摄像头的CCD像面位置固定,对射光斑组合成的模糊图像.在边缘处由于光斑强度于不在对准平面上的空间物点,其像在CCD上会产不同,图像的灰度值不同,为图像处理检测图像的模生弥散
5、斑,从而空间目标在CCD上成像后会变得模[5]糊度提供了条件.糊,目标与镜头的距离不同,得到的图像的模糊度不同.本文据此提出了一种全新的方法,利用图像处理2实现步骤算法,检测图像的模糊度,从而判断目标的距离,实实现单目视觉测距,需要完成三个环节的工作.现了单目视觉测量目标的距离.2.1调焦1光学依据由高斯公式可知,对于距离镜头较远的目标,前后移动引起共轭像面位置的变化很小,因此方法主由高斯公式可知,当焦距为定值,物距l变化时,要针对目标接近镜头时的情形.选用可调焦的摄像相应的像距l′也随之变化.也就是说,当目标靠近或头,调整到对某一监视位置
6、P成清晰像,则在P点远离镜头时,其共轭像面相应地远离或靠近镜头.与镜头之间将形成模糊的像.目标在其间的位置不同,形成的图像的模糊度不同.＊中国科学院知识创新工程国防创新重大基金和郑州轻工2.2判断图像的模糊度业学院博士基金资助Tel:029-88887854-001Email:zhangfq@opt.ac.cn根据图像的模糊度,可以得出原目标与镜头的收稿日期:2007-09-12距离.图像的模糊度有不同的定义,本文用目标图像454光子学报38卷外轮廓边缘的宽度来衡量.利用样条小波检测图像边缘的计算流程,如图2.图像边缘提取的方法很多,如SO
7、BEL边缘检测,LAPLACE算子,Canny算子,小波变换等.由于小波变换有极强的“变焦”能力,有数学显微镜的美誉,适当地选择小波基,可以使小波变换在时、频两域都具有表征信号局部特征的能力,有利于检测信号的瞬态或奇异点,小波变换的计算复杂度较低,抗噪音能力强,因此选取小波变换作图像的边缘检[6]测.2.3插值运算对于特定的光学系统,由于待检测的位置是连续的,有无穷多个,不可能事先得到所有位置的图图2样条小波边缘检测流程Fig.2Flowchartofedgedetectionwithsplinewavelet像,只能得到某几个位置的图像,
8、分别检测它们的边边缘提取中使用自适应阈值,根据小波变换系缘宽度,然后使用插值运算,得到每个位置图像的边数的最大值以及系数的梯度合理确定阈值.得到边缘宽度.插值运算的方法有很多,如
