基于双目立体视觉的目标测距系统

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1、万方数据电子测量技术ELECTRONICMEASUREMENTTECHNOLOGY第38卷第4期2015年4月基于双目立体视觉的目标测距系统沈彤童!l文波王京(南京航空航天大学自动化学院南京210016)摘要：双目立体视觉能够在多种条件下感知三维场景的立体信息，基于双目立体视觉的测距以其特有的优势在测距中扮演着越来越重要的角色。研究了双目测距的原理、摄像机的标定、立体校正、立体匹配等关键技术，在此基础上提出了用MATLAB和OpenCV相结合的方法实现双目立体视觉的测距。使用MATLAB进行相机的标定，然后借助OpenCV实现立体校正和立体

2、匹配。通过立体匹配得出的视差值，可以求解出目标和相机之间的距离实现测距。通过实验的结果表明，提出的双目测距方法在一定范围内达到了精度要求。关键词：双目立体视觉；相机标定；立体校正；立体匹配中图分类号：TP39文献标识码：A国家标准学科分类代码：510．4050DistancemeasurementsystembasedonbinocularstereovisionShenTongLiuWenboWangJing(SchoolofAutomationEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAs

3、tronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Binocularstereovisioncanunderstandthree-dimensionalinformationof04ectsinavarietyofconditions．Distancemeasurementbasedonbinocularstereovisionplaysamoreandmoreimportantroleinthedistancemeasurementsystem．Thispaperstudiestheprincipleofdi

4、stancemeasurement，cameracalibration，stereorectification，stereomatchingandotherkeytechnologies，basedonwhichthispaperproposeamethodtocalculatethedistancebyMATLABandOpenCV．UsingMATLABtOcalibratecamera，usingOpenCVtorectifyandmatchimages，distancebetweencameraandobjectcanbegetvi

5、athedisparityvalue．Theexperimentsshowthatthisdistancemeasurementmethodcanbeeffectivewithinacertainrange．Keywords：binocularstereovision；cameracalibration；stereorectification；stereomatching1引言目前，测距的方法有很多，譬如红外测距、激光测距、超声波测距。红外测距精度较低，距离近。激光测距精度高，但是成本较高。超声波的优点是比较耐脏，缺点是精度较低，而且成本很

6、高。基于计算机双目视觉的测距技术是今后发展的一个重要方向，在机器人壁障、汽车导航等领域有着广泛的前景¨。2]。双目立体视觉测距就是利用两个摄像机同时拍摄的左右图像对进行立体匹配，根据立体匹配得出的视差图算出目标物体的距离。相机的标定和左右图像对的匹配是该测距方案的关键。采用了zhang提出的棋盘标定法，并通过MATLAB实现了左右相机的标定口4]。立体匹配采用了OpenCV提供的“绝对误差累计”的小窗口方法实现匹配，该方法快速高效，能够很好地满足实时性的需求。收稿日期：2014-07·52·2双目立体视觉测距原理该文的测距方案使用平行的双目

7、视觉模型，左右相机光心相距B且平行放置。点P为物理场景中的一个目标点，P，和P，是点在左右图像上的成像点。假设左右相机的像平面位于同一平面上，且2幅图像是行对准的，则根据图1可利用相似三角形的知识计算出目标点P与摄像机之间的距离Z的值[53墨二垫二三!!一旦j7一坦(1)Z—fZ一工t—z?、—j式中：z，一z，定义为视差值。由公式可知，视差值和深度是反比的关系。当视差越接近于0时，视差的微小变化会导致较大的深度变化，所以该测距方案仅对与摄像机距离较近的物体有着较高的精度。祝差测距原理如图1所示。万方数据沈彤等：基于双目立体视觉的目标测距系

8、统第4期Ⅳ只xZ刁3摄像机标定图1视差测距原理中户一[Ty]7的点和空间中的点P=[XyZ]’之间『。9]=(1+志，rz+志：一+志。rs)『。。]+F2plxjy一+户z‘r