用于目标测距的单目视觉测量方法_韩延祥

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1、第１９卷第５期光学精密工程Ｖｏｌ．１９Ｎｏ．５２０１１年５月ＯｐｔｉｃｓａｎｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭａｙ２０１１文章编号１００４－９２４Ｘ（２０１１）０５－１１１０－０８用于目标测距的单目视觉测量方法韩延祥，张志胜＊，戴敏（东南大学机械工程学院，江苏南京２１１１８９）摘要：为了克服对应点匹配和单个特征点提取误差对测量结果的影响，本文在基于图像处理的基础上，提出了一种基于特征点的单目视觉测距方法。首先利用小孔成像原理，得出成像点与目标点的映射关系，建立小孔成像模型。然后通过对目标图像的分析

2、，得出目标物与目标图像的面积映射关系，建立视觉测量的直线测距模型；通过图像处理，提取目标图像的特征点，将光心与目标物的距离关系转化为光心与特征点的距离关系，提出了基于特征点的单目视觉测距原理。最后对测距原理进行实验验证并对得出的数据进行分析，针对测量误差随距离增加而变大的现象，通过对数据的分析，得出是由于光轴偏心而引起的误差；将数据修正后，测量结果的最大相对误差为１．６８％，精度提高明显，验证了原理的可行性和算法的有效性。关键词：计算机视觉；单目视觉测量；小孔成像；图像处理；目标测距中图分类号：ＴＰ２４２．

3、６文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３７８８／ＯＰＥ．２０１１１９０５．１１１０Ｍｏｎｏｃｕｌａｒｖｉｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｆｏｒｄｉｓｔａｎｃｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｂａｓｅｄｏｎｆｅａｔｕｒｅｐｏｉｎｔｓ＊，ＤＡＩＭｉｎＨＡＮＹａｎ－ｘｉａｎｇ，ＺＨＡＮＧＺｈｉ－ｓｈｅｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．，Ｎａｎｊｉｎｇ２１１１８９，Ｃｈｉｎａ）＊Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｏｌｄｂｃ＠ｓｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎＡｂｓｔｒ

4、ａｃｔ：Ｔｏａｌｌｅｖｉａｔｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｍａｔｃｈｉｎｇｏｆｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｆｅａｔｕｒｅｐｏｉｎｔｓａｎｄｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｅｒｒｏｒｏｆｓｉｎｇｌｅｆｅａｔｕｒｅｐｏｉｎｔ，ａｍｅｔｈｏｄｂｙｕｓｉｎｇａｓｉｎｇｌｅｃａｍｅｒａａｓｍｏｎｏｃｕｌａｒｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｂａｓｅｄｏｎｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｅｔｓｕｐｔｈｅｍａｐｐｉｎｇｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｉｍａｇｅｐｏｉｎｔａｎｄｔａｒｇｅｔｐ

5、ｏｉｎｔ，ａｎｄｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓｐｉｎｈｏｌｅｉｍａｇｉｎｇｍｏｄｅｌ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｉｔｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｍａｐｐｉｎｇｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｏｂｊｅｃｔａｒｅａａｎｄｉｍａｇｅａｒｅａｏｆｏｂｊｅｃｔｂｙｕｓｉｎｇｉｍａｇｅａｎａｌｙｓｉｓ，ａｎｄｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆｄｉｓ－ｔａｎｃｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｉｎｏｐｔｉｃａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｄｉｓｔａｎｃｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｂｅｔｗｅｅｎｏｐｔｉｃａｌｃｅ

6、ｎｔｅｒａｎｄｆｅａｔｕｒｅｐｏｉｎｔｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄａｆｔｅｒｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｆｅａｔｕｒｅｐｏｉｎｔｅｘｔｒａｃｔｉｎｇａｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｅｐａｐｅｒｓｔａｒｔｓｏｕｔｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｎｄａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｃａｕｓｅｔｈａｔｅｒｒｏｒｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｆｕｒｔｈｅｒｄｉｓｔａｎｃｅ．Ａｆｔｅｒａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｄａｔａｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｅｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｔｈａｔｅｒｒｏｒｉｓｒｅｌａｔｅ

7、ｄｗｉｔｈｔｈｅｏｐｔｉｃａｌａｘｉｓｄｅｖｉａｔｉｏｎｉｓｍａｄｅ．Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｌｙ，ｗｉｔｈｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｒｅｌａｔｉｖｅｅｒｒｏｒ１．６８％ｏｆｒｅｖｉｓｅｄｄａ－ｔａ，ｔｈｅｒｅｉｓａｒｅｍａｒｋａｂｌｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｗｈｉｃｈｐｒｏｖｅｓｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｏ－ｐｏｓｅｄｐｒｉｎｃｉｐｌｅ．收稿日期：２０１０－０７－０７；修订日期：２０１０－１０－２７．基金项目：国家自然科学基金资助项目（Ｎｏ．５０８０５０２３）；江

8、苏省“六大人才高峰”资助项目（Ｎｏ．２００８１４４）；东南大学优秀青年教师教学科研基金资助项目（Ｎｏ．２００９０２）；江苏省“青蓝工程”资助项目（Ｎｏ．２００８－３０－１）第５期韩延祥，等：基于特征点的单目视觉测量方法１１１１Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｕｔｅｒｖｉｓｉｏｎ；ｍｏｎｏｃｕｌａｒｖｉｓｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｐｉｎｈｏｌｅｉｍａｇｉｎｇ；ｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ｔａｒ－ｇｅｔｌｏｃａｔｉ