[发明专利]一种基于机器单目视觉的目标深度测量方法

摘要

一种基于机器单目视觉的目标深度测量方法，包括：如下步骤：步骤1)、搭建系统；步骤2)、对焦：在步骤1)的基础上使用机器人上的单目摄像头把焦点对在物体的顶部，并使得焦点中心处于图像的正中央；步骤3)、拍摄；步骤4)、图像分割；步骤5)、视场角的换算；步骤6)、计算。本发明在已知机器视觉的高度、目标高度的条件下，实现了目标深度分析，实现结果表明，本发明能够有效地实现目标深度定位。

主权项

1.一种基于机器单目视觉的目标深度测量方法，包括：步骤1)、搭建系统(1.1)搭建具有单目视觉的机器人，假设其所具有的单目摄像头高度为h1，待测目标位于该机器人的正前方位置，其高度为h2,待测目标距离相机位置的水平距离即深度记为m；(1.2)在测量目标深度信息时，机器人总是通过行走，使得目标位于机器人的正前方；步骤2)、对焦：在步骤1)的基础上使用机器人上的单目摄像头把焦点对在物体的顶部，并使得焦点中心处于图像的正中央；步骤3)、拍摄：机器人在步骤2)的基础上进行拍摄视频或照片，并读得拍摄时图像参数，包括焦距f、图像的分辨率M′*N′；步骤4)、图像分割：在所得的拍摄图像中把目标分割出来，得到目标的数字化长度，包括：(4.1)输入拍摄图像；(4.2)将图像缩放为归一化尺寸的图像M*N；(4.3)高斯滤波去除图像噪声；(4.4)采用逐点扫描的方法判断图像上的每个点是否是目标上的点，如果某像素点为分割目标上的点，像素点保持不变，否则不为分割目标的上的点，则将该点置为黑色来突出分割目标；(4.5)将经(4.4)处理过的图像转化为灰度图像；(4.6)将(4.5)处理后的图像进行设置合适的阈值分割；(4.7)将阈值分割后的图像查找轮廓；(4.8)计算轮廓的垂直边界最小矩形；(4.9)对矩形轮廓进行面积和高度的筛选；(4.10)画出分割目标的外接矩形，进而得到目标分割长度|C1D1|；步骤5)、视场角的换算：由拍摄时图像的焦距和相机的参数推算出等效焦距f′，其中其中等效焦距用f′表示，镜头实际焦距用f表示，135胶片的对角线长度用r₀表示，镜头图像传感器CCD实际对角线长度用r表示，在知晓了等效焦距的情况下，拍摄时相机视场角可以通过下式求得：式(1)中的f′以mm为单位，arctan(·)为反正切函数;步骤6)、计算：读出经4)处理后图像的宽、高(M*N),由以上参数计算出目标深度m；α为通过式(1)计算的视场角，M、N为图像缩放后的尺寸，h1、h2均为已知量，|C1D1|可以通过精确图像分割得到，该式表明可根据数字化的图像求得目标深度。