一种基于动态长基线的多目相机船舶高度测量方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115546280A(43)申请公布日2022.12.30(21)申请号202211185769.6(22)申请日2022.09.27(71)申请人大连海事大学地址116026辽宁省大连市高新园区凌海路1号(72)发明人熊木地戚超管兆鹏(74)专利代理机构大连东方专利代理有限责任公司21212专利代理师李馨(51)Int.Cl.G06T7/60(2017.01)G06T7/80(2017.01)权利要求书1页说明书11页附图6页(54)发明名称一种基于动态长基线的多目相机船舶高度测量方法(57)摘要本发明公开了一种基于动态长基线的多目相机船舶高度测量方法，包括：S1：将河道划分为三个等宽度区域；S2：将三台并排的相机中不同基线值下的两台相机组成双目拍摄系统，在三个等宽度区域内进行拍摄，获得三组不同的左视图图像和右视图图像；S3:获取每个河道下双目拍摄系统的预标定参数阈值范围；S4:将测量的距离与预标定参数阈值范围进行比较，从而动态调整拍摄系统的组合情况；S5:在多目相机系统中动态调整不同基线距离下与该距离值相符合的两台相机组合成的拍摄系统，对航行船舶进行拍摄获得图像数据；S6:将双目拍摄系统得到的图像数据进行二值化处理、像素点匹配，求取视差值和所有像素点视差图，结合景深与视场角的几何关系得到距离船舶高度。CN115546280ACN115546280A权利要求书1/1页1.一种基于动态长基线的多目相机船舶高度测量方法，其特征在于包括：S1：根据船舶在河道行驶中与闸口的偏离程度、将河道划分为三个等宽度区域；S2：根据划分的等宽度区域的距离，将三台并排的相机中不同基线值下的两台相机组成双目拍摄系统，在三个等宽度区域内进行拍摄，获得三组不同的左视图图像和右视图图像；S3:获取每个河道下双目拍摄系统预标定参数阈值范围和对应基线值下的船舶到拍摄系统之间的距离阈值范围；S4:对目相机系统对航行船舶进行拍摄测量，将测量的距离数据与预标定距离阈值范围进行比较，从而动态调整拍摄系统的组合情况；S5:在多目相机系统中动态调整不同基线距离下与该距离值相符合的两台相机组合成的拍摄系统，对航行船舶进行拍摄获得图像数据，并进行图像数据的预处理；S6:将双目拍摄系统得到的图像数据进行二值化处理，并进行像素点匹配，求取视差值和所有像素点视差图，结合景深与视场角的几何关系得到距离船舶高度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述预标定参数阈值范围采用如下方式获取：将左视图图像和右视图图像由世界坐标系经刚体变换得到相机坐标系，再由相机坐标系转换为图像坐标系，最后经过二次转换得到二维平面中的像素坐标；将像素坐标系和图像坐标系之间的转换矩阵与相机坐标系之间的转换矩阵相乘获得双目相机拍摄系统的内参矩阵，世界坐标系到相机坐标系之间转换的矩阵为双目相机拍摄系统的外参矩阵，根据内外参数矩阵得到对应的双目相机拍摄系统的预标定参数阈值范围。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在对拍摄系统的组合情况进行动态调整时：当过往船舶经过时，最先拍摄到船舶的相机与邻近相机组成的双目相机拍摄系统首先拍摄并进行测量，将拍摄到的数据与预标定参数进行对比，如果所测得船舶数据不在该预标定参数阈值范围内时，则多目相机系统自动切换不同基线值下的双目相机拍摄系统进行拍摄测量，如果测量数据符合预标定参数阈值范围，则对左视图图像和右视图图像进行极线约束和算法处理，从而对左右相机拍摄的图像数据进行校正获得矫正图像。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：对矫正图像上的每一行像素点进行对应点像素匹配，计算对应点在左右两个图像上形成的视差值，该视差值为像素点在右相机图像上的匹配点的列坐标减去该对应点在左相机图像上匹配点的列坐标，对所有像素点均求取视差值，最终得到所有像素点组成的视差图，并对视差图进行优化。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将双目拍摄系统中每组相机拍摄的每一帧船舶图像进行灰度二值化处理并与相机拍摄的前一帧图像进行对比，得到移动中的船舶轮廓区域，遍历移动区域最高点，得到最高点坐标数据。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：根据景深与视场角以及空间的几何关系，先求解双目相机与船舶的水平距离，根据平面二维像素坐标系逆推回三维世界坐标系坐标，进行二维图像数据到三维现实图像数据的转换，最终求得船舶实际高度，基于三角测距原理计算船舶到相机的距离，得到水平距离坐标，将视差图、预标定参数阈值范围以及船舶轮廓区域的二维像素点坐标相结合，将图像中的二维点坐标重投影为三维真实世界坐标，将最高点坐标数据带入重投影真实世界坐标中，求得船舶实际高度和距离值。2CN115546280A说明书1/11页一种基于动态长基线的多目相机船舶高度测量方