一种基于单目摄像头的移动目标距离与高度的测量方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115471537A(43)申请公布日2022.12.13(21)申请号202211208365.4G06T5/00(2006.01)(22)申请日2022.09.30(71)申请人长江大学地址434023湖北省荆州市荆州区南环路1号(72)发明人王同喜施展王熙康向华何黎霞(74)专利代理机构北京知艺互联知识产权代理有限公司16137专利代理师孙一方(51)Int.Cl.G06T7/60(2017.01)G06T7/136(2017.01)G06T7/11(2017.01)G06T5/50(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种基于单目摄像头的移动目标距离与高度的测量方法(57)摘要本发明公开了一种基于单目摄像头的移动目标距离与高度的测量方法，步骤如下：步骤S1：采用单目摄像头采集的视频数据并逐帧进行图像预处理；步骤S2：对处理后数据进行目标检测，实时检测画面中的移动目标；步骤S3：对移动目标分别采用背景差分法获取背景图和全局轮廓检测方法获取全局轮廓图，将背景图和全局轮廓图进行融合得到移动目标的轮廓图，并对轮廓图进行消除噪点处理得到目标轮廓图；步骤S4：对目标轮廓图进行检测，得到目标校准后的坐标信息，将坐标信息代入到量高测距模块中计算，得到距离和高度信息。采用上述一种基于单目摄像头的移动目标距离与高度的测量方法，采用单目摄像头实现对移动目标距离和高度的测量，测量精度高。CN115471537ACN115471537A权利要求书1/2页1.一种基于单目摄像头的移动目标距离与高度的测量方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤S1：采用单目摄像头采集的视频数据并逐帧进行图像预处理，包括图片尺寸裁剪、滤波处理图片以及减少噪点；步骤S2：对处理后的数据进行目标检测，实时检测画面中的移动目标；步骤S3：对检测到的移动目标分别采用背景差分法获取背景图和全局轮廓检测方法获取全局轮廓图，将背景图和全局轮廓图进行融合得到移动目标的轮廓图，并对轮廓图进行消除噪点处理得到目标轮廓图；步骤S4：对目标轮廓图进行检测，得到目标校准后的坐标信息，将坐标信息代入到量高测距模块中进行计算，得到距离和高度信息。2.根据权利要求1所述的一种基于单目摄像头的移动目标距离与高度的测量方法，其特征在于，在步骤S3中背景差分法获取背景图的具体步骤为：步骤S31：根据已有的背景图片与当前检测到的移动目标进行差分计算，计算公式如下：diff＝|f(p)‑f(B)|其中，p为检测到的移动目标，B为背景图片，f()为灰度计算函数；步骤S32：得到差分图后对其进行阀值分割，得到背景差分图。3.根据权利要求2所述的一种基于单目摄像头的移动目标距离与高度的测量方法，其特征在于，在步骤S32中采用分块自适应阈值分割方法进行分割差分图，具体步骤如下：步骤S321：首先将整幅图划分为m*n块区域，以阀值t作为阀值分割点，灰度值大于t的像素点为移动目标，灰度值小于等于t的像素点小为背景；对于区域Si,j的平均灰度为Ui,j，计算公式如下：Ui,j＝W0*U0+W1*U1其中，W0为背景占整幅差分图的比例，U0为背景像素点的平均灰度值；W1为前景目标占整幅差分图的比例，U0为前景目标像素点的平均灰度值；步骤S322：计算前景目标和背景的类间方差：计算公式如下：222σi,j＝W0*(U0‑Ui,j)‑W1*(U1‑Ui,j)将平均灰度为Ui,j计算公式代入到上式中得到：22σi,j＝W0*W1*(U0‑U1)。步骤S323：阀值取值范围从0‑255，对取值区间进行遍历，对比每个取值对应的方差，确定区域Si,j中最大的类间方差Um，并得到对应的阀值，使用该阀值得到区域Si,j的二值图；步骤S324：将所有区域二值图组合起来，得到整体的自适应阈值的背景差分图。4.根据权利要求3所述的一种基于单目摄像头的移动目标距离与高度的测量方法，其特征在于，在步骤S3中采用的轮廓检测方法为Sobel算子，得到全局轮廓检测图，将背景差分图与全局轮廓检测图融合，得到消除背景的目标轮廓图。5.根据权利要求4所述的一种基于单目摄像头的移动目标距离与高度的测量方法，其特征在于：在步骤S3中采用形态学操作消除噪点，使得得到的干净无杂质背景的目标轮廓图的。2CN115471537A权利要求书2/2页6.根据权利要求5所述的一种基于单目摄像头的移动目标距离与高度的测量方法，其特征在于，距离和高度信息计算具体为：测距公式Fd为：其中，H为摄像头距地的垂直距离，α摄像头与垂直线的倾斜角度，β2为目标最低点与摄像头光轴的夹角；侧高公式Fh为：其中，f为摄像机的焦距与像素点尺寸的乘积，v1和v2分别为目标两端的成像点，U为成像的中心点。3CN115