一种变焦测距方法及装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115077468A(43)申请公布日2022.09.20(21)申请号202210637437.0(22)申请日2022.06.08(71)申请人闽江学院地址350108福建省福州市闽侯县上街镇溪源宫路200号(72)发明人韩晓东林文忠阳清何勇华陈俊远(74)专利代理机构福州元创专利商标代理有限公司35100专利代理师陈鼎桂蔡学俊(51)Int.Cl.G01C3/00(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图1页(54)发明名称一种变焦测距方法及装置(57)摘要本发明涉及一种变焦测距方法，包括以下步骤：步骤S1:对可变倍相机进行不同倍率下的标定，生成不同倍率下的焦距曲线；步骤S2:通过目标识别技术对监测区域内的目标物进行识别；步骤S3:根据目标物特征在不同焦距段拍照，基于前后两次不同焦距段的图像计算物体距离摄像机的距离和坐标。本发明解决了传统视觉测量技术适用于远距离测量的不足，弥补了传统视觉测量技术的不足。CN115077468ACN115077468A权利要求书1/3页1.一种变焦测距方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1:对可变倍相机进行不同倍率下的标定，生成不同倍率下的焦距曲线；步骤S2:通过目标识别技术对监测区域内的目标物进行识别；步骤S3:根据目标物特征在不同焦距段拍照，基于前后两次不同焦距段的图像计算物体距离摄像机的距离和坐标。2.根据权利要求1所述的一种变焦测距方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：步骤S11:对可变倍率摄像机在不同倍率下进行标定；步骤S12:根据标定的不同倍率Ri下的焦距值Fi＝[fxi,fyi]下，根据相机有效成像距离[d1,dn]等间距划分n个距离的测量焦距修正位，其中第j个位置的距离为dj；；步骤S13:将标准测量尺按平行于视频成像面布置，依次放置在测量为dj上，并通过透镜j成像模型，基于实景测尺、像素物理尺寸和测量距离dj计算实际位置下的实际焦距值[fxi,jjjjfyi],焦距偏差为ΔFi＝[fxi‑fxifyi‑fyi]；由此获得修订后的在不同倍率Ri下的焦距在jj距离为dj处的实际焦距值为：Fi+ΔFi,；并设Pi(dj)＝Fi+ΔFi；步骤S14:根据拉格朗日插值多项式获得焦距曲线,整个测量范围内倍率为Ri的精确焦距曲线为：3.根据权利要求2所述的一种变焦测距方法，其特征在于，所述步骤S11具体为：将摄像机通过控制端依次设置在不同成像倍率下，从小到大依次为R1…Ri…Rn,且R1<…<Ri<…<Rn,并通过棋盘标定与摄像机之间距离或更换大幅面的棋盘格，保证棋盘图像在视频画面满足预设要求；依次在不同倍率R‑下,通过棋盘标定方法该焦段下的内参矩阵进行标定并记录；不同倍率Ri下的内参矩阵表示为：4.根据权利要求2所述的一种变焦测距方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：步骤S21:通过控制端控制云台使目标物出现在摄像机画面中，并通过框选确定目标物范围；步骤S22:基于确定的目标物范围基于图像识别算法识别被测目标物，并计算目标物轮廓和目标物中心点像素坐标。5.根据权利要求4所述的一种变焦测距方法，其特征在于，所述步骤S3，具体为：步骤S31:基于目标物中心点像素坐标控制云台使相机对中，目标物画面趋近成像画面中心，并自动拍照保存生成图像P1，并记录此时的相机成像倍率R‑、焦距Fi；步骤S32:如果目标物轮廓画面超出了整体画面的预设比例以上，则相机缩小成像倍率至距离Ri最近的倍率Ri‑1,并在此识别目标物轮廓，计算中心点并对中，提取摄像机画面P2，记录此时的摄像机倍率Ri‑1，焦距Fi‑1；如果目标物轮廓画面小于整体画面的预设比例，则相机放大成像倍率至距离Ri最近的2CN115077468A权利要求书2/3页倍率Ri+1,并在此识别目标物轮廓，计算中心点并对中，提取摄像机画面P2，记录此时的摄像机倍率(Ri+1)，焦距(Fi+1)信息；步骤S33:将放大或缩小倍率后的相机焦距用Fj表示,倍率用Rj表示步骤S34:基于Ri，Rj前后两次的成像图像和焦距值建立测距计算公式；步骤S35:将计算所得的距离L代入焦距曲线方程(2)获得在该距离处倍率为Ri和Rj时修订的焦距值Fi(L),Fj(L)；步骤S36:基于修订的焦距值Fi(L),Fj(L)，获得修订后精确测量距离。6.根据权利要求5所述的一种变焦测距方法，其特征在于，所述步骤S34，具体为：设可变倍率摄像机在不同倍率下的图像分辨率不变，则每个像素的物理尺寸保持不变，为[dx,dy].前后两次成像的物体像素大小分别为[sxi,syi]、[sxj,syj],图像像素大小为通过图像识别技术获取目标轮廓后自动获取所得，则则根据透视投影原理可知：定义焦距比和图像像素比分别为：则通过以上