專(zhuān)利名稱(chēng)：一種物體三維定位方法及攝像機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種物體三維定位方法及攝像機(jī)。
背景技術(shù)：
在雙目視覺(jué)中，定位物體三維的一般方法是設(shè)圖像傳感器成像平面與水平面的 交線(xiàn)為X軸，圖像傳感器成像平面上X軸的垂線(xiàn)為Y軸，圖像傳感器成像平面的垂線(xiàn)為Z軸。 首先計(jì)算出兩幅平面圖像中目標(biāo)物體的二維坐標(biāo)，然后利用三角關(guān)系計(jì)算出兩幅平面圖像 光心和物體坐標(biāo)連線(xiàn)即投影線(xiàn)的公垂線(xiàn)的中點(diǎn)，即是物體的三維坐標(biāo)。由兩幅平面圖像上目標(biāo)物體的二維坐標(biāo)，根據(jù)空間幾何關(guān)系，可以計(jì)算出目標(biāo)物 體的X，Y，Z的三維坐標(biāo)。由于獲得圖像的cmoS(集成在金屬氧化物的半導(dǎo)體材料上)或CCD (集成在半導(dǎo) 體單晶材料)傳感器存在量化誤差，即使使用亞像素級(jí)坐標(biāo)算法，在窄基線(xiàn)的情況下，仍然 會(huì)造成三維坐標(biāo)的抖動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種物體三維定位方法及 攝像機(jī)，在硬件成本不變的基礎(chǔ)上將三維坐標(biāo)的抖動(dòng)降低，同時(shí)保持X，Y方向上的反應(yīng)速度。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案一種物體三維定位方法，包括步驟將至少兩個(gè)圖像傳感器并排設(shè)置；獲取同一目標(biāo)物體的至少兩幅平面圖像；根據(jù)其中兩幅平面圖像中的目標(biāo)物體的坐標(biāo)的Xl和x2的值計(jì)算出C的值，其中 兩幅平面圖像中目標(biāo)物體的坐標(biāo)分別為(xl，yl)和&2，72)，乂1、71、12、72為大于0而小 于圖像傳感器陣列尺寸，目標(biāo)物體的在X軸、Y軸、Z軸上的三維坐標(biāo)為(A，B，C)，圖像傳感 器成像平面與水平面的交線(xiàn)為X軸，圖像傳感器成像平面上X軸的垂線(xiàn)為Y軸，圖像傳感器 成像平面的垂線(xiàn)為Z軸；將所述C值在時(shí)域上做平均處理，得到所述平均處理后的平均值為C'；將xl和x2的平均值乘以C'再除以焦距得到々，將yl和y2的平均值乘以C'再 除以焦距得到B，得到目標(biāo)物體的坐標(biāo)(A，B, C')，對(duì)所述物體進(jìn)行三維定位。其中，根據(jù)兩幅平面圖像中的目標(biāo)物體的坐標(biāo)的xl和x2的值計(jì)算出C的值，具體 包括C = fd/(xl-x2)，其中f為攝像機(jī)焦距，d為兩鏡頭光心之間的距離。其中，所述A = (xl+x2)*C' /2f，B = (yl+y2)*C' /2f。一種攝像機(jī)，所述攝像機(jī)的至少兩個(gè)圖像傳感器并排設(shè)置，其還包括圖像獲取單元，用于獲取同一目標(biāo)物體的至少兩幅平面圖像；第一處理單元，用于根據(jù)其中兩幅平面圖像中的目標(biāo)物體的坐標(biāo)的Xl和x2的值
3計(jì)算出C的值，其中兩幅平面圖像中目標(biāo)物體的坐標(biāo)分別為(xl，yl)和(x2，y2)，xl、yl、 x2、y2為大于0而小于圖像傳感器陣列尺寸，目標(biāo)物體的在X軸、Y軸、Z軸上的三維坐標(biāo)為 (A，B, C)，圖像傳感器成像平面與水平面的交線(xiàn)為X軸，圖像傳感器成像平面上X軸的垂線(xiàn) 為Y軸，圖像傳感器成像平面的垂線(xiàn)為Z軸；第二處理單元，用于將所述C值在時(shí)域上做平均處理，得到所述平均處理后的平 均值為C'；第三處理單元，用于將xl和x2的平均值乘以C'再除以焦距得到々，將yl和y2 的平均值乘以C'再除以焦距得到B，得到目標(biāo)物體的坐標(biāo)(A，B，C')，對(duì)所述物體進(jìn)行三 維定位。其中，所述第一處理單元，用于根據(jù)兩幅平面圖像中的目標(biāo)物體的坐標(biāo)的xl和x2 的值計(jì)算出C的值，其中C = fd/(xl-x2)，f為攝像機(jī)焦距，d為兩鏡頭光心之間的距離。本發(fā)明提供一種物體三維定位方法及攝像機(jī)，設(shè)圖像傳感器成像平面與水平面的 交線(xiàn)為X軸，圖像傳感器成像平面上X軸的垂線(xiàn)為Y軸，圖像傳感器成像平面的垂線(xiàn)為Z軸， 且量圖像傳感器延X(jué)軸方向上并排設(shè)置。只對(duì)噪聲最敏感的Z軸坐標(biāo)進(jìn)行了時(shí)域平滑，所 以在保證X和Y軸坐標(biāo)反應(yīng)速度的同時(shí)，降低了整個(gè)系統(tǒng)的抖動(dòng)誤差。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的物體三維定位方法的流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的攝像機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例提供一種物體三維定位方法及攝像機(jī)，設(shè)圖像傳感器成像平面與水 平面的交線(xiàn)為X軸，圖像傳感器成像平面上X軸的垂線(xiàn)為Y軸，圖像傳感器成像平面的垂線(xiàn) 為Z軸，且量圖像傳感器延X(jué)軸方向上并排設(shè)置。只對(duì)噪聲最敏感的Z軸坐標(biāo)進(jìn)行了時(shí)域 平滑，所以在保證X和Y軸坐標(biāo)反應(yīng)速度的同時(shí)，降低了整個(gè)系統(tǒng)的抖動(dòng)誤差。一種物體三維定位方法，如圖1所示，包括步驟101、將至少兩個(gè)圖像傳感器并排設(shè)置；在本實(shí)施例中為兩個(gè)圖像傳感器，在其他實(shí)施例中，也可以為三個(gè)或者更多個(gè)圖 像傳感器?？梢詸M向并排設(shè)置，也可以縱向并排設(shè)置該傳感器。102、獲取目標(biāo)物體的至少兩幅平面圖像。該圖像數(shù)一般與圖像傳感器的數(shù)量相同。103、根據(jù)其中兩幅平面圖像中的目標(biāo)物體的坐標(biāo)的Xl和x2的值計(jì)算出C的值， 其中兩幅平面圖像中目標(biāo)物體的坐標(biāo)分別為(xl，yl)和0^2，72)^1、71、12、72為大于0 而小于圖像傳感器陣列尺寸，目標(biāo)物體的在X軸、Y軸、Z軸上的三維坐標(biāo)為(A，B，C)，圖像 傳感器成像平面與水平面的交線(xiàn)為X軸，圖像傳感器成像平面上X軸的垂線(xiàn)為Y軸，圖像傳 感器成像平面的垂線(xiàn)為Z軸；如傳感器的像素陣列為640*480，那么該xl、x2大于0，小于 640，yl、y2 大于 0 小于 480。104、將所述C值在時(shí)域上做平均處理，得到所述平均處理后的平均值為C'；即 做目標(biāo)物體的Z坐標(biāo)的時(shí)域平滑處理，這樣，降低了抖動(dòng)噪聲。
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105、將xl和x2的平均值乘以C'再除以焦距得到A，將yl和y2的平均值乘以C' 再除以焦距得到B，得到目標(biāo)物體的(A，B，C')坐標(biāo)，對(duì)所述物體進(jìn)行三維定位。即先將 Xl加x2之和再除以2，得到xl和x2的平均值，然后再將該平均值乘以C'，得到的值再除 以焦距得到A，同理得到B.其中該焦距為攝像機(jī)的焦距。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種攝像機(jī)，所述攝像機(jī)的圖像傳感器并排設(shè)置，如圖2所 示，該攝像機(jī)還包括圖像獲取單元201，用于獲取同一目標(biāo)物體的至少兩幅平面圖像；第一處理單元202，用于根據(jù)其中兩幅平面圖像中的目標(biāo)物體的坐標(biāo)的xl和x2的 值計(jì)算出C的值，其中兩幅平面圖像中目標(biāo)物體的坐標(biāo)分別為(xl，yl)和(x2，y2)，xl、 yl、x2、y2為大于0而小于圖像傳感器陣列尺寸，目標(biāo)物體的在X軸、Y軸、Z軸上的三維坐 標(biāo)為(A，B，C)，圖像傳感器成像平面與水平面的交線(xiàn)為X軸，圖像傳感器成像平面上X軸的 垂線(xiàn)為Y軸，圖像傳感器成像平面的垂線(xiàn)為Z軸；在本實(shí)施例中，C = fd/(xl-x2)，f為攝像機(jī)焦距，d為兩鏡頭光心之間的距離。第二處理單元203，用于將所述C的值在時(shí)域上做平均處理，得到所述平均處理后 的平均值為C'；第三處理單元204，用于將xl和x2的平均值乘以C'再除以焦距得到A，將yl和 y2的平均值乘以C'再除以焦距得到B，得到目標(biāo)物體的三維坐標(biāo)(A，B，C')，對(duì)所述物體 進(jìn)行三維定位。即先將xl加x2之和再除以2，得到xl和x2的平均值，然后再將該平均 值乘以C'，得到的值再除以焦距得到A，同理得到B.下面詳細(xì)描述上述兩個(gè)實(shí)施例的應(yīng)用實(shí)施例在t時(shí)刻采集目標(biāo)物體的兩幅平面 圖像，假設(shè)兩幅平面圖像中目標(biāo)物體的坐標(biāo)分別為(X1，Y1)和(Χ2，Υ2)，目標(biāo)物體的三維坐 標(biāo)為X(t)，Y(t)，Z(t)，為了減小噪聲，1)令Z(t) = fd/(Xl-X2)。其中:f為攝像機(jī)焦距，d為兩鏡頭光心之間的距離。2)將Z(t)的值在時(shí)域上做平均處理，得到V (t)，以降低抖動(dòng)噪聲，。3)令 X(t) = (X1+X2)*Z' (t)/2f，Y(t) = (Y1+Y2)*Z' (t)/2f。4)則得到物體的三維坐標(biāo)X(t)，Y(t)，Z' (t)。這樣不僅降低了抖動(dòng)噪聲，降 低了整個(gè)系統(tǒng)的抖動(dòng)誤差，而且，同時(shí)保證了 X和Y軸坐標(biāo)反應(yīng)速度。應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換， 而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種物體三維定位方法，其特征在于，包括步驟將至少兩個(gè)圖像傳感器并排設(shè)置；獲取同一目標(biāo)物體的至少兩幅平面圖像；根據(jù)其中兩幅平面圖像中的目標(biāo)物體的坐標(biāo)的x1和x2的值計(jì)算出C的值，其中兩幅平面圖像中目標(biāo)物體的坐標(biāo)分別為(x1，y1)和(x2，y2)，x1、y1、x2、y2為大于0而小于圖像傳感器陣列尺寸，目標(biāo)物體的在X軸、Y軸、Z軸上的三維坐標(biāo)為(A，B，C)，圖像傳感器成像平面與水平面的交線(xiàn)為X軸，圖像傳感器成像平面上X軸的垂線(xiàn)為Y軸，圖像傳感器成像平面的垂線(xiàn)為Z軸；將所述C值在時(shí)域上做平均處理，得到所述平均處理后的平均值為C′；將x1和x2的平均值乘以C′再除以焦距得到A，將y1和y2的平均值乘以C′再除以焦距得到B，得到目標(biāo)物體的坐標(biāo)(A，B，C′)，對(duì)所述物體進(jìn)行三維定位。
2.如權(quán)利要求1所述物體三維定位方法，其特征在于，根據(jù)兩幅平面圖像中的目標(biāo)物 體的坐標(biāo)的xl和x2的值計(jì)算出C的值，具體包括C = fd/ (xl-x2)，其中f為攝像機(jī)焦距， d為兩鏡頭光心之間的距離。
3.如權(quán)利要求2所述物體三維定位方法，其特征在于，所述A= (xl+x2)*C' /2f,B = (yl+y2)*C' /2f。
4.一種攝像機(jī)，其特征在于，所述攝像機(jī)的至少兩個(gè)圖像傳感器沿并排設(shè)置，其還包括圖像獲取單元，用于獲取同一目標(biāo)物體的至少兩幅平面圖像；第一處理單元，用于根據(jù)其中兩幅平面圖像中的目標(biāo)物體的坐標(biāo)的xl和x2的值計(jì)算 出C的值，其中兩幅平面圖像中目標(biāo)物體的坐標(biāo)分別為(xl，yl)和(x2，y2)，xl、yl、x2、 y2為大于0而小于圖像傳感器陣列尺寸，目標(biāo)物體的在X軸、Y軸、Z軸上的三維坐標(biāo)為(A， B，C)，圖像傳感器成像平面與水平面的交線(xiàn)為X軸，圖像傳感器成像平面上X軸的垂線(xiàn)為Y 軸，圖像傳感器成像平面的垂線(xiàn)為Z軸；第二處理單元，用于將所述C值在時(shí)域上做平均處理，得到所述平均處理后的平均值 為C'；第三處理單元，用于將xl和x2的平均值乘以C'再除以焦距得到A，將yl和y2的平 均值乘以C'再除以焦距得到B，得到目標(biāo)物體的坐標(biāo)(A，B，C')，對(duì)所述物體進(jìn)行三維定 位。
5.如權(quán)利要求4所述攝像機(jī)，其特征在于，所述第一處理單元，用于根據(jù)兩幅平面圖像 中的目標(biāo)物體的坐標(biāo)的xl和x2的值計(jì)算出C的值，其中C = fd/(xl-x2)，f為攝像機(jī)焦 距，d為兩鏡頭光心之間的距離。
全文摘要
本發(fā)明提供一種物體三維定位方法及攝像機(jī)，該方法包括將至少兩個(gè)圖像傳感器并排設(shè)置，獲取同一目標(biāo)物體的至少兩幅平面圖像；根據(jù)其中兩幅平面圖像中的目標(biāo)物體的坐標(biāo)的x1和x2的值計(jì)算出第三軸的坐標(biāo)C的值，其中兩幅平面圖像中目標(biāo)物體的坐標(biāo)分別為(x1，y1)和(x2，y2)，物體的三維坐標(biāo)為(A，B，C)；將所述C值在時(shí)域上做平均處理，得到所述平均處理后的平均值為C′；將將x1和x2的平均值乘以C′再除以焦距得到A，將y1和y2的平均值乘以C′再除以焦距得到B，得到目標(biāo)物體的坐標(biāo)(A，B，C′)，對(duì)所述物體進(jìn)行三維定位。在硬件成本不變的基礎(chǔ)上將三維坐標(biāo)的抖動(dòng)降低，同時(shí)保持X，Y方向上的反應(yīng)速度。
文檔編號(hào)G01B11/00GK101929836SQ20091010818
公開(kāi)日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2009年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月25日
發(fā)明者吳迪, 師丹瑋 申請(qǐng)人:深圳泰山在線(xiàn)科技有限公司