本發(fā)明屬于圖像測距技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，尤其涉及一種利用圖像上目標(biāo)物視差進(jìn)行測距的方法。

背景技術(shù)：

測距，在人類生活的各個(gè)層面都有很高的實(shí)用性價(jià)值，對人類的進(jìn)步和發(fā)展有著非常重要的研究價(jià)值。隨著人類社會的發(fā)展，測距從最原始的估測到測量工具的產(chǎn)生再到再到近現(xiàn)代高科技測量儀器的誕生，測距技術(shù)的理論已趨向完備。和測距有關(guān)的測量方法有很多，從是否接觸的層次上可以分為兩種：接觸式測量和非接觸式測量。接觸式測量需要測量工具和被測物體表面直接接觸，該過程一般需要手動(dòng)完成；非接觸式測量無須與被測表面接觸，一般通過光學(xué)、電器學(xué)、影像學(xué)等技術(shù)獲取最終測量距離。接觸性測量測距精度高、穩(wěn)定性好，但由于受到體積、質(zhì)量、安裝條件、結(jié)構(gòu)以及操作不方便等因素影響而得不到廣泛利用；非接觸性測量雖然測量精度以及穩(wěn)定性上不及接觸式測量，但具有自動(dòng)化程度高、測量速度快、信息量豐富、動(dòng)態(tài)范圍大等優(yōu)勢而逐漸受到人們的重視，特別是在計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展下，測量精度以及穩(wěn)定性上，非接觸式測量已趨近于接觸式測量。非接觸性測量中使用最廣泛普遍的方法是圖像測量。

圖像測量，是建立在計(jì)算機(jī)視覺理論基礎(chǔ)上的一門新測量技術(shù)。它以光學(xué)、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合了光電子、激光、計(jì)算機(jī)等一系列現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)。所謂圖像測量就是通過圖像獲取設(shè)備來獲取圖像，然后利用圖像處理技術(shù)進(jìn)行相關(guān)處理并獲取最終測距結(jié)果的一種測距方法。該方法對測量工具和被測物體沒有特別苛刻的要求，比較適用于傳統(tǒng)接觸式測量無法實(shí)施的場合。隨著工業(yè)制造技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，圖像測量技術(shù)逐步完善，因此該方法可以完全替代傳統(tǒng)的人工測距。

計(jì)算機(jī)視覺是研究用計(jì)算機(jī)來模擬生物外顯或宏觀視覺功能的科學(xué)和技術(shù)。計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)的首要目標(biāo)是用圖像創(chuàng)建或恢復(fù)現(xiàn)實(shí)世界模型，然后認(rèn)知現(xiàn)實(shí)世界。計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)獲取的場景圖像一般是灰度圖像，即三維場景在二維平面上的投影。因此，場景三維信息只能通過灰度圖像或灰度圖像序列來恢復(fù)處理，這種恢復(fù)需要進(jìn)行多點(diǎn)對一點(diǎn)的映射逆變換。在信息恢復(fù)過程中，還需要有關(guān)場景知識和投影幾何知識。計(jì)算機(jī)視覺的發(fā)展不僅將大大推動(dòng)智能系統(tǒng)的發(fā)展，也將拓寬計(jì)算機(jī)與各種智能機(jī)器的研究范圍和應(yīng)用領(lǐng)域。

因此在計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)中，也常用兩臺或多臺察同一場景像中的視差從而獲得在不同視角下的一組圖像攝像機(jī)從兩個(gè)或多個(gè)視點(diǎn)去觀然后通過同一場景點(diǎn)在不同圖推斷出場景中目標(biāo)物體的空間幾何形狀和位置，這種方法成為立體視覺。

目前，雙目立體視覺技術(shù)的研究和應(yīng)用主要在可見光波段。受成像器件的限制，可見光波段的雙目立體視覺系統(tǒng)只能應(yīng)用在白天或者有主動(dòng)可見光光源的場景。而在沒有可見光照的情形下（如夜晚），可見光波段的雙目立體視覺系統(tǒng)就不再起作用。任何物體，當(dāng)溫度高于絕對零度的時(shí)候，都會向外界發(fā)射紅外輻射，且物體溫度越高，輻射越強(qiáng)。紅外相機(jī)正是利用紅外探測器件接收場景中物體發(fā)出的紅外輻射，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換，將不可見的紅外輻射轉(zhuǎn)變成可見的圖像，圖像中各像素點(diǎn)的灰度變化對應(yīng)場景中各點(diǎn)輻射能量的強(qiáng)弱，即各點(diǎn)溫度的高低。紅外成像技術(shù)發(fā)展至今，以其隱蔽性好、抗干擾能力強(qiáng)、工作距離遠(yuǎn)和全天候等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航、精確制導(dǎo)、目標(biāo)檢測等軍用領(lǐng)域和質(zhì)量控制、醫(yī)療檢查、公共場所安防等民用領(lǐng)域。然而，單一的二維紅外圖像無法表征場景的幾何信息，即在紅外相機(jī)成像過程中丟失了深度信息。隨著紅外探測技術(shù)的發(fā)展，其探測器件分辨率越來越高、成像性能越來越好、體積越來越小，價(jià)格也越來越低。人們越來越希望將紅外探測和立體視覺技術(shù)相結(jié)合，把立體視覺的應(yīng)用范圍推廣到紅外波段。因此，一種基于紅外波段的利用圖像上目標(biāo)物視差進(jìn)行測距的方法成為新熱點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，而提出的一種利用圖像上目標(biāo)物視差進(jìn)行測距的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種利用圖像上目標(biāo)物視差進(jìn)行測距的方法，包括如下步驟：

s1、選用完全相同的兩個(gè)相機(jī)和鏡頭型號完全相同，且兩個(gè)紅外相機(jī)出廠后被固定在一個(gè)定制的金屬框架中，并在安裝時(shí)使兩相機(jī)平行安裝以滿足光軸平行的理想狀態(tài)，基線設(shè)計(jì)距離為15cm；

s2、為了使紅外雙目相機(jī)穩(wěn)固，避免在使用過程中出現(xiàn)抖動(dòng)、位置偏移現(xiàn)象，將其固定在底座上；

s3、利用視覺顯著性模型對雙目圖像進(jìn)行顯著性特征提取，并標(biāo)出種子點(diǎn)和背景點(diǎn)，然后進(jìn)行預(yù)處理，對雙目圖像進(jìn)行邊緣檢測，生成雙目圖像的邊緣圖；

s4、利用視覺顯著性模型對雙目圖像進(jìn)行顯著性特征提取和匹配，生成顯著性特征圖；

s5、著性特征圖中顯著特征區(qū)域得到視差圖，視差圖通過兩個(gè)紅外相機(jī)采集得到的視差圖數(shù)據(jù)為模擬信號，因此需要通過圖像采集卡對模擬信號進(jìn)行采樣，實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換；

s6、采樣后得到的數(shù)字圖像分辨率為640x480，經(jīng)usb傳輸接口，送到pc機(jī)。

優(yōu)選的，所述紅外相機(jī)型號是flirtau2640，所用鏡頭為50mm定焦紅外鏡頭，可通過改變鏡頭到焦面距離，實(shí)現(xiàn)在不同距離處聚焦。

優(yōu)選的，所述顯著性特征提取和匹配采用邊緣和過渡區(qū)域相結(jié)合的紅外顯著目標(biāo)提取方法，該紅外顯著目標(biāo)提取方法分別提取出左右圖像中的顯著目標(biāo)，并通過形態(tài)學(xué)操作消除孔洞；然后對顯著區(qū)域進(jìn)行匹配，最后計(jì)算匹配區(qū)域的重心水平視差，即為該顯著目標(biāo)的視差值。

本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明提供的一種利用圖像上目標(biāo)物視差進(jìn)行測距的方法，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，本發(fā)明通過對雙目圖像的顯著性特征提取并實(shí)現(xiàn)對顯著性目標(biāo)的分割，從而使得目標(biāo)范圍縮小，減少匹配所用時(shí)間，提高效率，對顯著性目標(biāo)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行匹配從而求出視差，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)距離測量，由于目標(biāo)在一個(gè)豎直面上，可以很好地篩選出錯(cuò)誤的匹配關(guān)鍵點(diǎn)，使精準(zhǔn)度提高，本發(fā)明方法能夠快速識別顯著性目標(biāo)并準(zhǔn)確測量顯著性目標(biāo)的距離。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

一種利用圖像上目標(biāo)物視差進(jìn)行測距的方法，包括如下步驟：

s1、選用完全相同的兩個(gè)相機(jī)和鏡頭型號完全相同，且兩個(gè)紅外相機(jī)出廠后被固定在一個(gè)定制的金屬框架中，并在安裝時(shí)使兩相機(jī)平行安裝以滿足光軸平行的理想狀態(tài)，基線設(shè)計(jì)距離為15cm；所述紅外相機(jī)型號是flirtau2640，所用鏡頭為50mm定焦紅外鏡頭，可通過改變鏡頭到焦面距離，實(shí)現(xiàn)在不同距離處聚焦；

s2、為了使紅外雙目相機(jī)穩(wěn)固，避免在使用過程中出現(xiàn)抖動(dòng)、位置偏移現(xiàn)象，將其固定在底座上；

s3、利用視覺顯著性模型對雙目圖像進(jìn)行顯著性特征提取，并標(biāo)出種子點(diǎn)和背景點(diǎn)，然后進(jìn)行預(yù)處理，對雙目圖像進(jìn)行邊緣檢測，生成雙目圖像的邊緣圖；

s4、利用視覺顯著性模型對雙目圖像進(jìn)行顯著性特征提取和匹配，生成顯著性特征圖；

s5、著性特征圖中顯著特征區(qū)域得到視差圖，視差圖通過兩個(gè)紅外相機(jī)采集得到的視差圖數(shù)據(jù)為模擬信號，因此需要通過圖像采集卡對模擬信號進(jìn)行采樣，實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換；

s6、采樣后得到的數(shù)字圖像分辨率為640x480，經(jīng)usb傳輸接口，送到pc機(jī)。

本發(fā)明的顯著性特征提取和匹配采用邊緣和過渡區(qū)域相結(jié)合的紅外顯著目標(biāo)提取方法，該紅外顯著目標(biāo)提取方法分別提取出左右圖像中的顯著目標(biāo)，并通過形態(tài)學(xué)操作消除孔洞；然后對顯著區(qū)域進(jìn)行匹配，最后計(jì)算匹配區(qū)域的重心水平視差，即為該顯著目標(biāo)的視差值。

綜上所述：本發(fā)明提供的一種利用圖像上目標(biāo)物視差進(jìn)行測距的方法，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，本發(fā)明通過對雙目圖像的顯著性特征提取并實(shí)現(xiàn)對顯著性目標(biāo)的分割，從而使得目標(biāo)范圍縮小，減少匹配所用時(shí)間，提高效率，對顯著性目標(biāo)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行匹配從而求出視差，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)距離測量，由于目標(biāo)在一個(gè)豎直面上，可以很好地篩選出錯(cuò)誤的匹配關(guān)鍵點(diǎn)，使精準(zhǔn)度提高，本發(fā)明方法能夠快速識別顯著性目標(biāo)并準(zhǔn)確測量顯著性目標(biāo)的距離。

最后應(yīng)說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。