专利名称：一种物体三维定位方法及摄像机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种图像处理技术领域，特别涉及一种物体三维定位方法及摄像机。
背景技术：
在双目视觉中，定位物体三维的一般方法是设图像传感器成像平面与水平面的 交线为X轴，图像传感器成像平面上X轴的垂线为Y轴，图像传感器成像平面的垂线为Z轴。 首先计算出两幅平面图像中目标物体的二维坐标，然后利用三角关系计算出两幅平面图像 光心和物体坐标连线即投影线的公垂线的中点，即是物体的三维坐标。由两幅平面图像上目标物体的二维坐标，根据空间几何关系，可以计算出目标物 体的X，Y，Z的三维坐标。由于获得图像的cmoS(集成在金属氧化物的半导体材料上)或CCD (集成在半导 体单晶材料)传感器存在量化误差，即使使用亚像素级坐标算法，在窄基线的情况下，仍然 会造成三维坐标的抖动。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种物体三维定位方法及 摄像机，在硬件成本不变的基础上将三维坐标的抖动降低，同时保持X，Y方向上的反应速度。为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案一种物体三维定位方法，包括步骤将至少两个图像传感器并排设置；获取同一目标物体的至少两幅平面图像；根据其中两幅平面图像中的目标物体的坐标的Xl和x2的值计算出C的值，其中 两幅平面图像中目标物体的坐标分别为(xl，yl)和&2，72)，乂1、71、12、72为大于0而小 于图像传感器阵列尺寸，目标物体的在X轴、Y轴、Z轴上的三维坐标为(A，B，C)，图像传感 器成像平面与水平面的交线为X轴，图像传感器成像平面上X轴的垂线为Y轴，图像传感器 成像平面的垂线为Z轴；将所述C值在时域上做平均处理，得到所述平均处理后的平均值为C'；将xl和x2的平均值乘以C'再除以焦距得到々，将yl和y2的平均值乘以C'再 除以焦距得到B，得到目标物体的坐标(A，B, C')，对所述物体进行三维定位。其中，根据两幅平面图像中的目标物体的坐标的xl和x2的值计算出C的值，具体 包括C = fd/(xl-x2)，其中f为摄像机焦距，d为两镜头光心之间的距离。其中，所述A = (xl+x2)*C' /2f，B = (yl+y2)*C' /2f。一种摄像机，所述摄像机的至少两个图像传感器并排设置，其还包括图像获取单元，用于获取同一目标物体的至少两幅平面图像；第一处理单元，用于根据其中两幅平面图像中的目标物体的坐标的Xl和x2的值
3计算出C的值，其中两幅平面图像中目标物体的坐标分别为(xl，yl)和(x2，y2)，xl、yl、 x2、y2为大于0而小于图像传感器阵列尺寸，目标物体的在X轴、Y轴、Z轴上的三维坐标为 (A，B, C)，图像传感器成像平面与水平面的交线为X轴，图像传感器成像平面上X轴的垂线 为Y轴，图像传感器成像平面的垂线为Z轴；第二处理单元，用于将所述C值在时域上做平均处理，得到所述平均处理后的平 均值为C'；第三处理单元，用于将xl和x2的平均值乘以C'再除以焦距得到々，将yl和y2 的平均值乘以C'再除以焦距得到B，得到目标物体的坐标(A，B，C')，对所述物体进行三 维定位。其中，所述第一处理单元，用于根据两幅平面图像中的目标物体的坐标的xl和x2 的值计算出C的值，其中C = fd/(xl-x2)，f为摄像机焦距，d为两镜头光心之间的距离。本发明提供一种物体三维定位方法及摄像机，设图像传感器成像平面与水平面的 交线为X轴，图像传感器成像平面上X轴的垂线为Y轴，图像传感器成像平面的垂线为Z轴， 且量图像传感器延X轴方向上并排设置。只对噪声最敏感的Z轴坐标进行了时域平滑，所 以在保证X和Y轴坐标反应速度的同时，降低了整个系统的抖动误差。
图1为本发明实施例提供的物体三维定位方法的流程图；图2为本发明实施例提供的摄像机的结构图。
具体实施例方式本发明实施例提供一种物体三维定位方法及摄像机，设图像传感器成像平面与水 平面的交线为X轴，图像传感器成像平面上X轴的垂线为Y轴，图像传感器成像平面的垂线 为Z轴，且量图像传感器延X轴方向上并排设置。只对噪声最敏感的Z轴坐标进行了时域 平滑，所以在保证X和Y轴坐标反应速度的同时，降低了整个系统的抖动误差。一种物体三维定位方法，如图1所示，包括步骤101、将至少两个图像传感器并排设置；在本实施例中为两个图像传感器，在其他实施例中，也可以为三个或者更多个图 像传感器。可以横向并排设置，也可以纵向并排设置该传感器。102、获取目标物体的至少两幅平面图像。该图像数一般与图像传感器的数量相同。103、根据其中两幅平面图像中的目标物体的坐标的Xl和x2的值计算出C的值， 其中两幅平面图像中目标物体的坐标分别为(xl，yl)和0^2，72)^1、71、12、72为大于0 而小于图像传感器阵列尺寸，目标物体的在X轴、Y轴、Z轴上的三维坐标为(A，B，C)，图像 传感器成像平面与水平面的交线为X轴，图像传感器成像平面上X轴的垂线为Y轴，图像传 感器成像平面的垂线为Z轴；如传感器的像素阵列为640*480，那么该xl、x2大于0，小于 640，yl、y2 大于 0 小于 480。104、将所述C值在时域上做平均处理，得到所述平均处理后的平均值为C'；即 做目标物体的Z坐标的时域平滑处理，这样，降低了抖动噪声。
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105、将xl和x2的平均值乘以C'再除以焦距得到A，将yl和y2的平均值乘以C' 再除以焦距得到B，得到目标物体的(A，B，C')坐标，对所述物体进行三维定位。即先将 Xl加x2之和再除以2，得到xl和x2的平均值，然后再将该平均值乘以C'，得到的值再除 以焦距得到A，同理得到B.其中该焦距为摄像机的焦距。本发明实施例还提供一种摄像机，所述摄像机的图像传感器并排设置，如图2所 示，该摄像机还包括图像获取单元201，用于获取同一目标物体的至少两幅平面图像；第一处理单元202，用于根据其中两幅平面图像中的目标物体的坐标的xl和x2的 值计算出C的值，其中两幅平面图像中目标物体的坐标分别为(xl，yl)和(x2，y2)，xl、 yl、x2、y2为大于0而小于图像传感器阵列尺寸，目标物体的在X轴、Y轴、Z轴上的三维坐 标为(A，B，C)，图像传感器成像平面与水平面的交线为X轴，图像传感器成像平面上X轴的 垂线为Y轴，图像传感器成像平面的垂线为Z轴；在本实施例中，C = fd/(xl-x2)，f为摄像机焦距，d为两镜头光心之间的距离。第二处理单元203，用于将所述C的值在时域上做平均处理，得到所述平均处理后 的平均值为C'；第三处理单元204，用于将xl和x2的平均值乘以C'再除以焦距得到A，将yl和 y2的平均值乘以C'再除以焦距得到B，得到目标物体的三维坐标(A，B，C')，对所述物体 进行三维定位。即先将xl加x2之和再除以2，得到xl和x2的平均值，然后再将该平均 值乘以C'，得到的值再除以焦距得到A，同理得到B.下面详细描述上述两个实施例的应用实施例在t时刻采集目标物体的两幅平面 图像，假设两幅平面图像中目标物体的坐标分别为(X1，Y1)和(Χ2，Υ2)，目标物体的三维坐 标为X(t)，Y(t)，Z(t)，为了减小噪声，1)令Z(t) = fd/(Xl-X2)。其中:f为摄像机焦距，d为两镜头光心之间的距离。2)将Z(t)的值在时域上做平均处理，得到V (t)，以降低抖动噪声，。3)令 X(t) = (X1+X2)*Z' (t)/2f，Y(t) = (Y1+Y2)*Z' (t)/2f。4)则得到物体的三维坐标X(t)，Y(t)，Z' (t)。这样不仅降低了抖动噪声，降 低了整个系统的抖动误差，而且，同时保证了 X和Y轴坐标反应速度。应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换， 而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
权利要求
一种物体三维定位方法，其特征在于，包括步骤将至少两个图像传感器并排设置；获取同一目标物体的至少两幅平面图像；根据其中两幅平面图像中的目标物体的坐标的x1和x2的值计算出C的值，其中两幅平面图像中目标物体的坐标分别为(x1，y1)和(x2，y2)，x1、y1、x2、y2为大于0而小于图像传感器阵列尺寸，目标物体的在X轴、Y轴、Z轴上的三维坐标为(A，B，C)，图像传感器成像平面与水平面的交线为X轴，图像传感器成像平面上X轴的垂线为Y轴，图像传感器成像平面的垂线为Z轴；将所述C值在时域上做平均处理，得到所述平均处理后的平均值为C′；将x1和x2的平均值乘以C′再除以焦距得到A，将y1和y2的平均值乘以C′再除以焦距得到B，得到目标物体的坐标(A，B，C′)，对所述物体进行三维定位。
2.如权利要求1所述物体三维定位方法，其特征在于，根据两幅平面图像中的目标物 体的坐标的xl和x2的值计算出C的值，具体包括C = fd/ (xl-x2)，其中f为摄像机焦距， d为两镜头光心之间的距离。
3.如权利要求2所述物体三维定位方法，其特征在于，所述A= (xl+x2)*C' /2f,B = (yl+y2)*C' /2f。
4.一种摄像机，其特征在于，所述摄像机的至少两个图像传感器沿并排设置，其还包括图像获取单元，用于获取同一目标物体的至少两幅平面图像；第一处理单元，用于根据其中两幅平面图像中的目标物体的坐标的xl和x2的值计算 出C的值，其中两幅平面图像中目标物体的坐标分别为(xl，yl)和(x2，y2)，xl、yl、x2、 y2为大于0而小于图像传感器阵列尺寸，目标物体的在X轴、Y轴、Z轴上的三维坐标为(A， B，C)，图像传感器成像平面与水平面的交线为X轴，图像传感器成像平面上X轴的垂线为Y 轴，图像传感器成像平面的垂线为Z轴；第二处理单元，用于将所述C值在时域上做平均处理，得到所述平均处理后的平均值 为C'；第三处理单元，用于将xl和x2的平均值乘以C'再除以焦距得到A，将yl和y2的平 均值乘以C'再除以焦距得到B，得到目标物体的坐标(A，B，C')，对所述物体进行三维定 位。
5.如权利要求4所述摄像机，其特征在于，所述第一处理单元，用于根据两幅平面图像 中的目标物体的坐标的xl和x2的值计算出C的值，其中C = fd/(xl-x2)，f为摄像机焦 距，d为两镜头光心之间的距离。
全文摘要
本发明提供一种物体三维定位方法及摄像机，该方法包括将至少两个图像传感器并排设置，获取同一目标物体的至少两幅平面图像；根据其中两幅平面图像中的目标物体的坐标的x1和x2的值计算出第三轴的坐标C的值，其中两幅平面图像中目标物体的坐标分别为(x1，y1)和(x2，y2)，物体的三维坐标为(A，B，C)；将所述C值在时域上做平均处理，得到所述平均处理后的平均值为C′；将将x1和x2的平均值乘以C′再除以焦距得到A，将y1和y2的平均值乘以C′再除以焦距得到B，得到目标物体的坐标(A，B，C′)，对所述物体进行三维定位。在硬件成本不变的基础上将三维坐标的抖动降低，同时保持X，Y方向上的反应速度。
文档编号G01B11/00GK101929836SQ20091010818
公开日2010年12月29日 申请日期2009年6月25日 优先权日2009年6月25日
发明者吴迪, 师丹玮 申请人:深圳泰山在线科技有限公司