一种基于双目计算机视觉技术实时测距的系统和方法

本发明属于图像处理领域，具体地说，本发明涉及一种基于双目计算机视觉技术实时测距的系统和方法。

背景技术：

1、计算机视觉是一门研究如何使计算机能够理解和处理图像或视频信息的科学。计算机视觉的一个重要应用是测距，即根据图像或视频中的物体或场景的特征，推断出它们与摄像头的距离。测距有许多实际用途，例如自动驾驶、增强现实、人脸识别、三维重建等。

2、测距的一种常用方法是双目视觉，即利用两个摄像头从不同的角度拍摄同一物体或场景，然后根据两幅图像之间的视差(即同一物体或场景在两幅图像中的位置差异)，计算出物体或场景与摄像头的距离。双目视觉模仿了人类的双眼视觉，可以获得较高的测距精度和稳定性。

3、然而，双目视觉也存在一些问题和挑战。例如，双目视觉需要对两个摄像头进行精确的标定和校准，以保证它们的位置和方向一致；双目视觉需要对两幅图像进行特征匹配，以找出对应的点或区域，这是一个计算量大且容易出错的过程；双目视觉需要对匹配结果进行筛选和优化，以消除噪声和异常值的影响；双目视觉需要对测距结果进行后处理，以提高分辨率和平滑度等。

4、此外，传统的双目视觉方法通常是离线的，即需要将图像或视频存储在计算机中，然后进行处理和分析。这样会导致测距结果与实际情况存在一定的延迟和不一致。对于一些需要实时反馈和交互的应用场景，这是不可接受的。因此，本发明旨在提供一种双目计算机视觉技术实时测距的系统和方法，以解决上述问题和挑战。

技术实现思路

1、本发明旨在克服现有技术的不足，提出了一种基于双目计算机视觉技术实时测距的系统和方法，以达到提高测距的高精度和实时性，以及实现多样化、可视化测距的功能的目的。

2、为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种基于双目计算机视觉技术实时测距的系统，所述系统包括两个摄像头、图像处理单元、显示单元，所述两个摄像头分别与所述图像处理单元连接，所述显示单元与图像处理单元连接，其中：

3、两个摄像头，分别位于摄像头所属物体的不同的两侧，用于从不同的角度拍摄同一物体或场景；

4、图像处理单元，用于接收并处理所述两个摄像头的传输的图像信号；

5、显示单元，用于根据所述图像处理单元处理的结果显示测距结果。

6、进一步，所述系统还包括标定校准模块、控制模块、通信模块，其中：所述标定校准模块用于对两个摄像头进行标定和校准，保证摄像头的位置和方向一致；

7、所述控制模块，用于控制两个摄像头的拍摄参数，所述参数包括焦距、曝光、白平衡；

8、所述通信模块用于与外部设备或网络进行数据传输或接收。

9、进一步，所述图像处理单元包括预处理模块、特征提取模块、特征匹配模块、筛选优化模块、视差计算模块、距离计算模块、后处理模块、可视化模块，其中：

10、预处理模块，用于对所述摄像头传输的图像进行预处理，所述预处理操作包括去噪、增强、裁剪；

11、特征提取模块，用于对预处理后的图像进行特征提取，所述特征提取操作包括边缘检测、角点检测、纹理分析；

12、特征匹配模块，用于对特征提取后的图像进行特征匹配，所述特征匹配的方法包括基于相似性、几何约束、机器学习，用于找出图像中对应的点或区域；

13、筛选优化模块，用于对特征匹配的结果进行筛选和优化，所述筛选优化操作包括去除错误匹配、增加正确匹配、提高匹配精度；

14、视差计算模块，用于根据特征匹配结果和摄像头参数，计算出每个匹配点或区域的视差值；

15、距离计算模块，用于根据视差值和已知的几何关系，计算出每个匹配点或区域与摄像头的距离值；

16、后处理模块，用于对距离值进行后处理，所述后处理操作包括插值、平滑、滤波；

17、可视化模块，用于将距离值转换为可视化的形式并发送给显示单元，所述可视化的形式包括颜色、深度图、三维模型。

18、进一步，所述预处理模块还用于对图像进行标定和校准，以保证它们的位置和方向一致，以及对图像进行控制和调整，以保证它们的拍摄参数一致。

19、所述特征提取模块还用于对图像进行分块或分层处理，以及对图像进行多尺度或多角度处理。

20、所述特征匹配模块还用于对图像进行全局或局部匹配，以及对图像进行动态或静态匹配。

21、所述筛选优化模块还用于对匹配结果进行一致性检验、置信度评估、迭代优化。

22、所述后处理模块还用于对距离值进行异常值检测和剔除、边界检测和修复、形态学处理。

23、所述可视化模块还用于对距离值进行归一化或标准化、颜色映射或编码、三维重建或投影。

24、同时，本发明还根据上述系统的提出了一种基于双目计算机视觉技术实时测距的方法，所述方法包括以下步骤：

25、(1)从两个摄像头中获取图像信号，并将其转换为数字格式；

26、(2)对两幅图像进行预处理；

27、(3)对两幅图像进行特征提取:

28、(4)对两幅图像进行特征匹配，找出两幅图像中对应的点或区域；

29、(5)对匹配结果进行筛选和优化；

30、(6)根据匹配结果和摄像头参数，计算出每个匹配点或区域的视差值；

31、(7)根据视差值和已知的几何关系，计算出每个匹配点或区域与摄像头的距离值；

32、(8)对距离值进行后处理；

33、(9)将距离值转换为可视化的形式,并显示在显示单元上。

34、本发明的技术效果为：(1)实现了双目计算机视觉技术实时测距，提高了测距效率和实用性；(2)实现了双目计算机视觉技术高精度测距，提高了测距结果的质量和可靠性，降低了测距误差和噪声；(3)实现了双目计算机视觉技术多样化测距，提高了测距结果的范围和灵敏度，适应了不同的物体或场景和不同的运动或光照条件；(4)实现了双目计算机视觉技术可视化测距，提高了测距结果的直观性和信息量。

技术特征：

1.一种基于双目计算机视觉技术实时测距的系统，其特征在于：所述系统包括两个摄像头、图像处理单元、显示单元，所述两个摄像头分别与所述图像处理单元连接，所述显示单元与图像处理单元连接，其中：

2.根据权利要求1所述的一种基于双目计算机视觉技术实时测距的系统，其特征在于：所述系统还包括标定校准模块、控制模块、通信模块，其中：

3.根据权利要求2所述的一种基于双目计算机视觉技术实时测距的系统，其特征在于：所述图像处理单元包括预处理模块、特征提取模块、特征匹配模块、筛选优化模块、视差计算模块、距离计算模块、后处理模块、可视化模块，其中：

4.根据权利要求3所述的一种基于双目计算机视觉技术实时测距的系统，其特征在于：所述预处理模块还用于对图像进行标定和校准，以保证它们的位置和方向一致，以及对图像进行控制和调整，以保证它们的拍摄参数一致。

5.根据权利要求3所述的一种基于双目计算机视觉技术实时测距的系统，其特征在于：所述特征提取模块还用于对图像进行分块或分层处理，以及对图像进行多尺度或多角度处理。

6.根据权利要求3所述的一种基于双目计算机视觉技术实时测距的系统，其特征在于：所述特征匹配模块还用于对图像进行全局或局部匹配，以及对图像进行动态或静态匹配。

7.根据权利要求3所述的一种基于双目计算机视觉技术实时测距的系统，其特征在于：所述筛选优化模块还用于对匹配结果进行一致性检验、置信度评估、迭代优化。

8.根据权利要求3所述的一种基于双目计算机视觉技术实时测距的系统，其特征在于：所述后处理模块还用于对距离值进行异常值检测和剔除、边界检测和修复、形态学处理。

9.根据权利要求3所述的一种基于双目计算机视觉技术实时测距的系统，其特征在于：所述可视化模块还用于对距离值进行归一化或标准化、颜色映射或编码、三维重建或投影。

10.一种根据权利要求1-9所述系统的基于双目计算机视觉技术实时测距的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种基于双目计算机视觉技术实时测距的系统，属于图像处理领域。所述系统包括两个摄像头、图像处理单元、显示单元，所述两个摄像头分别与所述图像处理单元连接，所述显示单元与图像处理单元连接，其中，两个摄像头用于从不同的角度拍摄同一物体或场景；图像处理单元用于接收并处理所述两个摄像头的传输的图像信号；显示单元用于根据所述图像处理单元处理的结果显示测距结果。同时，还基于上述系统提供了一种基于双目计算机视觉技术实时测距的方法。本发明提高了测距的实时性和高精度，实现了测距的多样化与可视化。

技术研发人员：范孝宇,王玉堂,程宇涵
受保护的技术使用者：安徽信息工程学院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1