一种测距方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及三维测距，尤其涉及一种测距方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、三维测距技术是一项重要的技术，用于获取物体的三维空间信息，包括距离、高度、形状和位置。这一领域的不断发展和创新已经在众多应用领域如机器视觉、自动驾驶、工业自动化、医疗影像和虚拟现实中产生了深远影响。应用较为广泛的三维测距技术包括激光雷达、结构光、时间飞行摄影、立体视觉、毫米波雷达和声纳等技术，面对不同的应用场景对应有不同的方法。

2、随着计算机视觉和图像传感器技术的发展，越来越多的深度测量方法被发展起来，有助于场景的三维测距。飞行时间(tof)测量发射和反射的红外波之间的相位差，以估计从每个传感器像素到物体的深度。它已被应用于机器人导航、手势识别等多个领域。另一种热门且有效的方法是结构光技术。将调制后的光投射到物体上，通过对反射图像的解码分析，可以准确地获得场景深度。该技术主要用于游戏、3d扫描，特别是工业自动化。这两种方法都对环境光很敏感，不适合户外应用。

3、被动深度测量是利用成像系统获得的自然光图像，利用视差、模糊度等图像特征来获得场景深度，应用环境和应用场景更为广阔。但是现有技术的方法需要高性能计算硬件以实现实时深度估计，但是可能对光照条件和镜头参数较为敏感。在不同的光照条件下，或使用不同类型的镜头时，其性能可能受到影响。

技术实现思路

1、本发明提供了一种测距方法、装置、设备及介质，通过三次采集待测物体在不同位置处的图像，无需更高性能的计算硬件，仅需采集待测物体在不同标定位置处的图像即可以获得较高的测距精度。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种测距方法，包括：

3、采集待测物体位于远心镜头景深范围内的第一标定位置处的第一图像；

4、控制电动位移台将所述待测物体向靠近所述远心镜头的方向移动预设距离到第二标定位置，所述第二标定位置使得所述待测物体位于所述远心镜头的近端景深与所述远心镜头靠近所述待测物体一侧的表面之间；

5、采集所述待测物体位于所述第二标定位置处的第二图像；

6、控制所述电动位移台将所述待测物体向远离所述远心镜头的方向移动到第三标定位置，所述第三标定位置使得所述待测物体位于所述远心镜头的远端景深远离所述远心镜头的一侧，且距离所述第一标定位置的距离为所述预设距离；

7、采集所述待测物体位于所述第三标定位置处的第三图像；

8、分别获取所述第一图像和所述第二图像的差值以及所述第一图像和所述第三图像的差值，得到第一灰度差值图像和第二灰度差值图像；

9、将所述第一灰度差值图像和所述第二灰度差值图像代入预设非线性多项式模型中得到所述待测物体距离所述远心镜头靠近所述待测物体一侧的表面的距离。

10、可选的，所述预设非线性多项式模型的获取方法包括：

11、分别采集标定平板位于所述远心镜头景深范围内的不同第一预设位置处的第四图像；

12、分别采集所述标定平板位于小于所述远心镜头景深的不同第二预设位置处的第五图像；

13、分别采集所述标定平板位于大于所述远心镜头景深的不同第三预设位置处的第六图像；

14、分别获取不同所述第一预设位置处的所述第四图像与对应的不同所述第二预设位置处的所述第五图像的差值，以及不同所述第一预设位置处的所述第四图像与对应的不同所述第三预设位置处的所述第六图像的差值，得到对应的不同灰度差值图像组；

15、分别获取不同所述灰度差值图像组中所述第四图像与对应的所述第五图像的差值除以所述第四图像与对应的所述第六图像的差值，构成不同数据集；

16、将不同所述第一预设位置与所述远心镜头近端景深的距离、不同所述数据集代入预设超定方程组，求得未知参数的值；

17、将所述未知参数代入预设非线性多项式得到所述预设非线性多项式模型。

18、可选的，在分别采集所述标定平板位于小于所述远心镜头景深的不同第二预设位置处的第五图像之前，还包括：

19、控制所述电动位移台将所述标定平板从所述第一预设位置处向靠近所述远心镜头一侧移动所述预设距离，使得所述标定平板位于所述第二预设位置处。

20、可选的，分别采集所述标定平板位于大于所述远心镜头景深的不同第三预设位置处的第六图像，还包括：

21、控制所述电动位移台将所述标定平板从所述第一预设位置处向远离所述远心镜头一侧移动所述预设距离，使得所述标定平板位于所述第二预设位置处。

22、可选的，所述预设超定方程组包括：其中，x1-xn为不同所述数据集，k1-kn为未知参数，h1-hn为不同所述第一预设位置与所述远心镜头靠近所述标定平板一侧表面的距离。

23、可选的，将不同所述第一预设位置与所述远心镜头近端景深的距离、不同所述数据集代入预设超定方程组，求得未知参数的值包括：

24、令将所述超定方程组简化为ak＝b；

25、通过最小二乘拟合算法计算出所述未知参数k＝(ata)-1atb。

26、可选的，将所述未知参数代入预设非线性多项式得到所述预设非线性多项式模型包括：

27、令所述预设非线性多项式最高次项的次数为2，将所述未知参数代入所述预设非线性多项式得到所述预设非线性多项式模型。

28、第二方面，本发明实施例还提供了一种测距装置，包括：

29、图像采集模块，用于采集待测物体位于远心镜头景深范围内的第一标定位置处的第一图像，采集所述待测物体位于第二标定位置处的第二图像，采集所述待测物体位于第三标定位置处的第三图像；

30、电动位移台控制模块，用于控制电动位移台将所述待测物体向靠近所述远心镜头的方向移动预设距离到第二标定位置，控制所述电动位移台将所述待测物体向远离所述远心镜头的方向移动到第三标定位置，所述第二标定位置使得所述待测物体位于所述远心镜头的近端景深与所述远心镜头靠近所述待测物体一侧的表面之间，所述第三标定位置使得所述待测物体位于所述远心镜头的远端景深远离所述远心镜头的一侧，且距离所述第一标定位置的距离为所述预设距离；

31、灰度差值图像获取模块，用于分别获取所述第一图像和所述第二图像的差值以及所述第一图像和所述第三图像的差值，得到第一灰度差值图像和第二灰度差值图像；

32、距离获取模块，用于将所述第一灰度差值图像和所述第二灰度差值图像代入预设非线性多项式模型中得到所述待测物体距离所述远心镜头靠近所述待测物体一侧的表面的距离。

33、第三方面，本发明实施例还提供了一种测距设备，所述测距设备包括：相机、远心镜头、环形光源、标定平板以及电动位移台，所述相机、所述远心镜头、所述环形光源以及所述标定平板沿靠近所述电动位移台一侧的方向依次共轴设置；

34、所述测距设备还包括至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；

35、所述相机、所述环形光源以及所述电动位移台均与所述处理器连接；

36、其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如第一方面所述的测距方法。

37、第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现如第一方面所述的测距方法。

38、本发明实施例提供了一种测距方法、装置、设备及介质，该方法包括：采集待测物体位于远心镜头景深范围内的第一标定位置处的第一图像；控制电动位移台将待测物体向靠近远心镜头的方向移动预设距离到第二标定位置，第二标定位置使得待测物体位于远心镜头的近端景深与远心镜头靠近待测物体一侧的表面之间；采集待测物体位于第二标定位置处的第二图像；控制电动位移台将待测物体向远离远心镜头的方向移动到第三标定位置，第三标定位置使得待测物体位于远心镜头的远端景深远离远心镜头的一侧，且距离第一标定位置的距离为预设距离；采集待测物体位于第三标定位置处的第三图像；分别获取第一图像和第二图像的差值以及第一图像和第三图像的差值，得到第一灰度差值图像和第二灰度差值图像；将第一灰度差值图像和第二灰度差值图像代入预设非线性多项式模型中得到待测物体距离远心镜头靠近待测物体一侧的表面的距离。本发明通过三次采集待测物体在不同位置处的图像，无需更高性能的计算硬件，仅需采集待测物体在不同标定位置处的图像即可以获得较高的测距精度。

39、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。