CN108267124A - 一种使用高度标定的方法 - Google Patents

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张海力
靳路宁
吴余星
骆昊楠
顾丽珍
邵帆
邵一帆
张卓伟
阮洪刚
孙澎标
赵浒
郑神爱
唐赫
陈士汇
张沛泽
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Abstract

本发明公开了一种使用高度标定的方法，在双目立体视觉装置上增加角度传感器，利用双目立体视觉装置的安装高度和角度传感信息，将位置传感信息和深度数据相结合，仅通过简单的操作，即可完成双目立体视觉装置安装高度标定。本发明的有益效果为：适用于基于双目立体视觉的障碍辨识装置，结合角度传感信息，能够根据深度数组实现装置安装高度标定。

Description

一种使用高度标定的方法
技术领域
本发明涉及双目深度计算技术领域，主要是一种使用高度标定的方法。
背景技术
借助双目深度计算技术，基于双目立体视觉的障碍辨识装置能够获取视野中障碍的远近、位置等分布信息。但是，该装置能够获取的只有场景障碍信息，并不包含该装置本身在场景中的角度等位置数据，所以难以分辨当前所得深度数据究竟是何种特征。例如：当此类装置面向地面凹坑和墙壁孔洞等特征时，将得到相似程度极高的数据特征，因此仅凭深度数据很难完成特征辨识。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种使用高度标定的方法。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种使用高度标定的方法，在双目立体视觉装置上增加角度传感器，利用双目立体视觉装置的安装高度和角度传感信息，将位置传感信息和深度数据相结合，仅通过简单的操作，即可完成双目立体视觉装置安装高度标定；当含有角度传感器的双目立体视觉装置处于工作状态时，安装高度标定步骤如下：
(1)在空旷的平地上，向数据处理单元发出高度标定指令，进入高度标定状态；
(2)转动双目立体视觉装置的安装部件或使用部位，使之几乎朝向地面；
(3)获取一帧双目视图，随后获取装置的当前角度a；
(4)根据双目视图，算得深度数据；
(5)获取场景中心位置对应的深度数据，获得双目立体视觉装置与地面的直线距离L；
(6)根据当前角度和直线距离L，计算双目立体视觉装置的安装/使用高度。
(7)重复步骤(2)至步骤(6)，轻微变化转动角度，求得若干高度值；
(8)分析高度值，丢弃与其它数据相差最大的数据后，计算剩余数据的平均值,得到平均高度；
(9)若不存在转动半径，则步骤(8)算得的平均高度即为双目立体视觉装置的使用高度；
(10)若转动部件/部位存在转动半径，则步骤(8)算得平均高度由高度H1、转动半径和角度b组成，经过简单三角函数计算即可获得高度H1，高度H1与转动半径之和即为双目立体视觉装置的使用高度；
(11)向外部输出高度标定值，完成使用高度标定。
所述的深度数据是一个二维数组，其中包含大量距离数据点，在高度标定时，将用户与被测对象的距离定义为双摄像头连线中点与被测对象的距离。
若数组行数和列数均为奇数，则将数组中心点作为直线距离值；若数组行数和列数为一个奇数和一个偶数，则以中心两个点的平均距离作为直线距离值；若数组行数和列数均为偶数，则将最靠近中心的四个点的平均距离作为直线距离值。
本发明的有益效果为：适用于基于双目立体视觉的障碍辨识装置，结合角度传感信息，能够根据深度数组实现装置安装高度标定。利用双目立体视觉装置的安装高度和角度传感信息，能够为深度数据增加新的维度，有助于深度数据特征辨识。可见，双目立体视觉装置的安装高度测量是前述方法的重要组成部分，而人工测量很难保证测量精度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
附图标记说明：镜头光轴1，双目立体视觉装置2，转动半径3，直线距离L，水平距离P，转动中心A。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做详细的介绍：
如图1所示，镜头光轴1，是通过镜头中心的线，与镜头投影为正圆形时的投影面相垂直。镜头光轴不是实际的线，而是几何关系上的线条。双目立体视觉装置2含两个镜头，它们的两条光轴呈空间平行关系。这种使用高度标定的方法，在双目立体视觉装置2上增加角度传感器，利用双目立体视觉装置的安装高度和角度传感信息，将位置传感信息和深度数据相结合，仅通过简单的操作，即可完成双目立体视觉装置安装高度标定；当含有角度传感器的双目立体视觉装置2处于工作状态时，安装高度标定步骤如下：
(1)在空旷的平地上，向数据处理单元发出高度标定指令，进入高度标定状态；
(2)转动双目立体视觉装置2的安装部件或使用部位，使之几乎朝向地面；
(3)获取一帧双目视图，随后获取装置的当前角度a；
(4)根据双目视图，算得深度数据；
(5)获取场景中心位置对应的深度数据，获得双目立体视觉装置2与地面的直线距离L；
(6)根据当前角度和直线距离L，计算双目立体视觉装置2的安装/使用高度。
(7)重复步骤(2)至步骤(6)，轻微变化转动角度，求得若干高度值；
(8)分析高度值，丢弃与其它数据相差最大的数据后，计算剩余数据的平均值,得到平均高度；
(9)若不存在转动半径3，则步骤(8)算得的平均高度即为双目立体视觉装置2的使用高度；
(10)若转动部件/部位存在转动半径3，则步骤8算得平均高度由高度H1、转动半径3和角度b组成，经过简单三角函数计算即可获得高度H1，高度H1与转动半径3之和即为双目立体视觉装置2的使用高度H0；
(11)向外部输出高度标定值，完成使用高度标定。
所述的深度数据是一个二维数组，其中包含大量距离数据点，在高度标定时，将用户与被测对象的距离定义为双摄像头连线中点与被测对象的距离。若数组行数和列数均为奇数，则将数组中心点作为直线距离值；若数组行数和列数为一个奇数和一个偶数，则以中心两个点的平均距离作为直线距离值；若数组行数和列数均为偶数，则将最靠近中心的四个点的平均距离作为直线距离值。
需要说明的是：转动半径3、转动中心A、转动方向(双箭头)的关系如图所示，从图中看起来，高度H1与转动半径3确实不在一条直线上，这是因为在标定进行中，“角度”的值不为0；当不处于标定状态中时，“角度”近似为0，这时“高度H1”与转动半径3就近似位于同一条直线。
步骤(6)是获得了一次距离值，为了减少立体视觉算法误差对高度测量的影响，在步骤(7)中说明了要重复步骤(2)至(6)，以测得多组距离值。步骤(8)对数据进行处理，获得相对可信的数据组，并计算出这组数据的平均值。步骤(9)和步骤(10)分别讨论了不存在转动半径和存在转动半径情况下的高度计算方法。
可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种使用高度标定的方法，其特征在于：在双目立体视觉装置(2)上增加角度传感器，利用双目立体视觉装置的安装高度和角度传感信息，将位置传感信息和深度数据相结合，仅通过简单的操作，即可完成双目立体视觉装置安装高度标定；当含有角度传感器的双目立体视觉装置(2)处于工作状态时，安装高度标定步骤如下：
(1)在空旷的平地上，向数据处理单元发出高度标定指令，进入高度标定状态；
(2)转动双目立体视觉装置(2)的安装部件或使用部位，使之几乎朝向地面；
(3)获取一帧双目视图，随后获取装置的当前角度a；
(4)根据双目视图，算得深度数据；
(5)获取场景中心位置对应的深度数据，获得双目立体视觉装置(2)与地面的直线距离L；
(6)根据当前角度和直线距离L，计算双目立体视觉装置(2)的安装/使用高度。
(7)重复步骤(2)至步骤(6)，轻微变化转动角度，求得若干高度值；
(8)分析高度值，丢弃与其它数据相差最大的数据后，计算剩余数据的平均值,得到平均高度；
(9)若不存在转动半径(3)，则步骤(8)算得的平均高度即为双目立体视觉装置(2)的使用高度；
(10)若转动部件/部位存在转动半径(3)，则步骤(8)算得平均高度由高度H1、转动半径(3)和角度b组成，经过简单三角函数计算即可获得高度H1，高度H1与转动半径(3)之和即为双目立体视觉装置(2)的使用高度；
(11)向外部输出高度标定值，完成使用高度标定。
2.根据权利要求1所述的使用高度标定的方法，其特征在于：所述的深度数据是一个二维数组，其中包含大量距离数据点，在高度标定时，将用户与被测对象的距离定义为双摄像头连线中点与被测对象的距离。
3.根据权利要求2所述的使用高度标定的方法，其特征在于：若数组行数和列数均为奇数，则将数组中心点作为直线距离值；若数组行数和列数为一个奇数和一个偶数，则以中心两个点的平均距离作为直线距离值；若数组行数和列数均为偶数，则将最靠近中心的四个点的平均距离作为直线距离值。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103852068A (zh) * 2012-12-03 2014-06-11 三星泰科威株式会社 获得摄像机与目标之间的水平距离的方法和摄像机
CN103905797A (zh) * 2014-04-18 2014-07-02 山东神戎电子股份有限公司 一种具有测距功能的监控设备及测距方法
DE102013111840A1 (de) * 2013-10-28 2015-04-30 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zum Erfassen eines Objekts
CN105627932A (zh) * 2015-12-31 2016-06-01 零度智控（北京）智能科技有限公司 一种基于双目视觉的测距方法及装置

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