CN109218587A - 一种基于双目摄像头的图像采集方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于双目摄像头的图像采集方法及系统，方法包括安装图像采集装置、安装距离传感器、采集目标图像和图像处理等步骤；系统包括图像采集装置和软件处理模块；所述图像采集装置包括支撑壳体、双目摄像头和距离传感器；所述软件处理模块包括中央处理模块、图像处理模块和图像发送模块。本发明通过将双目摄像头按顺时针方向旋转90度，使左右并行排列的两个摄像头变成上下平行排列，然后面对图像采集目标方向安装在支撑壳体上，并结合距离传感器，实现对近距离目标的精准定位触发以及全身姿态图像采集，不仅提高了图像采集效率，也提高了图像采集质量，降低图像畸变度，提高人体姿态身份识别的准确率；成本低、适用性好，应用广泛。

Description

一种基于双目摄像头的图像采集方法及系统
技术领域
本发明涉及图像采集技术领域，尤其涉及一种基于双目摄像头的图像采集方法及系统。
背景技术
随着人工智能技术的快速发展，人脸识别应用越来越广泛，特别是人脸识别过闸在高铁、机场、轨道交通等公共交通领域的应用越来越多，能够帮助管理部门实现智能化的高效安全管理和使人们享受更加智慧便捷的通行。人脸识别虽然具有较高的便利性，但其识别当需要考虑复杂的光照、生物动态生长变化、遮挡物、面部妆容等多重因素时，识别难度增大，识别准确率难以保障。
近年来，随着深度学习技术的发展，人体动作姿态识别特别是步态识别已成为当前的研究热点。对人体动作姿态进行自动识别将带来一种全新的交互方式，通过身体语言即人体的姿态和动作来传达用户的身份特征，在人流密集、需要高效身份识别通行的环境下，例如在机场、高铁、轨道交通等检票过闸场景，采用动作姿态识别人机交互技术能够使乘客在自然行进的过程中完成信息输入，并实现高的识别准确度，大大提高通行效率。
目前，人体动作姿态识别广泛采用双目摄像头进行图像采集，双目摄像头主要通过使用仿人类的视觉方式，根据摄像头针孔成像模型的原理，通过左右两个摄像头来获得图像的信息，并通过计算不同视角的图像差，结合特征点的对应关系，来获得目标的深度和姿态等信息。目前应用的双目摄像头多为两个参数一样的摄像头并排放置并平行于水平线，这种双目摄像头在近距离拍摄时纵向视角较小，因此在近距离应用的场景，无法拍摄到全身人体姿态图像，使应用受限。比如在轨道交通检票过闸场景，双目摄像头一般需定位于2米外的远距离人体目标方能采集到目标的全身姿态图像，而远距离的图像采集与识别，一方面采集的图像清晰度会受影响，另一方面乘客身份识别成功后，由于从定位处到闸门处距离较远，乘客行进时间较长，因此闸门打开停留的时间长，效率低。
发明内容
针对以上现有技术的缺陷与不足，本发明提出一种基于双目摄像头的图像采集方法及系统，用于解决现有双目摄像头在身份识别应用中因纵向视角较小无法近距离采集人体全身姿态图像的缺陷，提高双目摄像头近距离图像采集的质量和采集效率，扩大双目摄像头的应用。
为实现以上发明目的，采用的技术方案是：
一种基于双目摄像头的图像采集方法，包括以下步骤：
S1：安装图像采集装置：
S11：安装双目摄像头：
所述双目摄像头设有两个摄像头，所述两个摄像头左右并行排列；
首先将所述双目摄像头按顺时针方向旋转90度，使所述两个摄像头成为上下平行排列，再将旋转后的双目摄像头面对图像采集目标方向安装在支撑壳体的正面，用于采集目标图像；
S12：安装距离传感器：将距离传感器竖直安装在支撑壳体的正面，使距离传感器的感应方向正对图像采集目标，用于感应检测运动目标的距离；
S2：采集目标图像：当运动目标移动到设定的采集距离时，启动双目摄像头对运动目标进行图像采集；所述采集距离由所述距离传感器进行感应检测；
S3：图像处理：
S31：将采集好的图像按逆时针方向旋转90度；
S32：对旋转后的图像进行预处理；
S4：图像传送：对预处理好的图像传送至身份识别系统进行身份识别与判断。
进一步的，所述双目摄像头具有一个彩色摄像头和一个灰白摄像头。
进一步的，所述双目摄像头的视角范围为120度。
进一步的，所述采集距离小于1.5米。
进一步的，所述旋转后的双目摄像头与地面倾斜安装，倾斜角度范围为70~80度。
进一步的，所述旋转后的双目摄像头的安装高度为1.3米，所述安装高度为所述两个摄像头投影中心连线的中点与地面的距离；所述采集距离为1.3~1.45米。
进一步的，所述步骤S12 之后还包括：
S13：安装控制旋钮：将能够控制双目摄像头倾斜角度的控制旋钮安装在支撑壳体的背面；
S14：安装显示屏：将能够显示采集目标图像的显示屏安装在支撑壳体的正面；
S15：安装散热器：将散热器安装在支撑壳体的背面，并紧贴于所述双目摄像头的背面。
本发明还提供一种基于双目摄像头的图像采集系统，包括：图像采集装置和软件处理模块；
所述图像采集装置包括支撑壳体、双目摄像头和距离传感器；所述支撑壳体用于支撑和稳固所述双目摄像头和所述距离传感器；所述双目摄像头用于采集目标图像；所述距离传感器用于自动感应运动目标的距离，当所述距离达到设定值时，所述双目摄像头便自动对运动目标进行图像采集；
所述软件处理模块包括中央处理模块、图像处理模块和图像发送模块；所述中央处理模块用于对接各模块之间的数据传送；所述图像处理模块用于对图像进行预处理；所述图像发送模块用于将预处理好的图像发送至身份识别系统进行身份识别与判断。
进一步的，所述图像采集装置还包括：控制旋钮、显示屏和散热器；
所述控制旋钮用于控制所述双目摄像头与地面的倾斜角度；所述显示屏用于显示所述双目摄像头采集的目标图像，以及反馈图像识别处理结果；所述散热器用于对所述双目摄像头进行散热降温处理。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
（1）本发明基于双目摄像头的图像采集方法及系统，通过将双目摄像头按顺时针方向旋转90度，使左右并行排列的两个摄像头变成上下平行排列，然后面对图像采集目标方向安装在支撑壳体上，使近距离拍摄的纵向视角大幅增加，并结合距离传感器，实现对近距离目标的精准定位触发以及全身姿态图像采集，不仅提高了图像采集效率，也提高了图像采集质量，大大降低了图像畸变度，有助于提高人体姿态身份识别的准确率。
（2）本发明基于双目摄像头的图像采集方法及系统，无需改装市场上广泛应用的双目摄像头，也无需采用多目摄像装置，即可实现近距离大纵向视角的图像采集，不仅图像采集效果好，而且成本低、适用性好，具有广泛的应用价值。
附图说明
图1是本发明基于双目摄像头的图像采集方法流程图。
图2是本发明基于双目摄像头的图像采集系统示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明基于双目摄像头的图像采集方法流程图，图2是本发明基于双目摄像头的图像采集系统示意图。本发明基于双目摄像头的图像采集系统包括：图像采集装置1和软件处理模块2，其中图像采集装置1包括支撑壳体11、双目摄像头12、距离传感器13、控制旋钮14、显示屏15和散热器16；软件处理模块2包括中央处理模块21、图像处理模块22和图像发送模块23。
支撑壳体11用于支撑和稳固双目摄像头12和距离传感器13，以方便定位目标位置，确保图像采集的视角和距离；双目摄像头12用于采集目标图像，双目摄像头设有左右并行排列的两个摄像头；距离传感器13用于自动感应检测运动目标的距离，当距离达到设定值时，双目摄像头便自动对运动目标进行图像采集，距离传感器优选采用红外距离传感器；控制旋钮14用于控制双目摄像头与地面的倾斜角度，以方便随时调节双目摄像头与地面的倾斜角度，获取良好的目标采集视角；显示屏15用于显示双目摄像头采集的目标图像以及反馈图像识别处理结果，显示屏优选采用液晶显示屏；散热器16用于对双目摄像头进行散热降温处理，以保障双目摄像头良好的持续运作性能，散热器优选采用风冷散热器。
中央处理模块21用于对接各模块组件之间的数据传送；图像处理模块22用于对图像进行预处理；图像发送模块23用于将预处理好的图像发送至身份识别系统进行身份识别与判断；
以下结合图1和图2对本发明基于双目摄像头的图像采集方法详细说明如下：
S1：安装图像采集装置：
S11：安装双目摄像头：
准备好双目摄像头，双目摄像头设有两个摄像头，两个摄像头左右并行排列设置，其中右边为彩色摄像头，左边为灰白摄像头；双目摄像头的视角范围为120度，双目摄像头主要对目标进行图像采集。
安装前，首先将双目摄像头按顺时针方向旋转90度，使两个摄像头转变成为上下平行排列，其中上边为灰白摄像头，下边为彩色摄像头，然后将旋转后的双目摄像头面对图像采集目标方向按两个摄像头上下排列的方式安装在支撑壳体的正面。由于将两个摄像头转变成为上下平行排列，近距离拍摄的纵向视角大幅增加，可在小于1.5米的距离拍摄到人的全身图像，特别适合应用在近距离的人体姿态识别场景，如轨道交通过闸的场景，且近距离拍摄的图像变形小，大大降低了图像的畸变度。
更为具体地，将旋转后的双目摄像头与地面倾斜安装，倾斜角度范围为70~80度，以利于近距离人体姿态图像的精准视角采集；双目摄像头的安装高度为1.3米，即双目摄像头两个摄像头投影中心连线的中点与地面之间的距离为1.3米。
S12：安装距离传感器：将距离传感器竖直安装在支撑壳体的正面，使距离传感器的感应方向正对图像采集目标；使用距离传感器可精确定位图像采集目标，当距离传感器检测感应到运动目标行进到设定的距离时，即通过中央处理模块触发双目摄像头进行目标图像采集，不仅定位精确度高，能够确保图像采集质量，同时可使双目摄像头保持较快的响应速度，提高图像采集效率。
为了方便调节双目摄像头与地面的倾斜角度，进一步的还包括：
S13：安装控制旋钮：将能够控制双目摄像头倾斜角度的控制旋钮安装在支撑壳体的背面，以能够随时调节双目摄像头与地面的倾斜角度，从而无需经常拆装双目摄像头来调节倾斜角度，且不影响外观形象；
为了方便用户体验识别过程，获得良好的体验效果，进一步的还包括：
S14：安装显示屏：将显示屏安装在支撑壳体的正面，有利于显示采集的用户图像和识别情况结果，使识别过程可视化和便捷化，方便用户体验和及时知悉识别情况；
为了使双目摄像头保持持续工作的良好性能，进一步的还包括：
S15：安装散热器：将散热器安装在支撑壳体的背面，并紧贴于双目摄像头的背面。在人流密集的过闸应用场景，比如机场、高铁等检票过闸场景，摄像头需长时间密集拍摄识别目标图像，发热较严重，因此在双目摄像头的背面设置散热器以利于其散热降温，避免双目摄像头因持续发热造成高温而导致损毁或系统不稳定，从而确保其持续工作的良好性能和延长其使用寿命。
S2：采集目标图像：当运动目标移动到设定的采集距离时，即启动双目摄像头对运动目标进行图像采集，采集距离由距离传感器进行感应检测。本实施例采集距离设为1.3~1.45米，当距离传感器检测到1.3~1.45米处的运动目标时，即将距离数值传送给中央处理模块，中央处理模块触发双目摄像头进行目标图像采集。本发明采用双目摄像头的两个摄像头上下平行排列对目标进行拍摄，近距离拍摄的纵向视角较大，因此，本实施例在1.3~1.45米的采集距离范围内，能拍摄到清晰度高、畸变度小的目标全身姿态图像，从而获得高质量的目标图像，有助于提高人体姿态身份识别的准确度。也可以根据不同的应用场景，将采集距离设为更小的值。
S3：图像处理：
S31：将采集好的图像按逆时针方向旋转90度；由于双目摄像头安装时按顺时针方向旋转了90度，两个摄像头转变成为上下平行排列，拍摄的目标图像为倒转90度的图像，需按逆时针方向旋转90度将图像摆正，以便处理和识别。
S32：对旋转后的图像进行灰度归一化、平滑降噪和直方图均衡化等预处理，以去除背景等干扰，增强目标图像，提高识别精确度。
S4：图像传送：对处理好的图像传送至身份识别系统进行身份识别与判断。
由以上技术方案可知，本发明基于双目摄像头的图像采集方法及系统，通过将双目摄像头按顺时针方向旋转90度，使左右并行排列的两个摄像头变成上下平行排列，然后面对图像采集目标方向安装在支撑壳体上，使近距离拍摄的纵向视角大幅增加，并结合距离传感器，实现对近距离目标的精准定位触发以及人体全身姿态图像采集，不仅提高了图像采集效率，也提高了图像采集质量，大大降低了图像畸变度，有助于提高人体姿态身份识别的准确率。
本发明基于双目摄像头的图像采集方法及系统，无需改装市场上广泛应用的双目摄像头，也无需采用多目摄像装置，即可实现近距离大纵向视角的图像采集，不仅图像采集效果好，而且成本低、适用性好，具有广泛的应用价值。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而并发明并不局限于此。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于双目摄像头的图像采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：安装图像采集装置：
S11：安装双目摄像头：
所述双目摄像头设有两个摄像头，所述两个摄像头左右并行排列；
首先将所述双目摄像头按顺时针方向旋转90度，使所述两个摄像头成为上下平行排列，再将旋转后的双目摄像头面对图像采集目标方向安装在支撑壳体的正面，用于采集目标图像；
S12：安装距离传感器：将距离传感器竖直安装在支撑壳体的正面，使距离传感器的感应方向正对图像采集目标，用于感应检测运动目标的距离；
S2：采集目标图像：当运动目标移动到设定的采集距离时，启动双目摄像头对运动目标进行图像采集；所述采集距离由所述距离传感器进行感应检测；
S3：图像处理：
S31：将采集好的图像按逆时针方向旋转90度；
S32：对旋转后的图像进行预处理；
S4：图像传送：对预处理好的图像传送至身份识别系统进行身份识别与判断。
2.根据权利要求1所述的一种基于双目摄像头的图像采集方法，其特征在于，所述双目摄像头具有一个彩色摄像头和一个灰白摄像头。
3.根据权利要求1所述的一种基于双目摄像头的图像采集方法，其特征在于，所述双目摄像头的视角范围为120度。
4.根据权利要求3所述的一种基于双目摄像头的图像采集方法，其特征在于，所述采集距离小于1.5米。
5.根据权利要求4所述的一种基于双目摄像头的图像采集方法，其特征在于，所述旋转后的双目摄像头与地面倾斜安装，倾斜角度范围为70~80度。
6.根据权利要求5所述的一种基于双目摄像头的图像采集方法，其特征在于，所述旋转后的双目摄像头的安装高度为1.3米，所述安装高度为所述两个摄像头投影中心连线的中点与地面的距离；所述采集距离为1.3~1.45米。
7.根据权利要求1所述的一种基于双目摄像头的图像采集方法，其特征在于，所述步骤S12 之后还包括：
S13：安装控制旋钮：将能够控制双目摄像头倾斜角度的控制旋钮安装在支撑壳体的背面；
S14：安装显示屏：将能够显示采集目标图像的显示屏安装在支撑壳体的正面；
S15：安装散热器：将散热器安装在支撑壳体的背面，并紧贴于所述双目摄像头的背面。
8.一种基于双目摄像头的图像采集系统，其特征在于，包括：图像采集装置和软件处理模块；
所述图像采集装置包括支撑壳体、双目摄像头和距离传感器；
所述软件处理模块包括中央处理模块、图像处理模块和图像发送模块；
所述支撑壳体用于支撑和稳固所述双目摄像头和所述距离传感器；
所述双目摄像头用于采集目标图像；
所述距离传感器用于自动感应运动目标的距离，当所述距离达到设定值时，所述双目摄像头便自动对运动目标进行图像采集；
所述中央处理模块用于对接各模块之间的数据传送；
所述图像处理模块用于对图像进行预处理；
所述图像发送模块用于将预处理好的图像发送至身份识别系统进行身份识别与判断。
9.根据权利要求8所述的一种基于双目摄像头的图像采集系统，其特征在于，所述图像采集装置还包括：控制旋钮、显示屏和散热器；
所述控制旋钮用于控制所述双目摄像头与地面的倾斜角度；
所述显示屏用于显示所述双目摄像头采集的目标图像，以及反馈图像识别处理结果；
所述散热器用于对所述双目摄像头进行散热降温处理。
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