CN110345875A - 标定及测距方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质 - Google Patents

标定及测距方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质 Download PDF

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CN110345875A CN201810301931.3A CN201810301931A CN110345875A CN 110345875 A CN110345875 A CN 110345875A CN 201810301931 A CN201810301931 A CN 201810301931A CN 110345875 A CN110345875 A CN 110345875A
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Abstract

本公开实施例公开了一种标定及测距方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，所述测距方法包括：获取图像采集设备的标定数据，基于所述标定数据计算得到待测目标与图像采集设备之间的标定距离，并且基于所述标定数据进行估计，得到待测目标与图像采集设备之间的估计距离；根据所述标定距离和估计距离计算得到所述待测目标与图像采集设备之间的距离。本公开实施例在扩大视角的同时提高了标定和测距精度，减少了标定和测距误差，同时还节省了硬件资源，并使应用场景更为广泛。

Description

标定及测距方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质
技术领域
本公开属于计算机视觉技术领域，尤其是一种基于计算机视觉的标定 及测距方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。
背景技术
随着社会的发展，人们对于非接触式距离或长度测量的要求越来越 高。现有技术中，单目测距是较为常用的一种非接触式测距方法。单目测 距，也称单相机测距，其通过给定照片中的图像坐标，基于简单的几何关 系来计算得到相机或者摄像机与待测目标之间的物理距离，在使用单目测 距时，首先计算待测目标横截面与摄像机镜头在水平面上的垂直距离，然 后通过三角形相似原理计算待测目标到摄像头光轴之间的距离，再根据摄 像机投影模型，通过几何推导来得到世界坐标系与图像坐标系之间的关 系，最终得到待测目标与摄像机镜头之间的实际距离。所述单目测距技术 基于简单的几何关系，依赖于镜头内参进行计算，计算过程较为简单，涉 及的参数较少，对硬件的要求低，但由于其对镜头参数的依赖性强，在实 际应用中通常存在镜头参数不准确的问题，因此单目测距的误差较大，而 且现有的单目测距方法由于没有考虑镜头畸变，只能应用于一般的标准镜 头而非广角镜头，可视范围较小，如果应用于广角镜头，则将会因为没有 考虑到镜头畸变而导致产生1米左右的误差。双目或者多镜头测距技术的 基本原理与单目测距技术相似，但双目或者多镜头测距技术是利用两个或 者多个摄像头进行距离的测量，其可视范围较大，但其使用的硬件资源相 对较多，对硬件的要求较高，在一些对性价比要求较高的场景中不太适用。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本公开实施例提供一种标定及 测距方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。
第一方面，本公开实施例中提供了一种标定方法。
具体的，所述标定方法，包括：
获取标定点的世界坐标，测量标定点与图像采集设备之间的距离，并 且采集包含所述标定点的图像，确定所述标定点在所述图像中的像素坐 标，其中，所述标定点设置于平行于水平面放置的标定点载体上；
根据所述标定点的世界坐标、所述标定点与图像采集设备之间的距离 和所述标定点在所述图像中的像素坐标计算得到所述图像采集设备的标 定数据。
结合第一方面，本公开在第一方面的第一种实现方式中，所述标定点 包括第一标定点和第二标定点，其中，所述第一标定点和第二标定点的像 素值满足以下条件中的至少一个：
第一标定点的像素值大于第二标定点的像素值；
第一标定点的像素值与相邻标定点像素值之间的差值大于像素阈值。
结合第一方面和第一方面的第一种实现方式，本公开在第一方面的第 二种实现方式中，所述根据标定点的世界坐标、标定点与图像采集设备之 间的距离和标定点在所述图像中的像素坐标计算得到所述图像采集设备 的标定数据之前，还包括：
对下述中的至少一个进行噪声去除：
所述标定点的世界坐标、所述标定点与图像采集设备之间的距离和所 述标定点在所述图像中的像素坐标。
第二方面，本公开实施例中提供了一种测距方法。
具体的，所述测距方法，包括：
获取图像采集设备的标定数据；
基于所述标定数据计算得到待测目标与图像采集设备之间的标定距 离，并且基于所述标定数据进行估计，得到待测目标与图像采集设备之间 的估计距离；
根据所述标定距离和估计距离计算得到所述待测目标与图像采集设 备之间的距离。
结合第二方面，本公开在第二方面的第一种实现方式中，所述基于标 定数据计算得到待测目标与图像采集设备之间的标定距离，包括：
获取所述图像采集设备的位置信息，采集待测目标图像，并确定待测 目标与地面的接触点在所述待测目标图像中的像素坐标，其中，所述图像 采集设备放置在预设位置上；
根据所述图像采集设备的位置信息、所述待测目标与地面的接触点的 像素坐标和标定数据计算得到所述待测目标与图像采集设备之间的标定 距离。
结合第二方面和第二方面的第一种实现方式，本公开在第二方面的第 二种实现方式中，所述根据图像采集设备的位置信息、待测目标与地面的 接触点的像素坐标和标定数据计算得到所述待测目标与图像采集设备之 间的标定距离，包括：
确定图像采集设备的分辨率；
根据所述图像采集设备的分辨率和标定数据，将所述待测目标与地面 的接触点的像素坐标转换为世界坐标；
根据所述标定数据对于所述待测目标与地面的接触点的世界坐标进 行畸变矫正；
将经畸变矫正的待测目标与地面的接触点的世界坐标转换为像素坐 标；
根据所述待测目标与地面的接触点的像素坐标和所述图像采集设备 的位置信息计算得到待测目标与图像采集设备之间的标定距离。
结合第二方面、第二方面的第一种实现方式和第二方面的第二种实现 方式，本公开在第二方面的第三种实现方式中，所述基于所述标定数据进 行估计，得到待测目标与图像采集设备之间的估计距离，包括：
获取标定点的世界坐标、标定点与图像采集设备之间的距离和所述标 定点的像素坐标；
根据所述标定点的世界坐标、标定点与图像采集设备之间的距离和所 述标定点的像素坐标估计得到图像采集设备采集得到的图像中，未标定点 的像素坐标与未标定点到图像采集设备的距离之间的对应关系；
获取待测目标在图像采集设备采集得到的图像中的像素坐标；
根据所述对应关系以及所述待测目标在图像采集设备采集得到的图 像中的像素坐标，得到所述待测目标与图像采集设备之间的估计距离。
结合第二方面、第二方面的第一种实现方式、第二方面的第二种实现 方式和第二方面的第三种实现方式，本公开在第二方面的第四种实现方式 中，所述根据标定点的世界坐标、标定点与图像采集设备之间的距离和标 定点的像素坐标估计得到图像采集设备采集得到的图像中，未标定点的像 素坐标与未标定点到图像采集设备的距离之间的对应关系，包括：
确定图像采集设备采集到的图像中第一标定点所在的第一区域；
利用第一估计方法，根据所述第一标定点的世界坐标、第一标定点与 图像采集设备之间的距离和所述第一标定点的像素坐标估计得到所述第 一区域中未标定点的像素坐标与未标定点到图像采集设备的距离之间的 对应关系；
确定图像采集设备采集到的图像中第二标定点所在的第二区域；
利用第二估计方法，根据所述第二标定点的世界坐标、第二标定点与 图像采集设备之间的距离和所述第二标定点的像素坐标估计得到所述第 二区域中未标定点的像素坐标与未标定点到图像采集设备的距离之间的 对应关系。
结合第二方面、第二方面的第一种实现方式、第二方面的第二种实现 方式和第二方面的第三种实现方式，本公开在第二方面的第四种实现方式 中，所述第一区域不同于第二区域，所述第一区域和第二区域的合并区域 为所述图像采集设备采集得到的图像或者包含于其中。
结合第二方面、第二方面的第一种实现方式、第二方面的第二种实现 方式和第二方面的第三种实现方式，本公开在第二方面的第四种实现方式 中，所述第一区域为由所述第一标定点形成的区域，第二区域为由所述第 二标定点形成的区域。
结合第二方面、第二方面的第一种实现方式、第二方面的第二种实现 方式和第二方面的第三种实现方式，本公开在第二方面的第四种实现方式 中，所述第一估计方法为二次插值方法，所述第二估计方法为最近插值方 法。
结合第二方面、第二方面的第一种实现方式、第二方面的第二种实现 方式、第二方面的第三种实现方式和第二方面的第四种实现方式，本公开 在第二方面的第五种实现方式中，所述利用第二估计方法，根据所述第二 标定点的世界坐标、第二标定点与图像采集设备之间的距离和所述第二标 定点的像素坐标估计得到所述第二区域中未标定点的像素坐标与未标定 点到图像采集设备的距离之间的对应关系之后，包括：
计算待测目标与图像采集设备之间的估计距离的估计误差，并根据先 验信息对于所述估计误差进行修正。
结合第二方面、第二方面的第一种实现方式、第二方面的第二种实现 方式、第二方面的第三种实现方式、第二方面的第四种实现方式和第二方 面的第五种实现方式，本公开在第二方面的第六种实现方式中，所述根据 所述标定距离和估计距离计算得到所述待测目标与图像采集设备之间的 距离，包括：
确定与所述标定距离对应的第一权重值和与所述估计距离对应的第 二权重值；
基于所述第一权重值和第二权重值分别对于所述标定距离和估计距 离进行加权平均，得到所述待测目标与图像采集设备之间的距离。
第三方面，本公开实施例中提供了一种标定装置。
具体的，所述标定装置，包括：
第一获取模块，被配置为获取标定点的世界坐标，测量标定点与图像 采集设备之间的距离，并且采集包含所述标定点的图像，确定所述标定点 在所述图像中的像素坐标，其中，所述标定点设置于平行于水平面放置的 标定点载体上；
第一计算模块，被配置为根据所述标定点的世界坐标、所述标定点与 图像采集设备之间的距离和所述标定点在所述图像中的像素坐标计算得 到所述图像采集设备的标定数据。
结合第三方面，本公开在第三方面的第一种实现方式中，所述标定点 包括第一标定点和第二标定点，其中，所述第一标定点和第二标定点的像 素值满足以下条件中的至少一个：
第一标定点的像素值大于第二标定点的像素值；
第一标定点的像素值与相邻标定点像素值之间的差值大于像素阈值。
结合第三方面和第三方面的第一种实现方式，本公开在第三方面的第 二种实现方式中，还包括：
去噪模块，被配置为对下述中的至少一个进行噪声去除：
所述标定点的世界坐标、所述标定点与图像采集设备之间的距离和所 述标定点在所述图像中的像素坐标。
第四方面，本公开实施例中提供了一种测距装置。
具体的，所述测距装置，包括：
第二获取模块，被配置为获取图像采集设备的标定数据；
第二计算模块，被配置为基于所述标定数据计算得到待测目标与图像 采集设备之间的标定距离，基于所述标定数据进行估计，得到待测目标与 图像采集设备之间的估计距离；
第三计算模块，被配置为根据所述标定距离和估计距离计算得到所述 待测目标与图像采集设备之间的距离。
结合第四方面，本公开在第四方面的第一种实现方式中，所述第二计 算模块包括：
第一获取子模块，被配置为获取所述图像采集设备的位置信息，采集 待测目标图像，并确定待测目标与地面的接触点在所述待测目标图像中的 像素坐标，其中，所述图像采集设备放置在预设位置上；
计算子模块，被配置为根据所述图像采集设备的位置信息、所述待测 目标与地面的接触点的像素坐标和标定数据计算得到所述待测目标与图 像采集设备之间的标定距离。
结合第四方面和第四方面的第一种实现方式，本公开在第四方面的第 二种实现方式中，所述计算子模块具体被配置为：
确定图像采集设备的分辨率；
根据所述图像采集设备的分辨率和标定数据，将所述待测目标与地面 的接触点的像素坐标转换为世界坐标；
根据所述标定数据对于所述待测目标与地面的接触点的世界坐标进 行畸变矫正；
将经畸变矫正的待测目标与地面的接触点的世界坐标转换为像素坐 标；
根据所述待测目标与地面的接触点的像素坐标和所述图像采集设备 的位置信息计算得到待测目标与图像采集设备之间的标定距离。
结合第四方面、第四方面的第一种实现方式和第四方面的第二种实现 方式，本公开在第四方面的第三种实现方式中，所述第二计算模块包括：
第二获取子模块，被配置为获取标定点的世界坐标、标定点与图像采 集设备之间的距离和所述标定点的像素坐标；
估计子模块，被配置为根据所述标定点的世界坐标、标定点与图像采 集设备之间的距离和所述标定点的像素坐标估计得到图像采集设备采集 得到的图像中，未标定点的像素坐标与未标定点到图像采集设备的距离之 间的对应关系；
第三获取子模块，被配置为获取待测目标在图像采集设备采集得到的 图像中的像素坐标；
第一确定子模块，被配置为根据所述对应关系以及所述待测目标在图 像采集设备采集得到的图像中的像素坐标，确定所述待测目标与图像采集 设备之间的估计距离。
结合第四方面、第四方面的第一种实现方式、第四方面的第二种实现 方式和第四方面的第三种实现方式，本公开在第四方面的第四种实现方式 中，所述估计子模块具体被配置为：
确定图像采集设备采集到的图像中第一标定点所在的第一区域；
利用第一估计方法，根据所述第一标定点的世界坐标、第一标定点与 图像采集设备之间的距离和所述第一标定点的像素坐标估计得到所述第 一区域中未标定点的像素坐标与未标定点到图像采集设备的距离之间的 对应关系；
确定图像采集设备采集到的图像中第二标定点所在的第二区域；
利用第二估计方法，根据所述第二标定点的世界坐标、第二标定点与 图像采集设备之间的距离和所述第二标定点的像素坐标估计得到所述第 二区域中未标定点的像素坐标与未标定点到图像采集设备的距离之间的 对应关系。
结合第四方面、第四方面的第一种实现方式、第四方面的第二种实现 方式和第四方面的第三种实现方式，本公开在第四方面的第四种实现方式 中，所述第一区域不同于第二区域，所述第一区域和第二区域的合并区域 为所述图像采集设备采集得到的图像或者包含于其中。
结合第四方面、第四方面的第一种实现方式、第四方面的第二种实现 方式和第四方面的第三种实现方式，本公开在第四方面的第四种实现方式 中，所述第一区域为由所述第一标定点形成的区域，第二区域为由所述第 二标定点形成的区域。
结合第四方面、第四方面的第一种实现方式、第四方面的第二种实现 方式和第四方面的第三种实现方式，本公开在第四方面的第四种实现方式 中，所述第一估计方法为二次估计方法，所述第二估计方法为最近估计方 法。
结合第四方面、第四方面的第一种实现方式、第四方面的第二种实现 方式、第四方面的第三种实现方式和第四方面的第四种实现方式，本公开 在第四方面的第五种实现方式中，所述估计子模块具体被配置为：
计算待测目标与图像采集设备之间的估计距离的估计误差，并根据先 验信息对于所述估计误差进行修正。
结合第四方面、第四方面的第一种实现方式、第四方面的第二种实现 方式、第四方面的第三种实现方式、第四方面的第四种实现方式和第四方 面的第五种实现方式，本公开在第四方面的第六种实现方式中，所述第三 计算模块包括：
第二确定子模块，被配置为确定与所述标定距离对应的第一权重值和 与所述估计距离对应的第二权重值；
加权平均子模块，被配置为基于所述第一权重值和第二权重值分别对 于所述标定距离和估计距离进行加权平均，得到所述待测目标与图像采集 设备之间的距离。
第五方面，本公开实施例提供了一种电子设备，包括存储器和处理器， 所述存储器用于存储一条或多条支持标定或测距装置执行上述第一或第 二方面中标定或测距方法的计算机指令，所述处理器被配置为用于执行所 述存储器中存储的计算机指令。所述标定或测距装置还可以包括通信接 口，用于标定或测距装置与其他设备或通信网络通信。
第六方面，本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，用于存 储标定或测距装置所用的计算机指令，其包含用于执行上述第一或第二方 面中标定或测距方法为标定或测距装置所涉及的计算机指令。
本公开实施例提供了一种适用于多种场景和多种镜头类型的高精度 标定和单目测距技术，在扩大视角的同时提高了标定和测距精度，减少了 标定和测距误差，同时还节省了硬件资源，并使应用场景更为广泛。
附图说明
图1示出根据本公开一实施方式的标定方法的流程图；
图2示出标定点与图像采集设备形成的坐标系；
图3示出根据本公开一实施方式的测距方法的流程图；
图4示出根据图3所示实施方式的步骤S302中确定标定距离的步骤 的流程图；
图5示出根据图4所示实施方式的步骤S402的流程图；
图6示出根据本公开一实施方式建立的世界坐标系与图像坐标系；
图7示出根据图3所示实施方式的步骤S302中确定估计距离的步骤 的流程图；
图8示出根据图7所示实施方式的步骤S702的流程图；
图9示出根据图3所示实施方式的步骤S303的流程图；
图10示出根据本公开一实施方式的标定装置的结构框图；
图11示出根据本公开一实施方式的测距装置的结构框图；
图12示出根据图11所示实施方式的第二计算模块1102确定标定距 离部分的结构框图；
图13示出根据图11所示实施方式的第二计算模块1102确定估计距 离部分的结构框图；
图14示出根据图11所示实施方式的第三计算子模块1103的结构框 图；
图15示出根据本公开一实施方式的电子设备的结构框图；
图16是适于用来实现根据本公开一实施方式的标定或测距方法的计 算机系统的结构示意图。
具体实施方式
下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施方式，以使本领域 技术人员可容易地实现它们。此外，为了清楚起见，在附图中省略了与描 述示例性实施方式无关的部分。
在本公开中，应理解，诸如“包括”或“具有”等的术语旨在指示本 说明书中所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在， 并且不欲排除一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其 组合存在或被添加的可能性。
另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施 例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公 开。
本公开实施例提供的技术方案基于镜头硬件，采集待测目标信息，根 据镜头位置信息、待测目标与地面重合的像素点信息、镜头参数信息以及 标定矫正信息完成镜头到待测目标距离的计算。
图1示出根据本公开一实施方式的标定方法的流程图，如图1所示， 在该实施方式中，所述标定方法包括以下步骤S101-S102：
在步骤S101中，获取标定点的世界坐标，测量标定点与图像采集设 备之间的距离，并且采集包含所述标定点的图像，确定所述标定点在所述 图像中的像素坐标，其中，所述标定点设置于水平放置的标定设备上；
在步骤S102中，根据所述标定点的世界坐标、所述标定点与图像采 集设备之间的距离和所述标定点在所述图像中的像素坐标计算得到所述 图像采集设备的标定数据。
其中，所述标定点为两个或多个，由标定点载体承载，所述标定点位 于所述图像采集设备的可视区域中。
其中，所述标定点载体平行于水平面放置，所述标定点载体可以根据 实际应用的需要进行选择，可以是一个可移动物体，也可以是一个固定物 体，本公开对于标定点载体的具体实现形式不作限定，只要其能够实现标 定点的承载即可。在本实施例的一个可选实现方式中，使用具有一定面积 的标定格板作为标定点载体，为了更方便地获取标定点与图像采集设备之 间的距离，所述格板上均匀设有多个大小相同且顺序排列的正方形区域。
为了实现标定点位于所述图像采集设备的可视区域中，可根据标定点 载体的尺寸、所述图像采集设备可视区域的大小以及实际应用的需要来确 定标定点载体的具体位置，本公开对其不作具体限定。但为了方便标定点 的定位和图像采集，可将标定点载体放置在以所述图像采集设备所在位置 的垂直投影点为原点的地面上的一个可视区域中，这样可以很方便地确定 标定点载体与图像采集设备之间的距离。另外，对于标定点载体的尺寸， 本公开也不作具体限定，对于标定格板来说，标定点载体的尺寸越大，标 定效果越好，但成本越高，标定点载体的尺寸越小，标定效果越差，但成 本越小，因此本领域技术人员可根据实际应用的需要进行选择。比如，均 衡标定点载体成本和标定效果这两个因素，可将所述标定点载体的尺寸设 置为覆盖所述图像采集设备的可视区域的30％～80％，比如60％，再比如， 还可将标定点载体放置在所述图像采集设备可视区域中的重要区域，等等。
另外，为了提高标定精确度，可将所述图像采集设备固定放置在预设 位置上，即将所述图像采集设备的放置位置固定下来。
其中，当标定点载体存在多个可供选择的标定点时，可根据实际应用 的需要和标定点载体的具体位置进行选择，比如当标定点载体放置在以图 像采集设备所在位置为原点的地面上时，为了方便测量标定点与图像采集 设备之间的距离，可以选择标定点载体的角点作为标定点，当然也可以选 择其他点作为标定点，这一点本公开不作具体限定。
其中，所述标定数据包括：焦距参数(fx，fy)、畸变参数(k1，k2， k3，p1，p2)中的一个或多个，其中，fx为图像采集设备在x轴上的焦距， fy为图像采集设备在y轴上的焦距，k1、k2、k3为图像采集设备的径向畸 变系数，p1、p2为图像采集设备的切向畸变系数。
下面以将设置有多个大小相同且顺序排列的正方形区域的标定格板 作为标定点载体为例对于所述步骤S201～S202进行详细说明。
在该示例中，将标定格板放置在以图像采集设备所在位置的垂直投影 点为原点的地面上的一个可视区域中，并将标定格板左上角点和右上角点 作为标定点，获取标定点的世界坐标；由于标定格板放置在以图像采集设 备所在位置为原点的地面上，而且标定格板上设有多个大小相同且顺序排 列的正方形区域，因此，根据正方形区域的尺寸及个数就可以很方便地得 到标定点与图像采集设备之间的距离，其中，所述标定点与图像采集设备形成一个三维的坐标系，如图2所示，图2中坐标系的原点即为图像采集 设备所在位置的垂直投影点，假设Lx代表标定点在X轴上的距离，Ly代 表标定点在Y轴上的距离，那么标定点与图像采集设备之间的距离L可以 表示为：
Lx＝nx*d
Ly＝ny*d
其中，d代表标定格板中每个正方形区域的边长，nx代表标定点与原点之 间在X轴方向上的格子数，ny代表标定点与原点之间在Y轴方向上的格 子数。
而标定点与Y轴之间的夹角可以表示为：
a＝arc tan(Lx/Ly)。
对于步骤S102，在根据所述标定点的世界坐标、标定点与图像采集设 备之间的距离和所述标定点在所述图像中的像素坐标计算所述图像采集 设备的标定数据时，可使用下述公式来计算：
其中，(xc,yc,zc)为标定点的世界坐标，r表示标定点与图像采集设备之 间的距离，(u1,v1)为标定点的像素坐标。
通过多个标定点的世界坐标、多个标定点与图像采集设备之间的距离 和多个标定点在所述图像中的像素坐标，即可得到所述图像采集设备的标 定数据。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述标定点包括第一标定点和第 二标定点，其中，所述第一标定点和第二标定点的像素值满足以下条件中 的至少一个：
第一标定点的像素值大于第二标定点的像素值；
第一标定点的像素值与相邻标定点像素值之间的差值大于像素阈值。
考虑到标定点会有两个或多个，而多个标定点在图像采集设备采集到 的图像中的清晰度会有所不同，使用清晰度较高的标定点进行后续待测物 体的测距会提高测距准确度，因此，在上述实施方式中，基于清晰度对于 标定点进行区分。
具体地，当标定点只覆盖一个像素点时，可通过判断某一标定点的像 素值与相邻标定点像素值之间的差值是否大于预设像素阈值，和/或标定点 的像素值是否大于相邻标定点的像素值，来标识该标定点的清晰度。
当标定点覆盖多个像素点时，可首先计算每个标定点的平均像素值， 然后再判断该标定点的平均像素值是否大于相邻标定点的平均像素值，和 /或该标定点的平均像素值与相邻标定点平均像素值之间的差值是否大于 预设像素阈值，以此来标识该标定点的清晰度；
或者，首先确定标定点边界像素点的像素值，然后通过判断边界像素 点像素值与相邻像素点像素值之间的差值是否大于预设像素阈值来标识 该标定点的清晰度。
其中，所述像素阈值可根据实际应用的需要进行设置，本公开对其不 作具体限定。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述步骤S102之前还包括对下 述中的至少一个进行噪声去除的步骤：所述标定点的世界坐标、所述标定 点与图像采集设备之间的距离和所述标定点在所述图像中的像素坐标，以 消除噪声数据对于计算结果的影响。
图3示出根据本公开一实施方式的测距方法的流程图，如图3所示， 在该实施方式中，所述测距方法包括以下步骤S301-S303：
在步骤S301中，获取图像采集设备的标定数据；
在步骤S302中，基于所述标定数据计算得到待测目标与图像采集设 备之间的标定距离，并且基于所述标定数据进行估计，得到待测目标与图 像采集设备之间的估计距离；
在步骤S303中，根据所述标定距离和估计距离计算得到所述待测目 标与图像采集设备之间的距离。
上文提及，相关技术中的单目测距技术仅依赖于镜头的内参和简单的 几何关系进行待测目标与镜头之间距离的测量，由于实际应用中存在镜头 参数不准确、镜头存在畸变等问题，因此相关技术中的单目测距技术误差 较大，而且可视范围较小。
因此，该实施方式中提供了一种测距方法。为了解决摄像头镜头参数 不准确、镜头存在畸变而导致的单目测距技术误差较大的问题，该方法首 先获取图像采集设备的标定数据，然后再根据标定数据对于待测目标与图 像采集设备之间的距离进行计算；同时，为了解决相关技术中单目测距技 术可视范围小的问题，该方法进一步引入了距离估计的流程，并最终综合 标定距离和估计距离得到待测目标与图像采集设备之间的距离。因此，该 方法在不增加硬件资源成本的情况下，能够减少测距误差，提高测距精度， 扩大可视范围，并且由于该方法具备通用性，因此应用场景更为广泛。
其中，所述获取图像采集设备的标定数据可以包括：借助通过总线或 者其他传输设备由存储器发送到处理器的方式来获取图像采集设备的标 定数据。
在本实施例的一个可选实现方式中，如图4所示，所述步骤S302中 的基于所述标定数据计算得到待测目标与图像采集设备之间的标定距离 的步骤，包括以下步骤S401-S402：
在步骤S401中，获取所述图像采集设备的位置信息，其中，所述图 像采集设备放置在预设位置上，所述图像采集设备的位置信息指的是图像 采集设备在世界坐标系中的坐标值，采集待测目标图像，并确定待测目标 与地面的接触点在所述待测目标图像中的像素坐标，其中，所述待测目标 位于所述图像采集设备的可视区域中；
在步骤S402中，根据所述图像采集设备的位置信息、所述待测目标 与地面的接触点的像素坐标和标定数据计算得到所述待测目标与图像采 集设备之间的标定距离。
所述步骤S401中，待测目标与地面的接触点可能为一个或多个，如 果是多个的话，可以选择其中的一个点进行计算，比如选择位于多个接触 点中间位置处的那个点，当然也可以基于所有的接触点进行上述步骤的计 算，再将多个计算结果平均或者加权平均得到最终的计算结果。
在本实施例的一个可选实现方式中，如图5所示，所述步骤S402，即 根据所述图像采集设备的位置信息、所述待测目标与地面的接触点的像素 坐标和标定数据计算得到所述待测目标与图像采集设备之间的标定距离 的步骤，包括以下步骤S501-S505：
在所有步骤之前，可首先进行一些准备工作，比如：以图像采集设备 的几何中心o为原点建立世界坐标系(x,y,z)，以采集图像的中心O1为原 点建立图像坐标系(u,v)，如图6所示，这样建立的坐标系可以忽略旋转矩 阵的存在，从而减少计算量；
其中，所述图像采集设备的几何中心指的是图像采集设备的镜头的几 何中心。
图6中，若设采集图像中的某一点P的像素坐标为(u1,v1)，该点对应 世界坐标系中的坐标为(xc，yc，zc)，那么这两个坐标存在以下关系：
当zc已知时，上式可简化为：
在步骤S501中，确定图像采集设备的分辨率，假设图像采集设备采 集到的图像的长度为W，宽度为H，那么图像采集设备的分辨率为W*H；
在步骤S502中，根据所述图像采集设备的分辨率和标定数据，将所 述待测目标与地面的接触点的像素坐标转换为世界坐标；
在步骤S503中，根据所述标定数据对于所述待测目标与地面的接触 点的世界坐标进行畸变矫正；
在步骤S504中，将经畸变矫正的待测目标与地面的接触点的世界坐 标转换为像素坐标；
在步骤S505中，根据所述待测目标与地面的接触点的像素坐标和所 述图像采集设备的位置信息计算得到待测目标与图像采集设备之间的标 定距离。
在本实施例的一个可选实现方式中，对于所述步骤S502，使用下式将 所述待测目标与地面的接触点的像素坐标转换为世界坐标：
其中，(u0，v0)表示待测目标与地面的接触点的像素坐标，(x，y)表示 待测目标与地面的接触点的世界坐标。
在本实施例的一个可选实现方式中，对于所述步骤S503，使用下式对 于所述待测目标与地面的接触点的世界坐标进行畸变矫正：
其中，(x1，y1)表示经畸变矫正的待测目标与地面的接触点的世界坐标。
在本实施例的一个可选实现方式中，对于所述步骤S504，使用下式将 经畸变矫正的待测目标与地面的接触点的世界坐标转换为像素坐标：
其中，(u1，v1)表示经畸变矫正的待测目标与地面的接触点的像素坐标。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述步骤S504还包括步骤：
判断所述待测目标与地面的接触点的像素坐标是否为整数，若不是， 则将所述待测目标与地面的接触点的像素坐标转换为整数。
其中，可使用取整方法将待测目标与地面的接触点的像素坐标转换为 整数，也可以通过最近整数插值的方法将待测目标与地面的接触点的像素 坐标转换为整数。
在本实施例的一个可选实现方式中，对于所述步骤S505，在已知待测 目标与地面的接触点的像素坐标和图像采集设备的位置信息的情况下，根 据欧式距离原理即可计算得到所述待测目标与图像采集设备之间的标定 距离。
在本实施例的一个可选实现方式中，如图7所示，所述步骤S302中 基于所述标定数据进行估计，得到待测目标与图像采集设备之间的估计距 离的步骤，包括以下步骤S701-S704：
在步骤S701中，获取标定点的世界坐标、标定点与图像采集设备之 间的距离和所述标定点的像素坐标；
在步骤S702中，根据所述标定点的世界坐标、标定点与图像采集设 备之间的距离和所述标定点的像素坐标估计得到图像采集设备采集得到 的图像中，未标定点的像素坐标与未标定点到图像采集设备的距离之间的 对应关系；
在步骤S703中，获取待测目标在图像采集设备采集得到的图像中的 像素坐标；
在步骤S704中，根据所述对应关系以及所述待测目标在图像采集设 备采集得到的图像中的像素坐标，得到所述待测目标与图像采集设备之间 的估计距离。
其中，所述步骤S701与上文提及的步骤S302中确定标定距离时相应 的部分相对应，具体步骤可参考上文中对于步骤S302确定标定距离部分 的详细说明，此处不再赘述。
在本实施例的一个可选实现方式中，对于所述步骤S702，可使用插值、 线性估计、非线性估计、预测等方法估计得到图像采集设备采集得到的图 像中，未标定点的像素坐标与未标定点到图像采集设备的距离之间的对应 关系，本领域技术人员可根据实际应用的需要选择合适的估计方式。
在本实施例的一个可选实现方式中，如图8所示，所述步骤S702，即 根据所述标定点的世界坐标、标定点与图像采集设备之间的距离和所述标 定点的像素坐标估计得到图像采集设备采集得到的图像中，未标定点的像 素坐标与未标定点到图像采集设备的距离之间的对应关系的步骤，包括以 下步骤S801-S804：
在步骤S801中，确定图像采集设备采集到的图像中第一标定点所在 的第一区域；
在步骤S802中，利用第一估计方法，根据所述第一标定点的世界坐 标、第一标定点与图像采集设备之间的距离和所述第一标定点的像素坐标 估计得到所述第一区域中未标定点的像素坐标与未标定点到图像采集设 备的距离之间的对应关系；
在步骤S803中，确定图像采集设备采集到的图像中第二标定点所在 的第二区域；
在步骤S804中，利用第二估计方法，根据所述第二标定点的世界坐 标、第二标定点与图像采集设备之间的距离和所述第二标定点的像素坐标 估计得到所述第二区域中未标定点的像素坐标与未标定点到图像采集设 备的距离之间的对应关系。
这样综合非标定点的像素坐标与非标定点到图像采集设备的距离之 间的对应关系，就能够得到图像采集设备采集得到的图像中所有非标定点 对应的像素点与非标定点到图像采集设备的距离之间的对应关系。
其中，所述第一区域不同于第二区域，所述第一区域和第二区域的合 并区域为所述图像采集设备采集得到的图像或者包含于其中。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述第一区域可以为所述图像采 集设备采集得到的图像中较为重要的区域，比如所述图像的中心区域、视 野中心区域、感兴趣区域等等，即所述第一区域的重要性大于第二区域的 重要性。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述第一区域为由所述第一标定 点形成的区域，第二区域为由所述第二标定点形成的区域，其中，所述第 一标定点和第二标定点的像素值满足以下条件中的至少一个：
第一标定点的像素值大于第二标定点的像素值；
第一标定点的像素值与相邻标定点像素值之间的差值大于像素阈值。
由上可知，满足以上条件中的至少一个的第一标定点的清晰度高于第 二标定点的清晰度。在该实施方式中，可将清晰度较高的第一标定点形成 的闭合区域作为第一区域，将清晰度较低的第二标定点形成的闭合区域作 为第二区域；或者使用连通域的方法形成第一区域和第二区域，比如，对 于所有第一标定点执行连通域处理，将得到的最大面积的连通域作为第一 区域，同理，对于所有第二标定点执行连通域处理，将得到的最大面积的 连通域作为第二区域。当然以上仅为示例性说明，本领域技术人员也可采 用其他区域生成方法得到第一区域和第二区域，本公开对其不作具体限 定。
其中，所述第一估计方法不同于所述第二估计方法，本领域技术人员 可根据实际应用的需要选择第一估计方法和第二估计方法，本公开对其不 作具体限定。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述第一估计方法选为二次插值 方法，所述第二估计方法选为最近插值(nearest)方法。
在该实现方式中，考虑到插值方法符合统计学原理中少量样本代替全 部样本特征的思想，利用少量样本可以获得对于整体样本的一个估计，因 此使用插值方法来对未标定点的像素坐标与未标定点到图像采集设备的 距离之间的对应关系进行估计，相比对于所有像素点进行标定，该方法能 够在保证一定的准确率的情况下，大大降低了计算量。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述步骤S702还包括以下步骤：
计算待测目标与图像采集设备之间的估计距离的估计误差，并根据先 验信息或其他验证信息对于所述估计误差进行修正。
其中，所述先验信息可以是根据已估计数据得到的估计规律也可以是 通过其他途径得到的先验知识，对其本公开不作具体限定。
在本实施例的一个可选实现方式中，如图9所示，所述步骤S303，即 根据所述标定距离和估计距离计算得到所述待测目标与图像采集设备之 间的距离的步骤，包括以下步骤S901-S902：
在步骤S901中，确定与所述标定距离对应的第一权重值和与所述估 计距离对应的第二权重值；
在步骤S902中，基于所述第一权重值和第二权重值分别对于所述标 定距离和估计距离进行加权平均，得到所述待测目标与图像采集设备之间 的距离。
考虑到上述估计方法和计算方法都有可能存在一定的误差，因此，在 该实施方式中，综合考虑两种方法得到的数据，并根据估计方法和计算方 法的特点设置相应的权重值进行加权处理，从而减少计算误差，提高距离 测量的精度。
其中，所述第一权重值和第二权重值的确定可由本领域技术人员根据 实际应用的需要进行选择，本公开对其不作具体限定。
在本实施例的一个可选实现方式中，可根据图像采集设备采集得到的 图像中区域的不同设置所述第一权重值和第二权重值，比如，对于图像中 比较重要的区域，比如上文提及的第一区域，可将第一权重值设置得小于 第二权重值，而对于图像中不太重要的区域，比如上文提及的第二区域， 则可将第一权重值设置得大于第二权重值。
下述为本公开装置实施例，可以用于执行本公开方法实施例。
图10示出根据本公开一实施方式的标定装置的流程图，如图10所示， 在该实施方式中，所述标定装置包括：
第一获取模块1001，被配置为获取标定点的世界坐标，测量标定点与 图像采集设备之间的距离，并且采集包含所述标定点的图像，确定所述标 定点在所述图像中的像素坐标，其中，所述标定点设置于平行于水平面放 置的标定点载体上；
第一计算模块1002，被配置为根据所述标定点的世界坐标、所述标定 点与图像采集设备之间的距离和所述标定点在所述图像中的像素坐标计 算得到所述图像采集设备的标定数据。
其中，所述标定点为两个或多个，由标定点载体承载，所述标定点位 于所述图像采集设备的可视区域中。
其中，所述标定点载体平行于水平面放置，所述标定点载体可以根据 实际应用的需要进行选择，可以是一个可移动物体，也可以是一个固定物 体，本公开对于标定点载体的具体实现形式不作限定，只要其能够实现标 定点的承载即可。在本实施例的一个可选实现方式中，使用具有一定面积 的标定格板作为标定点载体，为了更方便地获取标定点与图像采集设备之 间的距离，所述格板上均匀设有多个大小相同且顺序排列的正方形区域。
为了实现标定点位于所述图像采集设备的可视区域中，可根据标定点 载体的尺寸、所述图像采集设备可视区域的大小以及实际应用的需要来确 定标定点载体的具体位置，本公开对其不作具体限定。但为了方便标定点 的定位和图像采集，可将标定点载体放置在以所述图像采集设备所在位置 的垂直投影点为原点的地面上的一个可视区域中，这样可以很方便地确定 标定点载体与图像采集设备之间的距离。另外，对于标定点载体的尺寸， 本公开也不作具体限定，对于标定格板来说，标定点载体的尺寸越大，标 定效果越好，但成本越高，标定点载体的尺寸越小，标定效果越差，但成 本越小，因此本领域技术人员可根据实际应用的需要进行选择。比如，均 衡标定点载体成本和标定效果这两个因素，可将所述标定点载体的尺寸设 置为覆盖所述图像采集设备的可视区域的30％～80％，比如60％，再比如， 还可将标定点载体放置在所述图像采集设备可视区域中的重要区域，等等。
另外，为了提高标定精确度，可将所述图像采集设备固定放置在预设 位置上，即将所述图像采集设备的放置位置固定下来。
其中，当标定点载体存在多个可供选择的标定点时，可根据实际应用 的需要和标定点载体的具体位置进行选择，比如当标定点载体放置在以图 像采集设备所在位置为原点的地面上时，为了方便测量标定点与图像采集 设备之间的距离，可以选择标定点载体的角点作为标定点，当然也可以选 择其他点作为标定点，这一点本公开不作具体限定。
其中，所述标定数据包括：焦距参数(fx，fy)、畸变参数(k1，k2， k3，p1，p2)中的一个或多个，其中，fx为图像采集设备在x轴上的焦距， fy为图像采集设备在y轴上的焦距，k1、k2、k3为图像采集设备的径向畸 变系数，p1、p2为图像采集设备的切向畸变系数。
下面以将设置有多个大小相同且顺序排列的正方形区域的标定格板 作为标定点载体为例对于所述第一获取模块1001进行详细说明。
在该示例中，将标定格板放置在以图像采集设备所在位置的垂直投影 点为原点的地面上的一个可视区域中，并将标定格板左上角点和右上角点 作为标定点，获取标定点的世界坐标；由于标定格板放置在以图像采集设 备所在位置为原点的地面上，而且标定格板上设有多个大小相同且顺序排 列的正方形区域，因此，根据正方形区域的尺寸及个数就可以很方便地得 到标定点与图像采集设备之间的距离，其中，所述标定点与图像采集设备形成一个三维的坐标系，如图2所示，图2中坐标系的原点即为图像采集 设备所在位置的垂直投影点，假设Lx代表标定点在X轴上的距离，Ly代 表标定点在Y轴上的距离，那么标定点与图像采集设备之间的距离L可以 表示为：
Lx＝nx*d
Ly＝ny*d
其中，d代表标定格板中每个正方形区域的边长，nx代表标定点与原点之 间在X轴方向上的格子数，ny代表标定点与原点之间在Y轴方向上的格 子数。
而标定点与Y轴之间的夹角可以表示为：
a＝arc tan(Lx/Ly)。
所述第一计算模块1002可被配置为，在根据所述标定点的世界坐标、 标定点与图像采集设备之间的距离和所述标定点在所述图像中的像素坐 标计算所述图像采集设备的标定数据时，使用下述公式来计算：
其中，(xc,yc,zc)为标定点的世界坐标，r表示标定点与图像采集设备之 间的距离，(u1,v1)为标定点的像素坐标。
通过多个标定点的世界坐标、多个标定点与图像采集设备之间的距离 和多个标定点在所述图像中的像素坐标，即可得到所述图像采集设备的标 定数据。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述标定点包括第一标定点和第 二标定点，其中，所述第一标定点和第二标定点的像素值满足以下条件中 的至少一个：
第一标定点的像素值大于第二标定点的像素值；
第一标定点的像素值与相邻标定点像素值之间的差值大于像素阈值。
考虑到标定点会有两个或多个，而多个标定点在图像采集设备采集到 的图像中的清晰度会有所不同，使用清晰度较高的标定点进行后续待测物 体的测距会提高测距准确度，因此，在上述实施方式中，基于清晰度对于 标定点进行区分。
具体地，当标定点只覆盖一个像素点时，可通过判断某一标定点的像 素值与相邻标定点像素值之间的差值是否大于预设像素阈值，和/或标定点 的像素值是否大于相邻标定点的像素值，来标识该标定点的清晰度。
当标定点覆盖多个像素点时，可首先计算每个标定点的平均像素值， 然后再判断该标定点的平均像素值是否大于相邻标定点的平均像素值，和 /或该标定点的平均像素值与相邻标定点平均像素值之间的差值是否大于 预设像素阈值，以此来标识该标定点的清晰度；
或者，首先确定标定点边界像素点的像素值，然后通过判断边界像素 点像素值与相邻像素点像素值之间的差值是否大于预设像素阈值来标识 该标定点的清晰度。
其中，所述像素阈值可根据实际应用的需要进行设置，本公开对其不 作具体限定。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述装置还包括：去噪模块，被 配置为对下述中的至少一个进行噪声去除：
所述标定点的世界坐标、所述标定点与图像采集设备之间的距离和所 述标定点在所述图像中的像素坐标。
图11示出根据本公开一实施方式的测距装置的流程图，如图11所示， 在该实施方式中，所述测距装置包括：
第二获取模块1101，被配置为获取图像采集设备的标定数据；
第二计算模块1102，被配置为基于所述标定数据计算得到待测目标与 图像采集设备之间的标定距离，基于所述标定数据进行估计，得到待测目 标与图像采集设备之间的估计距离；
第三计算模块1103，被配置为根据所述标定距离和估计距离计算得到 所述待测目标与图像采集设备之间的距离。
上文提及，相关技术中的单目测距技术仅依赖于镜头的内参和简单的 几何关系进行待测目标与镜头之间距离的测量，由于实际应用中存在镜头 参数不准确、镜头存在畸变等问题，因此相关技术中的单目测距技术误差 较大，而且可视范围较小。
因此，该实施方式中提供了一种测距装置。为了解决摄像头镜头参数 不准确、镜头存在畸变而导致的单目测距技术误差较大的问题，该装置通 过第二获取模块1101获取图像采集设备的标定数据，通过第二计算模块 1102根据标定数据对于待测目标与图像采集设备之间的距离进行计算；为 了解决相关技术中单目测距技术可视范围小的问题，所述第二计算模块 1102进一步引入了距离估计的部分，第三计算模块1103最终综合标定距 离和估计距离得到待测目标与图像采集设备之间的距离。因此，该装置在 不增加硬件资源成本的情况下，能够减少测距误差，提高测距精度，扩大 可视范围，并且由于该装置具备通用性，因此应用场景更为广泛。
其中，所述第二获取模块1101可以借助通过总线或者其他传输设备 由存储器发送到处理器的方式来获取图像采集设备的标定数据。
在本实施例的一个可选实现方式中，如图12所示，所述第二计算模 块1102中确定标定距离的部分包括：
第一获取子模块1201，被配置为获取所述图像采集设备的位置信息， 其中，所述图像采集设备放置在预设位置上，所述图像采集设备的位置信 息指的是图像采集设备在世界坐标系中的坐标值，采集待测目标图像，并 确定待测目标与地面的接触点在所述待测目标图像中的像素坐标，其中， 所述待测目标位于所述图像采集设备的可视区域中；
计算子模块1202，被配置为根据所述图像采集设备的位置信息、所述 待测目标与地面的接触点的像素坐标和标定数据计算得到所述待测目标 与图像采集设备之间的标定距离。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述计算子模块1202具体被配 置为：
确定图像采集设备的分辨率，假设图像采集设备采集到的图像的长度 为W，宽度为H，那么图像采集设备的分辨率为W*H；
根据所述图像采集设备的分辨率和标定数据，将所述待测目标与地面 的接触点的像素坐标转换为世界坐标；
根据所述标定数据对于所述待测目标与地面的接触点的世界坐标进 行畸变矫正；
将经畸变矫正的待测目标与地面的接触点的世界坐标转换为像素坐 标；
根据所述待测目标与地面的接触点的像素坐标和所述图像采集设备 的位置信息计算得到待测目标与图像采集设备之间的标定距离。
之前，可首先进行一些准备工作，比如：以图像采集设备的几何中心 o为原点建立世界坐标系(x,y,z)，以采集图像的中心O1为原点建立图像 坐标系(u,v)，如图6所示，这样建立的坐标系可以忽略旋转矩阵的存在， 从而减少计算量；
其中，所述图像采集设备的几何中心指的是图像采集设备的镜头的几 何中心。
图6中，若设采集图像中的某一点P的像素坐标为(u1,v1)，该点对应 世界坐标系中的坐标为(xc，yc，zc)，那么这两个坐标存在以下关系：
当zc已知时，上式可简化为：
在本实施例的一个可选实现方式中，所述计算子模块1202被配置为 使用下式将所述待测目标与地面的接触点的像素坐标转换为世界坐标：
其中，(u0，v0)表示待测目标与地面的接触点的像素坐标，(x，y)表示 待测目标与地面的接触点的世界坐标。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述计算子模块1202被配置为 使用下式对于所述待测目标与地面的接触点的世界坐标进行畸变矫正：
其中，(x1，y1)表示经畸变矫正的待测目标与地面的接触点的世界坐标。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述计算子模块1202被配置为 使用下式将经畸变矫正的待测目标与地面的接触点的世界坐标转换为像 素坐标：
其中，(u1，v1)表示经畸变矫正的待测目标与地面的接触点的像素坐标。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述计算子模块1202还被配置 为：
判断所述待测目标与地面的接触点的像素坐标是否为整数，若不是， 则将所述待测目标与地面的接触点的像素坐标转换为整数。
其中，可使用取整方法将待测目标与地面的接触点的像素坐标转换为 整数，也可以通过最近整数插值的方法将待测目标与地面的接触点的像素 坐标转换为整数。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述计算子模块1202被配置为： 在已知待测目标与地面的接触点的像素坐标和图像采集设备的位置信息 的情况下，根据欧式距离原理即可计算得到所述待测目标与图像采集设备 之间的标定距离。
在本实施例的一个可选实现方式中，如图13所示，所述第二计算模 块1102中确定估计距离的部分包括：
第二获取子模块1301，被配置为获取标定点的世界坐标、标定点与图 像采集设备之间的距离和所述标定点的像素坐标；
估计子模块1302，被配置为根据所述标定点的世界坐标、标定点与图 像采集设备之间的距离和所述标定点的像素坐标估计得到图像采集设备 采集得到的图像中，未标定点的像素坐标与未标定点到图像采集设备的距 离之间的对应关系；
第三获取子模块1303，被配置为获取待测目标在图像采集设备采集得 到的图像中的像素坐标；
第一确定子模块1304，被配置为根据所述对应关系以及所述待测目标 在图像采集设备采集得到的图像中的像素坐标，确定所述待测目标与图像 采集设备之间的估计距离。
其中，所述第二获取子模块1301与上文提及的第二获取模块1102中 确定标定距离的相应部分相对应，具体可参考上文中对于第二获取模块 1102的详细说明，此处不再赘述。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述估计子模块1302可被配置 为使用插值、线性估计、非线性估计、预测等方法估计得到图像采集设备 采集得到的图像中，未标定点的像素坐标与未标定点到图像采集设备的距 离之间的对应关系，本领域技术人员可根据实际应用的需要选择合适的估 计方式。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述估计子模块1302具体被配 置为：
确定图像采集设备采集到的图像中第一标定点所在的第一区域；
利用第一估计装置，根据所述第一标定点的世界坐标、第一标定点与 图像采集设备之间的距离和所述第一标定点的像素坐标估计得到所述第 一区域中未标定点的像素坐标与未标定点到图像采集设备的距离之间的 对应关系；
确定图像采集设备采集到的图像中第二标定点所在的第二区域；
利用第二估计装置，根据所述第二标定点的世界坐标、第二标定点与 图像采集设备之间的距离和所述第二标定点的像素坐标估计得到所述第 二区域中未标定点的像素坐标与未标定点到图像采集设备的距离之间的 对应关系。
这样综合非标定点的像素坐标与非标定点到图像采集设备的距离之 间的对应关系，就能够得到图像采集设备采集得到的图像中所有非标定点 对应的像素点与非标定点到图像采集设备的距离之间的对应关系。
其中，所述第一区域不同于第二区域，所述第一区域和第二区域的合 并区域为所述图像采集设备采集得到的图像或者包含于其中。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述第一区域可以为所述图像采 集设备采集得到的图像中较为重要的区域，比如所述图像的中心区域、视 野中心区域、感兴趣区域等等，即所述第一区域的重要性大于第二区域的 重要性。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述第一区域为由所述第一标定 点形成的区域，第二区域为由所述第二标定点形成的区域，其中，所述第 一标定点和第二标定点的像素值满足以下条件中的至少一个：
第一标定点的像素值大于第二标定点的像素值；
第一标定点的像素值与相邻标定点像素值之间的差值大于像素阈值。
由上可知，满足以上条件中的至少一个的第一标定点的清晰度高于第 二标定点的清晰度。在该实施方式中，可将清晰度较高的第一标定点形成 的闭合区域作为第一区域，将清晰度较低的第二标定点形成的闭合区域作 为第二区域；或者使用连通域的方法形成第一区域和第二区域，比如，对 于所有第一标定点执行连通域处理，将得到的最大面积的连通域作为第一 区域，同理，对于所有第二标定点执行连通域处理，将得到的最大面积的 连通域作为第二区域。当然以上仅为示例性说明，本领域技术人员也可采 用其他区域生成方法得到第一区域和第二区域，本公开对其不作具体限 定。
其中，所述第一估计方法不同于所述第二估计方法，本领域技术人员 可根据实际应用的需要选择第一估计方法和第二估计方法，本公开对其不 作具体限定。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述第一估计方法选为二次插值 方法，所述第二估计方法选为最近插值(nearest)方法。
在该实现方式中，考虑到插值方法符合统计学原理中少量样本代替全 部样本特征的思想，利用少量样本可以获得对于整体样本的一个估计，因 此使用插值方法来对未标定点的像素坐标与未标定点到图像采集设备的 距离之间的对应关系进行估计，相比对于所有像素点进行标定，该方法能 够在保证一定的准确率的情况下，大大降低了计算量。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述估计子模块1302具体被配 置为：
计算待测目标与图像采集设备之间的估计距离的估计误差，并根据先 验信息或其他验证信息对于所述估计误差进行修正。
其中，所述先验信息可以是根据已估计数据得到的估计规律也可以是 通过其他途径得到的先验知识，对其本公开不作具体限定。
在本实施例的一个可选实现方式中，如图14所示，所述第三计算模 块1103包括：
第二确定子模块1401，被配置为确定与所述标定距离对应的第一权重 值和与所述估计距离对应的第二权重值；
加权平均子模块1402，被配置为基于所述第一权重值和第二权重值分 别对于所述标定距离和估计距离进行加权平均，得到所述待测目标与图像 采集设备之间的距离。
考虑到上述估计和计算都有可能存在一定的误差，因此，在该实施方 式中，综合考虑两种方式得到的数据，并根据估计和计算的特点设置相应 的权重值进行加权处理，从而减少计算误差，提高距离测量的精度。
其中，所述第一权重值和第二权重值的确定可由本领域技术人员根据 实际应用的需要进行选择，本公开对其不作具体限定。
在本实施例的一个可选实现方式中，可根据图像采集设备采集得到的 图像中区域的不同设置所述第一权重值和第二权重值，比如，对于图像中 比较重要的区域，比如上文提及的第一区域，可将第一权重值设置得小于 第二权重值，而对于图像中不太重要的区域，比如上文提及的第二区域， 则可将第一权重值设置得大于第二权重值。
综上，本公开各实施方式所提供的技术方案能够获取更准确的标定参 数，提供距离估计数据以与距离计算数据合并进行考虑，同时还增加了对 于广角镜头畸变的矫正，因此本公开各实施方式所提供的技术方案适用于 各种型号摄像头，适用于各种场景，是一种可广泛应用的标定及测距技术。 同时，本公开各实施方式所提供的技术方案在节省硬件资源的前提下，还 减少了标定和测距误差，提高了标定和测距精度。
本公开还公开了一种电子设备，图15示出根据本公开一实施方式的 电子设备的结构框图，如图15所示，所述电子设备1500包括存储器1501 和处理器1502；其中，
所述存储器1501用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条 或多条计算机指令被所述处理器1502执行以实现上文所提及的各方法步 骤。
图16适于用来实现根据本公开实施方式的标定或测距方法的计算机 系统的结构示意图。
如图16所示，计算机系统1600包括中央处理单元(CPU)1601，其 可以根据存储在只读存储器(ROM)1602中的程序或者从存储部分1608 加载到随机访问存储器(RAM)1603中的程序而执行上述各流程图所示 的实施方式中的各种处理。在RAM1603中，还存储有系统1600操作所需 的各种程序和数据。CPU1601、ROM1602以及RAM1603通过总线1604 彼此相连。输入/输出(I/O)接口1605也连接至总线1604。
以下部件连接至I/O接口1605：包括键盘、鼠标等的输入部分1606； 包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输 出部分1607；包括硬盘等的存储部分1608；以及包括诸如LAN卡、调制 解调器等的网络接口卡的通信部分1609。通信部分1609经由诸如因特网 的网络执行通信处理。驱动器1610也根据需要连接至I/O接口1605。可 拆卸介质1611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要 安装在驱动器1610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装 入存储部分1608。
特别地，根据本公开的实施方式，上文描述的方法可以被实现为计算 机软件程序。例如，本公开的实施方式包括一种计算机程序产品，其包括 有形地包含在及其可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包含用于执 行上述方法的程序代码。在这样的实施方式中，该计算机程序可以通过通 信部分1609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质1611被安装。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施方式的系统、方 法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，路 程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所 述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能 的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的 功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这 依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以 及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用 的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实 现。
描述于本公开实施方式中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方 式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置 在处理器中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模 块本身的限定。
作为另一方面，本公开还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机 可读存储介质可以是上述实施方式中所述装置中所包含的计算机可读存 储介质；也可以是单独存在，未装配入设备中的计算机可读存储介质。计 算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，所述程序被一个或者一 个以上的处理器用来执行描述于本公开的方法。
以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本 领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术 特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述公开构思的 情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方 案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特 征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (28)

1.一种标定方法，其特征在于，所述方法包括：
获取标定点的世界坐标，测量标定点与图像采集设备之间的距离，并且采集包含所述标定点的图像，确定所述标定点在所述图像中的像素坐标，其中，所述标定点设置于平行于水平面放置的标定点载体上；
根据所述标定点的世界坐标、所述标定点与图像采集设备之间的距离和所述标定点在所述图像中的像素坐标计算得到所述图像采集设备的标定数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标定点包括第一标定点和第二标定点，其中，所述第一标定点和第二标定点的像素值满足以下条件中的至少一个：
第一标定点的像素值大于第二标定点的像素值；
第一标定点的像素值与相邻标定点像素值之间的差值大于像素阈值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据标定点的世界坐标、标定点与图像采集设备之间的距离和标定点在所述图像中的像素坐标计算得到所述图像采集设备的标定数据之前，还包括：
对下述中的至少一个进行噪声去除：
所述标定点的世界坐标、所述标定点与图像采集设备之间的距离和所述标定点在所述图像中的像素坐标。
4.一种测距方法，其特征在于，所述方法包括：
获取图像采集设备的标定数据；
基于所述标定数据计算得到待测目标与图像采集设备之间的标定距离，并且基于所述标定数据进行估计，得到待测目标与图像采集设备之间的估计距离；
根据所述标定距离和估计距离计算得到所述待测目标与图像采集设备之间的距离。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于标定数据计算得到待测目标与图像采集设备之间的标定距离，包括：
获取所述图像采集设备的位置信息，采集待测目标图像，并确定待测目标与地面的接触点在所述待测目标图像中的像素坐标，其中，所述图像采集设备放置在预设位置上；
根据所述图像采集设备的位置信息、所述待测目标与地面的接触点的像素坐标和标定数据计算得到所述待测目标与图像采集设备之间的标定距离。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据图像采集设备的位置信息、待测目标与地面的接触点的像素坐标和标定数据计算得到所述待测目标与图像采集设备之间的标定距离，包括：
确定图像采集设备的分辨率；
根据所述图像采集设备的分辨率和标定数据，将所述待测目标与地面的接触点的像素坐标转换为世界坐标；
根据所述标定数据对于所述待测目标与地面的接触点的世界坐标进行畸变矫正；
将经畸变矫正的待测目标与地面的接触点的世界坐标转换为像素坐标；
根据所述待测目标与地面的接触点的像素坐标和所述图像采集设备的位置信息计算得到待测目标与图像采集设备之间的标定距离。
7.根据权利要求4-6任一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述标定数据进行估计，得到待测目标与图像采集设备之间的估计距离，包括：
获取标定点的世界坐标、标定点与图像采集设备之间的距离和所述标定点的像素坐标；
根据所述标定点的世界坐标、标定点与图像采集设备之间的距离和所述标定点的像素坐标估计得到图像采集设备采集得到的图像中，未标定点的像素坐标与未标定点到图像采集设备的距离之间的对应关系；
获取待测目标在图像采集设备采集得到的图像中的像素坐标；
根据所述对应关系以及所述待测目标在图像采集设备采集得到的图像中的像素坐标，得到所述待测目标与图像采集设备之间的估计距离。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据标定点的世界坐标、标定点与图像采集设备之间的距离和标定点的像素坐标估计得到图像采集设备采集得到的图像中，未标定点的像素坐标与未标定点到图像采集设备的距离之间的对应关系，包括：
确定图像采集设备采集到的图像中第一标定点所在的第一区域；
利用第一估计方法，根据所述第一标定点的世界坐标、第一标定点与图像采集设备之间的距离和所述第一标定点的像素坐标估计得到所述第一区域中未标定点的像素坐标与未标定点到图像采集设备的距离之间的对应关系；
确定图像采集设备采集到的图像中第二标定点所在的第二区域；
利用第二估计方法，根据所述第二标定点的世界坐标、第二标定点与图像采集设备之间的距离和所述第二标定点的像素坐标估计得到所述第二区域中未标定点的像素坐标与未标定点到图像采集设备的距离之间的对应关系。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一区域不同于第二区域，所述第一区域和第二区域的合并区域为所述图像采集设备采集得到的图像或者包含于其中。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一区域为由所述第一标定点形成的区域，第二区域为由所述第二标定点形成的区域。
11.根据权利要求8-10任一项所述的方法，其特征在于，所述第一估计方法为二次插值方法，所述第二估计方法为最近插值方法。
12.根据权利要求8-11所述的方法，其特征在于，所述利用第二估计方法，根据所述第二标定点的世界坐标、第二标定点与图像采集设备之间的距离和所述第二标定点的像素坐标估计得到所述第二区域中未标定点的像素坐标与未标定点到图像采集设备的距离之间的对应关系之后，包括：
计算待测目标与图像采集设备之间的估计距离的估计误差，并根据先验信息对于所述估计误差进行修正。
13.根据权利要求4-12所述的方法，其特征在于，所述根据所述标定距离和估计距离计算得到所述待测目标与图像采集设备之间的距离，包括：
确定与所述标定距离对应的第一权重值和与所述估计距离对应的第二权重值；
基于所述第一权重值和第二权重值分别对于所述标定距离和估计距离进行加权平均，得到所述待测目标与图像采集设备之间的距离。
14.一种标定装置，其特征在于，所述装置包括：
第一获取模块，被配置为获取标定点的世界坐标，测量标定点与图像采集设备之间的距离，并且采集包含所述标定点的图像，确定所述标定点在所述图像中的像素坐标，其中，所述标定点设置于平行于水平面放置的标定点载体上；
第一计算模块，被配置为根据所述标定点的世界坐标、所述标定点与图像采集设备之间的距离和所述标定点在所述图像中的像素坐标计算得到所述图像采集设备的标定数据。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述标定点包括第一标定点和第二标定点，其中，所述第一标定点和第二标定点的像素值满足以下条件中的至少一个：
第一标定点的像素值大于第二标定点的像素值；
第一标定点的像素值与相邻标定点像素值之间的差值大于像素阈值。
16.根据权利要求14或15所述的装置，其特征在于，还包括：
去噪模块，被配置为对下述中的至少一个进行噪声去除：
所述标定点的世界坐标、所述标定点与图像采集设备之间的距离和所述标定点在所述图像中的像素坐标。
17.一种测距装置，其特征在于，所述装置包括：
第二获取模块，被配置为获取图像采集设备的标定数据；
第二计算模块，被配置为基于所述标定数据计算得到待测目标与图像采集设备之间的标定距离，基于所述标定数据进行估计，得到待测目标与图像采集设备之间的估计距离；
第三计算模块，被配置为根据所述标定距离和估计距离计算得到所述待测目标与图像采集设备之间的距离。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述第二计算模块包括：
第一获取子模块，被配置为获取所述图像采集设备的位置信息，采集待测目标图像，并确定待测目标与地面的接触点在所述待测目标图像中的像素坐标，其中，所述图像采集设备放置在预设位置上；
计算子模块，被配置为根据所述图像采集设备的位置信息、所述待测目标与地面的接触点的像素坐标和标定数据计算得到所述待测目标与图像采集设备之间的标定距离。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述计算子模块具体被配置为：
确定图像采集设备的分辨率；
根据所述图像采集设备的分辨率和标定数据，将所述待测目标与地面的接触点的像素坐标转换为世界坐标；
根据所述标定数据对于所述待测目标与地面的接触点的世界坐标进行畸变矫正；
将经畸变矫正的待测目标与地面的接触点的世界坐标转换为像素坐标；
根据所述待测目标与地面的接触点的像素坐标和所述图像采集设备的位置信息计算得到待测目标与图像采集设备之间的标定距离。
20.根据权利要求17-19任一项所述的装置，其特征在于，所述第二计算模块包括：
第二获取子模块，被配置为获取标定点的世界坐标、标定点与图像采集设备之间的距离和所述标定点的像素坐标；
估计子模块，被配置为根据所述标定点的世界坐标、标定点与图像采集设备之间的距离和所述标定点的像素坐标估计得到图像采集设备采集得到的图像中，未标定点的像素坐标与未标定点到图像采集设备的距离之间的对应关系；
第三获取子模块，被配置为获取待测目标在图像采集设备采集得到的图像中的像素坐标；
第一确定子模块，被配置为根据所述对应关系以及所述待测目标在图像采集设备采集得到的图像中的像素坐标，确定所述待测目标与图像采集设备之间的估计距离。
21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述估计子模块具体被配置为：
确定图像采集设备采集到的图像中第一标定点所在的第一区域；
利用第一估计装置，根据所述第一标定点的世界坐标、第一标定点与图像采集设备之间的距离和所述第一标定点的像素坐标估计得到所述第一区域中未标定点的像素坐标与未标定点到图像采集设备的距离之间的对应关系；
确定图像采集设备采集到的图像中第二标定点所在的第二区域；
利用第二估计装置，根据所述第二标定点的世界坐标、第二标定点与图像采集设备之间的距离和所述第二标定点的像素坐标估计得到所述第二区域中未标定点的像素坐标与未标定点到图像采集设备的距离之间的对应关系。
22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述第一区域不同于第二区域，所述第一区域和第二区域的合并区域为所述图像采集设备采集得到的图像或者包含于其中。
23.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述第一区域为由所述第一标定点形成的区域，第二区域为由所述第二标定点形成的区域。
24.根据权利要求21-23任一项所述的装置，其特征在于，所述第一估计方法为二次插值方法，所述第二估计方法为最近插值方法。
25.根据权利要求20-24所述的装置，其特征在于，所述估计子模块具体被配置为：
计算待测目标与图像采集设备之间的估计距离的估计误差，并根据先验信息对于所述估计误差进行修正。
26.根据权利要求17-25所述的装置，其特征在于，所述第三计算模块包括：
第二确定子模块，被配置为确定与所述标定距离对应的第一权重值和与所述估计距离对应的第二权重值；
加权平均子模块，被配置为基于所述第一权重值和第二权重值分别对于所述标定距离和估计距离进行加权平均，得到所述待测目标与图像采集设备之间的距离。
27.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器；其中，
所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行以实现权利要求1-13任一项所述的方法步骤。
28.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该计算机指令被处理器执行时实现权利要求1-13任一项所述的方法步骤。
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