CN113029089A - 基于电力现场辅助信息的视频画面内目标距离估计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及目标距离估计方法，具体涉及基于电力现场辅助信息的视频画面内目标距离估计方法，利用双摄像头采集电力现场的目标物体，并对摄像头采集画面进行预处理，判断摄像头对目标物体采集相邻画面时的倾斜角度，并基于倾斜角度的分析对摄像头输出的视频画面进行防抖调节，获取摄像头输出视频画面中目标物体的图像大小，判断是否适用线性拟合关系，根据线性拟合关系获取目标物体的距离，不符合线性拟合关系时则采集相关参数进行计算；本发明提供的技术方案能够有效克服现有技术所存在的测量结果易受画面抖动影响、无法对目标物体进行准确测距的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及目标距离估计方法，具体涉及基于电力现场辅助信息的视频画面内目标距离估计方法。
背景技术
目前，随着科技的进步以及5G技术的快速发展，以国家电网公司为基础的建设，每天同时开工的现场可以达到成百上千个，因此电力施工现场的安全管控工作十分繁重。由于工作数量基数大，安全管理人员无法实时对每个施工现场进行安全管控，使得施工现场存在相当大的安全隐患，无法保证施工现场的安全。
为了保证电力施工现场的安全，有时需要对目标物体进行测距，以确定目标物体与安全距离之间的关系。常见的手持测距装置一般搭载有信号发射装置和接收装置，其通过测量信号发射和信号接收的时间间隔来估算与目标物体的距离，但是其成本较高，很难推广到日常生活中。随着智能手机、平板电脑等智能设备的普及，人们获取信息的途径越来越方便，智能设备的功能也越来越丰富，如果能够将测距功能集成到智能设备中，则可以极大降低测距成本。
目前，将测距功能集成在智能设备中，主要有两种方法。第一种方法：在手机上加装信号发射装置和接收装置，通过测量信号飞行时间来计算距离；
第二种方法：使用单目摄像头，结合摄像头镜头参数，通过测量对焦后的像距来计算目标物体距离。其中，第一种方法需要额外增加硬件成本，不易大规模推广，而第二种方法比较容易推广，但目前单目摄像头测距存在光学参数估计不准、测量结果受测量姿态影响较大等问题，并且还存在测量结果易受画面抖动影响的缺陷。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了基于电力现场辅助信息的视频画面内目标距离估计方法，能够有效克服现有技术所存在的测量结果易受画面抖动影响、无法对目标物体进行准确测距的缺陷。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
基于电力现场辅助信息的视频画面内目标距离估计方法，包括以下步骤：
S1、利用双摄像头采集电力现场的目标物体，并对摄像头采集画面进行预处理；
S2、判断摄像头对目标物体采集相邻画面时的倾斜角度，并基于倾斜角度的分析对摄像头输出的视频画面进行防抖调节；
S3、获取摄像头输出视频画面中目标物体的图像大小，判断是否适用线性拟合关系，根据线性拟合关系获取目标物体的距离，不符合线性拟合关系时则进入S4；
S4、获取目标物体关于第一摄像头的入射光线与第一摄像头、第二摄像头中心连线的第一夹角，目标物体关于第二摄像头的入射光线与第一摄像头、第二摄像头中心连线的第二夹角，以及目标物体分别关于第一摄像头、第二摄像头入射光线之间的第三夹角，计算出目标物体的距离。
优选地，S1中对摄像头采集画面进行预处理，包括：
对采集画面进行滤波及图像增强，根据预设尺寸对采集画面进行图像截取，并对截取图像进行分割，根据分割结果在截取图像中标注中心区域。
优选地，S2中判断摄像头对目标物体采集相邻画面时的倾斜角度，包括：
根据目标物体相对于摄像头的方位，以及目标物体在采集画面中的位姿，判断摄像头对目标物体进行图像采集时的倾斜角度。
优选地，S2中基于倾斜角度的分析对摄像头输出的视频画面进行防抖调节，包括：
计算摄像头对目标物体采集相邻画面时倾斜角度的差值，判断倾斜角度的差值与角度阈值之间的关系，并根据判断结果对摄像头输出的视频画面进行防抖调节：
若判断倾斜角度的差值小于第一角度阈值时，则将上一帧采集画面中的中心区域作为当前显示画面，且不改变当前摄像头对目标物体采集画面时的倾斜角度；
若判断倾斜角度的差值大于第二角度阈值时，则将上一帧采集画面中的中心区域作为当前显示画面，同时将当前摄像头对目标物体采集画面时的倾斜角度更新为采集上一帧图像时的倾斜角度；
若判断倾斜角度的差值不小于第一角度阈值，且不大于第二角度阈值时，则将相邻采集画面中的重合区域作为当前显示画面，同时将当前摄像头对目标物体采集画面时的倾斜角度更新为采集上一帧图像时的倾斜角度。
优选地，若当前采集画面为摄像头对目标物体的首次采集，则将当前采集画面中的中心区域作为当前显示画面。
优选地，S3中获取摄像头输出视频画面中目标物体的图像大小，判断是否适用线性拟合关系，根据线性拟合关系获取目标物体的距离，不符合线性拟合关系时则进入S4，包括：
获取摄像头输出视频画面中目标物体的图像大小，并判断目标物体大小与第一设定阈值之间的关系，若目标物体大小小于第一设定阈值时，则利用线性拟合关系输出目标物体大小对应的距离数据；否则，该目标物体的图像大小与距离不符合线性拟合关系，进入S4。
优选地，判断距离数据与第二设定阈值之间的关系，若距离数据不大于第二设定阈值时，则该距离数据符合线性拟合关系；否则，该距离数据不符合线性拟合关系，进入S4。
优选地，获取摄像头输出视频画面中目标物体的图像大小，包括：
获取目标物体在输出视频画面中的纹理信息，根据纹理信息确定目标物体的变换比例，根据变换比例确定目标物体的图像大小。
优选地，S4中计算出目标物体的距离，包括：
获取第一摄像头、第二摄像头之间中心连线的长度，结合第一夹角、第二夹角、第三夹角，计算目标物体分别与第一摄像头、第二摄像头之间的距离，并综合第一夹角、第二夹角确定目标物体的方位。
优选地，若第一夹角大于第二夹角，则目标物体偏向第一摄像头一侧；若第一夹角小于第二夹角，则目标物体偏向第二摄像头一侧；若第一夹角等于第二夹角，则目标物体位于第一摄像头、第二摄像头中心连线的中垂线上。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明所提供的基于电力现场辅助信息的视频画面内目标距离估计方法，能够判断摄像头对目标物体采集相邻画面时的倾斜角度，并基于倾斜角度的分析对摄像头输出的视频画面进行防抖调节，使得视频画面更加稳定，能够为后续目标物体的测距工作提供稳定的分析画面，并且针对不同图像大小的目标物体采用不同的计算方法进行测距，一方面能够降低测距工作的复杂程度，提升响应速度，另一方面能够提高测距结果的准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
基于电力现场辅助信息的视频画面内目标距离估计方法，如图1所示，利用双摄像头采集电力现场的目标物体，并对摄像头采集画面进行预处理。
其中，对摄像头采集画面进行预处理，包括：
对采集画面进行滤波及图像增强，根据预设尺寸对采集画面进行图像截取，并对截取图像进行分割，根据分割结果在截取图像中标注中心区域。
判断摄像头对目标物体采集相邻画面时的倾斜角度，并基于倾斜角度的分析对摄像头输出的视频画面进行防抖调节。
其中，判断摄像头对目标物体采集相邻画面时的倾斜角度，包括：
根据目标物体相对于摄像头的方位，以及目标物体在采集画面中的位姿，判断摄像头对目标物体进行图像采集时的倾斜角度。
其中，基于倾斜角度的分析对摄像头输出的视频画面进行防抖调节，包括：
计算摄像头对目标物体采集相邻画面时倾斜角度的差值，判断倾斜角度的差值与角度阈值之间的关系，并根据判断结果对摄像头输出的视频画面进行防抖调节：
若判断倾斜角度的差值小于第一角度阈值时，则将上一帧采集画面中的中心区域作为当前显示画面，且不改变当前摄像头对目标物体采集画面时的倾斜角度；
若判断倾斜角度的差值大于第二角度阈值时，则将上一帧采集画面中的中心区域作为当前显示画面，同时将当前摄像头对目标物体采集画面时的倾斜角度更新为采集上一帧图像时的倾斜角度；
若判断倾斜角度的差值不小于第一角度阈值，且不大于第二角度阈值时，则将相邻采集画面中的重合区域作为当前显示画面，同时将当前摄像头对目标物体采集画面时的倾斜角度更新为采集上一帧图像时的倾斜角度。
若当前采集画面为摄像头对目标物体的首次采集，则将当前采集画面中的中心区域作为当前显示画面。
本申请技术方案中，通过对摄像头输出的视频画面进行防抖调节，使得视频画面更加稳定，能够为后续目标物体的测距工作提供稳定的分析画面，保证测距结果的准确度。
获取摄像头输出视频画面中目标物体的图像大小，判断是否适用线性拟合关系，根据线性拟合关系获取目标物体的距离，不符合线性拟合关系时则采集相关参数进行计算，具体包括：
获取摄像头输出视频画面中目标物体的图像大小，并判断目标物体大小与第一设定阈值之间的关系，若目标物体大小小于第一设定阈值时，则利用线性拟合关系输出目标物体大小对应的距离数据；否则，该目标物体的图像大小与距离不符合线性拟合关系，则采集相关参数进行计算。
判断距离数据与第二设定阈值之间的关系，若距离数据不大于第二设定阈值时，则该距离数据符合线性拟合关系；否则，该距离数据不符合线性拟合关系，则采集相关参数进行计算。
其中，获取摄像头输出视频画面中目标物体的图像大小，包括：
获取目标物体在输出视频画面中的纹理信息，根据纹理信息确定目标物体的变换比例，根据变换比例确定目标物体的图像大小。
获取目标物体关于第一摄像头的入射光线与第一摄像头、第二摄像头中心连线的第一夹角，目标物体关于第二摄像头的入射光线与第一摄像头、第二摄像头中心连线的第二夹角，以及目标物体分别关于第一摄像头、第二摄像头入射光线之间的第三夹角，计算出目标物体的距离。
其中，计算出目标物体的距离，包括：
获取第一摄像头、第二摄像头之间中心连线的长度，结合第一夹角、第二夹角、第三夹角，计算目标物体分别与第一摄像头、第二摄像头之间的距离，并综合第一夹角、第二夹角确定目标物体的方位。
本申请技术方案中，还能够根据第一夹角、第二夹角的大小，对目标物体的方位进行初步预估，具体包括：
若第一夹角大于第二夹角，则目标物体偏向第一摄像头一侧；若第一夹角小于第二夹角，则目标物体偏向第二摄像头一侧；若第一夹角等于第二夹角，则目标物体位于第一摄像头、第二摄像头中心连线的中垂线上。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.基于电力现场辅助信息的视频画面内目标距离估计方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、利用双摄像头采集电力现场的目标物体，并对摄像头采集画面进行预处理；
S2、判断摄像头对目标物体采集相邻画面时的倾斜角度，并基于倾斜角度的分析对摄像头输出的视频画面进行防抖调节；
S3、获取摄像头输出视频画面中目标物体的图像大小，判断是否适用线性拟合关系，根据线性拟合关系获取目标物体的距离，不符合线性拟合关系时则进入S4；
S4、获取目标物体关于第一摄像头的入射光线与第一摄像头、第二摄像头中心连线的第一夹角，目标物体关于第二摄像头的入射光线与第一摄像头、第二摄像头中心连线的第二夹角，以及目标物体分别关于第一摄像头、第二摄像头入射光线之间的第三夹角，计算出目标物体的距离。
2.根据权利要求1所述的基于电力现场辅助信息的视频画面内目标距离估计方法，其特征在于：S1中对摄像头采集画面进行预处理，包括：
对采集画面进行滤波及图像增强，根据预设尺寸对采集画面进行图像截取，并对截取图像进行分割，根据分割结果在截取图像中标注中心区域。
3.根据权利要求2所述的基于电力现场辅助信息的视频画面内目标距离估计方法，其特征在于：S2中判断摄像头对目标物体采集相邻画面时的倾斜角度，包括：
根据目标物体相对于摄像头的方位，以及目标物体在采集画面中的位姿，判断摄像头对目标物体进行图像采集时的倾斜角度。
4.根据权利要求3所述的基于电力现场辅助信息的视频画面内目标距离估计方法，其特征在于：S2中基于倾斜角度的分析对摄像头输出的视频画面进行防抖调节，包括：
计算摄像头对目标物体采集相邻画面时倾斜角度的差值，判断倾斜角度的差值与角度阈值之间的关系，并根据判断结果对摄像头输出的视频画面进行防抖调节：
若判断倾斜角度的差值小于第一角度阈值时，则将上一帧采集画面中的中心区域作为当前显示画面，且不改变当前摄像头对目标物体采集画面时的倾斜角度；
若判断倾斜角度的差值大于第二角度阈值时，则将上一帧采集画面中的中心区域作为当前显示画面，同时将当前摄像头对目标物体采集画面时的倾斜角度更新为采集上一帧图像时的倾斜角度；
若判断倾斜角度的差值不小于第一角度阈值，且不大于第二角度阈值时，则将相邻采集画面中的重合区域作为当前显示画面，同时将当前摄像头对目标物体采集画面时的倾斜角度更新为采集上一帧图像时的倾斜角度。
5.根据权利要求4所述的基于电力现场辅助信息的视频画面内目标距离估计方法，其特征在于：若当前采集画面为摄像头对目标物体的首次采集，则将当前采集画面中的中心区域作为当前显示画面。
6.根据权利要求4所述的基于电力现场辅助信息的视频画面内目标距离估计方法，其特征在于：S3中获取摄像头输出视频画面中目标物体的图像大小，判断是否适用线性拟合关系，根据线性拟合关系获取目标物体的距离，不符合线性拟合关系时则进入S4，包括：
获取摄像头输出视频画面中目标物体的图像大小，并判断目标物体大小与第一设定阈值之间的关系，若目标物体大小小于第一设定阈值时，则利用线性拟合关系输出目标物体大小对应的距离数据；否则，该目标物体的图像大小与距离不符合线性拟合关系，进入S4。
7.根据权利要求6所述的基于电力现场辅助信息的视频画面内目标距离估计方法，其特征在于：判断距离数据与第二设定阈值之间的关系，若距离数据不大于第二设定阈值时，则该距离数据符合线性拟合关系；否则，该距离数据不符合线性拟合关系，进入S4。
8.根据权利要求6所述的基于电力现场辅助信息的视频画面内目标距离估计方法，其特征在于：获取摄像头输出视频画面中目标物体的图像大小，包括：
获取目标物体在输出视频画面中的纹理信息，根据纹理信息确定目标物体的变换比例，根据变换比例确定目标物体的图像大小。
9.根据权利要求7所述的基于电力现场辅助信息的视频画面内目标距离估计方法，其特征在于：S4中计算出目标物体的距离，包括：
获取第一摄像头、第二摄像头之间中心连线的长度，结合第一夹角、第二夹角、第三夹角，计算目标物体分别与第一摄像头、第二摄像头之间的距离，并综合第一夹角、第二夹角确定目标物体的方位。
10.根据权利要求9所述的基于电力现场辅助信息的视频画面内目标距离估计方法，其特征在于：若第一夹角大于第二夹角，则目标物体偏向第一摄像头一侧；若第一夹角小于第二夹角，则目标物体偏向第二摄像头一侧；若第一夹角等于第二夹角，则目标物体位于第一摄像头、第二摄像头中心连线的中垂线上。
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