CN113484852A - 一种测距方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测距方法及系统，首先获取目标物的图像，在图像中获取目标物的轮廓，并获取轮廓一侧的至少一组像素，轮廓一侧的一组像素为轮廓上像素向轮廓内或者轮廓外移动相同数量像素后的各个像素，然后根据轮廓上像素的像素值以及轮廓一侧的各组像素的像素值，获得轮廓的模糊度值，进一步根据轮廓的模糊度值获得目标物的距离。本发明根据目标物的图像得到目标物的距离，不需要向目标物发射探测光，避免了需要单独配置发射装置，因此能够降低设备的结构复杂度。

Description

一种测距方法及系统

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别是涉及一种测距方法及系统。

背景技术

红外成像是通过测量物体发出的红外能量进行成像，红外成像设备能够在雾、雨、雪等天气以及夜间工作，并且工作距离远，能够识别伪装以及抗干扰，因此，不仅应用在研发或者工业检测与设备维护中，在夜视、防火以及安防领域也广泛应用。

现有技术中，基于红外成像的测距技术为主动式红外测距技术，需要由发射装置向目标发出红外光，探测装置接收由目标反射回的光，进而测量出目标距离。这种技术需要单独配置发射装置，增加了设备的结构复杂度。

发明内容

本发明的目的是提供一种测距方法及系统，能够降低设备的结构复杂度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种测距方法，包括：

获取目标物的图像；

在所述图像中获取所述目标物的轮廓，并获取所述轮廓一侧的至少一组像素，所述轮廓一侧的一组像素为所述轮廓上各个像素向所述轮廓一侧移动相同数量像素后的各个像素；

根据所述轮廓上像素的像素值以及所述轮廓一侧的各组像素的像素值，获得所述轮廓的模糊度值；

根据所述轮廓的模糊度值获得所述目标物的距离。

优选的，根据所述轮廓上像素的像素值以及所述轮廓一侧的各组像素的像素值，获得所述轮廓的模糊度值包括：

对于所述轮廓一侧的每一组像素，获取本组像素的像素值平均值与所述轮廓上像素的像素值平均值的差值；

根据所述轮廓一侧的各组像素对应差值，计算获得所述轮廓的模糊度值。

优选的，根据以下公式计算轮廓的模糊度值：

其中，P表示轮廓的模糊度值，AVR(C)表示轮廓一侧的各组像素对应差值的平均值，n表示共选取轮廓同一侧的n组像素，C_i表示轮廓一侧的第i组像素对应差值，n为大于1的正整数。

优选的，获取所述轮廓一侧的至少一组像素包括：在所述图像中获取所述轮廓一侧的至少一组像素以及获取所述轮廓另一侧的至少一组像素。

优选的，根据以下公式计算所述轮廓的模糊度值：

其中，P表示轮廓的模糊度值，n₁表示共选取轮廓一侧的n₁组像素，AVR(C₁)表示处于轮廓一侧的各组像素对应差值的平均值，C_1i表示轮廓一侧的第i组像素对应差值，C_1i＝|AVR(A_i)-AVR(M)|，AVR(A_i)表示轮廓一侧的第i组像素的像素值平均值，AVR(M)表示轮廓上像素的像素值平均值；

n₂表示共选取轮廓另一侧的n₂组像素，AVR(C₂)表示处于轮廓另一侧的各组像素对应差值的平均值，C_2i表示轮廓另一侧的第i组像素对应差值，C_2i＝|AVR(B_i)-AVR(M)|，AVR(B_i)表示轮廓另一侧的第i组像素的像素值平均值,n₁、n₂都为大于1的正整数。

优选的，根据所述轮廓的模糊度值获得所述目标物的距离包括：根据预先标定的图像中物体轮廓的模糊度值与物体距离的关系式，根据所述轮廓的模糊度值获得所述目标物的距离。

优选的，标定图像中物体轮廓的模糊度值与物体距离的关系式包括：

依次移动标准目标处于相对于成像装置不同距离的各个位置处，在每一位置通过所述成像装置对标准目标获取图像；

对于每一位置获取的图像，获得图像中标准目标轮廓的模糊度值；

根据各个位置的距离以及对应图像中标准目标轮廓的模糊度值，获得图像中物体轮廓的模糊度值与物体距离的关系式。

优选的，在所述图像中获取所述目标物的多个轮廓；

根据所述轮廓的模糊度值获得所述目标物的距离包括：根据所述目标物的多个轮廓对应的模糊度值求取平均，根据求得的模糊度值平均值获得所述目标物的距离。

优选的，还包括：根据在所述图像中所述目标物轮廓上像素的位置以及根据该轮廓获得的距离，获得所述目标物各个点的距离信息；

根据所述图像以及所述目标物各个点的距离信息，生成所述目标物的立体图像。

一种测距系统，用于执行以上所述的测距方法。

由上述技术方案可知，本发明所提供的一种测距方法及系统，首先获取目标物的图像，在图像中获取目标物的轮廓，并获取轮廓一侧的至少一组像素，轮廓一侧的一组像素为轮廓上像素向轮廓内或者轮廓外移动相同数量像素后的各个像素，然后根据轮廓上像素的像素值以及轮廓一侧的各组像素的像素值，获得轮廓的模糊度值，进一步根据轮廓的模糊度值获得目标物的距离。本发明的测距方法及系统根据目标物的图像得到目标物的距离，不需要向目标物发射探测光，避免了需要单独配置发射装置，因此能够降低设备的结构复杂度。

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为本发明实施例提供的一种测距方法的流程图；

图2为本发明实施例中图像中轮廓、轮廓一侧的各组像素的示意图；

图3为本发明实施例中获得轮廓的模糊度值的方法流程图；

图4为本发明实施例中标定图像中物体轮廓的模糊度值与物体距离的关系的示意图；

图5为本发明实施例对目标物成像的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，所描述的实施例仅仅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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本实施例提供的一种测距方法的流程图，由图可知，所述测距方法包括以下步骤：

S10：获取目标物的图像。

对目标物拍摄图像，获取得到目标物的图像。

S11：在所述图像中获取所述目标物的轮廓，并获取所述轮廓一侧的至少一组像素。所述轮廓一侧的一组像素为所述轮廓上各个像素向所述轮廓一侧移动相同数量像素后的各个像素。

在图像中获取到目标物的轮廓。可以获取目标物的至少一段轮廓，并在图像中获取所得轮廓一侧的至少一组像素。

S12：根据所述轮廓上像素的像素值以及所述轮廓一侧的各组像素的像素值，获得所述轮廓的模糊度值。

轮廓的模糊度值是表征在图像中轮廓的模糊程度大小的参量。轮廓的模糊度值越大表示在图像中轮廓相对越模糊，轮廓的模糊度值越小表示在图像中越容易识别出该轮廓。

S13：根据所述轮廓的模糊度值获得所述目标物的距离。

根据图像中物体轮廓的模糊度值与物体距离的关系，根据当前的目标物图像中目标物轮廓的模糊度值，得到当前目标物的距离。

本实施例的测距方法根据目标物的图像得到目标物的距离，不需要向目标物发射探测光，避免了需要单独配置发射装置，因此能够降低设备的结构复杂度。

下面结合具体实施方式对本测距方法进行详细说明。参考图1所示，本实施例的测距方法包括以下步骤：

S10：获取目标物的图像。

本实施例方法可以应用于红外成像，相应获取目标物的红外图像。可通过红外成像装置拍摄获得视场内目标物的红外图像。另外，本实施例方法也可以应用于可见光图像，可通过获取目标物的可见光图像，来测量目标物的距离。

S11：在所述图像中获取所述目标物的轮廓，并获取所述轮廓一侧的至少一组像素，所述轮廓一侧的一组像素为所述轮廓上各个像素向所述轮廓一侧移动相同数量像素后的各个像素。

从图像中获取目标物的轮廓的方法可以使用各种轮廓识别方法，都在本发明保护范围内。

示例性的，请参考图2所示，其中M组像素为识别出的目标物的一条轮廓，A1组、A2组、A3组像素和B1组、B2组、B3组像素分别为该轮廓即M组像素一侧的像素，A1组像素为与M组像素即轮廓相邻的一组像素，A2组像素为从M组像素向轮廓一侧移动两个像素后的一组像素，A3组像素为从M组像素向轮廓一侧移动三个像素后的一组像素。同理的，B1组、B2组、B3组像素分别为M组像素即轮廓另一侧的三组像素。

可选的，可以在图像中仅获取轮廓一侧的至少一组像素，或者也可以在图像中在轮廓两侧分别获取至少一组像素。可以在图像中获取轮廓一侧的n组像素，n为大于等于1的正整数，n的取值不限于3，可以根据应用要求进行设置。

在实际应用中，可以将获取的图像显示给用户，用户在图像中框出需要测量距离的目标物，进而在用户框选的图像区域内检测目标物的轮廓，进而测量目标物的距离。

S12：根据所述轮廓上像素的像素值以及所述轮廓一侧的各组像素的像素值，获得所述轮廓的模糊度值。

可选的，可通过以下方法获得轮廓的模糊度值，请参考图3，图3为本实施例中获得轮廓的模糊度值的方法流程图，由图可知，包括以下步骤：

S120：对于所述轮廓一侧的每一组像素，获取本组像素的像素值平均值与所述轮廓上像素的像素值平均值的差值。

假设轮廓对应为M组像素，轮廓同一侧的n组像素由近到远依次为A1组、A2组、…、An组像素，n为大于1的正整数。计算轮廓上像素即M组像素的像素值平均值，表示为AVR(M)，以及计算A1组、A2组、…、An组像素各组的像素值平均值，依次表示为AVR(A1)、AVR(A2)、…、AVR(An)。

对应轮廓一侧的各组像素计算差值，表示为：C₁＝AVR(A1)-AVR(M)，C₂＝AVR(A2)-AVR(M)，…，C_n＝AVR(An)-AVR(M)。

A121：根据所述轮廓一侧的各组像素对应差值，计算获得所述轮廓的模糊度值。

具体可根据以下公式计算轮廓的模糊度值：

其中，P表示轮廓的模糊度值，AVR(C)表示轮廓一侧的各组像素对应差值的平均值，n表示共选取轮廓同一侧的n组像素，C_i表示轮廓一侧的第i组像素对应差值。C_i＝|AVR(Ai)-AVR(M)|，AVR(Ai)表示轮廓一侧的第i组像素的像素值平均值，AVR(M)表示轮廓上像素的像素值平均值。

S13：根据所述轮廓的模糊度值获得所述目标物的距离。

可以预先标定好图像中物体轮廓的模糊度值与物体距离的关系L＝f(P)，P表示图像中物体轮廓的模糊度值，L表示物体的距离，进而，根据预先标定的图像中物体轮廓的模糊度值与物体距离的关系式，根据图像中目标物的轮廓的模糊度值获得目标物的距离。

进一步优选的，可以在图像中分别在轮廓两侧分别获取至少一组像素，即在图像中获取轮廓一侧的至少一组像素以及获取轮廓另一侧的至少一组像素。假设轮廓对应为M组像素，获取轮廓一侧的n₁组像素由近到远依次为A1组、A2组、…、An1组像素，并获取轮廓另一侧的n₂组像素，依次为B1组、B2组、…、Bn2组像素，n₁、n₂都为大于1的正整数。

计算轮廓上像素即M组像素的像素值平均值，表示为AVR(M)，以及计算A1组、A2组、…、An1组像素各组的像素值平均值，依次表示为AVR(A₁)、AVR(A₂)、…、AVR(A_n1)，计算B1组、B2组、…、Bn2组像素各组的像素值平均值，依次表示为AVR(B₁)、AVR(B₂)、…、AVR(B_n2)。

对应轮廓一侧的各组像素计算差值，表示为：C₁₁＝AVR(A₁)-AVR(M)，C₁₂＝AVR(A₂)-AVR(M)，…，C_1n1＝AVR(A_n1)-AVR(M)，以及C₂₁＝AVR(B₁)-AVR(M)，C₂₂＝AVR(B₂)-AVR(M)，…，C_2n2＝AVR(B_n2)-AVR(M)。

具体可根据以下公式计算所述轮廓的模糊度值：

其中，P表示轮廓的模糊度值，n₁表示共选取轮廓一侧的n₁组像素，AVR(C₁)表示处于轮廓一侧的各组像素对应差值的平均值，C_1i表示轮廓一侧的第i组像素对应差值，C_1i＝|AVR(A_i)-AVR(M)|，AVR(A_i)表示轮廓一侧的第i组像素的像素值平均值，AVR(M)表示轮廓上像素的像素值平均值；

n₂表示共选取轮廓另一侧的n₂组像素，AVR(C₂)表示处于轮廓另一侧的各组像素对应差值的平均值，C_2i表示轮廓另一侧的第i组像素对应差值，C_2i＝|AVR(B_i)-AVR(M)|，AVR(B_i)表示轮廓另一侧的第i组像素的像素值平均值,n₁、n₂都为大于1的正整数。

进一步优选的，可在图像中获取所述目标物的多个轮廓。相应的，根据所述轮廓的模糊度值获得所述目标物的距离包括：根据所述目标物的多个轮廓对应的模糊度值求取平均，根据求得的模糊度值平均值获得所述目标物的距离。

目标物的各个轮廓的模糊度值可以根据上述获取轮廓模糊度值的方法获得。比如，在图像中获取到目标物的N条轮廓，各条轮廓对应的模糊度值依次为P1～PN，对P1～PN求取平均得到P_final，根据P_final得到目标物的距离。

进一步的，标定图像中物体轮廓的模糊度值与物体距离的关系L＝f(P)，可通过以下过程进行：依次移动标准目标处于相对于成像装置不同距离的各个位置处，在每一位置通过所述成像装置对标准目标获取图像；然后，对于每一位置获取的图像，获得图像中标准目标轮廓的模糊度值；进一步根据各个位置的距离以及对应图像中标准目标轮廓的模糊度值，获得图像中物体轮廓的模糊度值与物体距离的关系式。请参考图4，图4为标定图像中物体轮廓的模糊度值与物体距离的关系的示意图，使用成像装置21对标准目标20获取图像，依次移动标准目标20，使它与成像装置21之间的距离为L1、L2、…、Lm,(m为大于1的正整数)。记录每个距离下的模糊度值P_final1、P_final2、…、P_finalm。采用多次拟合的方法，得出物体轮廓的模糊度值与物体距离的函数关系L＝f(P_final)。

本实施例方法可以应用于红外成像，也可以应用于可见光图像，其中像素值可以是图像的灰度值，在获取到目标物图像时可以转换成灰度图像。

本测距方法根据目标物的图像得到目标物的距离，不需要向目标物发射探测光，避免了需要单独配置发射装置，因此能够降低设备的结构复杂度以及降低成本。并且可实现单目测距，通过单成像设备对物体成像，根据图像可直接进行目标物距离测量，且装置占据空间小、数据处理量少。以及测距动态范围宽，只要目标物成像大于1像素点，可实现超远距离测距。

进一步的本实施例的测距方法还包括：根据在所述图像中所述目标物轮廓上像素的位置以及根据该轮廓获得的距离，获得所述目标物各个点的距离信息；根据所述图像以及所述目标物各个点的距离信息，生成所述目标物的立体图像。

可参考图5所示，图5为一实施例对目标物进行成像的示意图。对目标物获取图像，根据从图像检测出的目标物轮廓，测量得到目标物上对应该轮廓的点到摄像装置的距离。根据从图像检测出的目标物的各个轮廓，测量得到目标物上各个点到摄像装置的距离。具体使用本实施例的测距方法测量得到目标物上点的距离。

根据图像中目标物轮廓上像素的像素位置，结合测得的距离，可以获得距离数据矩阵。将目标物图像与距离数据矩阵合成，可以生成同时包含目标物图像特征和距离信息的图像，该图像是能够反映目标物各个点的距离信息即目标物各个点的深度信息的立体图像。

相应的，本实施例还提供一种测距系统，用于执行以上所述的测距方法。

本实施例的测距系统，首先获取目标物的图像，在图像中获取目标物的轮廓，并获取轮廓一侧的至少一组像素，轮廓一侧的一组像素为轮廓上像素向轮廓内或者轮廓外移动相同数量像素后的各个像素，然后根据轮廓上像素的像素值以及轮廓一侧的各组像素的像素值，获得轮廓的模糊度值，进一步根据轮廓的模糊度值获得目标物的距离。

本实施例的测距系统根据目标物的图像得到目标物的距离，不需要向目标物发射探测光，避免了需要单独配置发射装置，因此能够降低设备的结构复杂度。

以上对本发明所提供的一种测距方法及系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种测距方法，其特征在于，包括：

获取目标物的图像；

在所述图像中获取所述目标物的轮廓，并获取所述轮廓一侧的至少一组像素，所述轮廓一侧的一组像素为所述轮廓上各个像素向所述轮廓一侧移动相同数量像素后的各个像素；

根据所述轮廓上像素的像素值以及所述轮廓一侧的各组像素的像素值，获得所述轮廓的模糊度值；

根据所述轮廓的模糊度值获得所述目标物的距离。

2.根据权利要求1所述的测距方法，其特征在于，根据所述轮廓上像素的像素值以及所述轮廓一侧的各组像素的像素值，获得所述轮廓的模糊度值包括：

对于所述轮廓一侧的每一组像素，获取本组像素的像素值平均值与所述轮廓上像素的像素值平均值的差值；

根据所述轮廓一侧的各组像素对应差值，计算获得所述轮廓的模糊度值。

3.根据权利要求2所述的测距方法，其特征在于，根据以下公式计算所述轮廓的模糊度值：

其中，P表示轮廓的模糊度值，AVR(C)表示轮廓一侧的各组像素对应差值的平均值，n表示共选取轮廓同一侧的n组像素，C_i表示轮廓一侧的第i组像素对应差值，n为大于1的正整数。

4.根据权利要求1所述的测距方法，其特征在于，获取所述轮廓一侧的至少一组像素包括：在所述图像中获取所述轮廓一侧的至少一组像素以及获取所述轮廓另一侧的至少一组像素。

5.根据权利要求1所述的测距方法，其特征在于，根据以下公式计算所述轮廓的模糊度值：

其中，P表示轮廓的模糊度值，n₁表示共选取轮廓一侧的n₁组像素，AVR(C₁)表示处于轮廓一侧的各组像素对应差值的平均值，C_1i表示轮廓一侧的第i组像素对应差值，C_1i＝|AVR(A_i)-AVR(M)|，AVR(A_i)表示轮廓一侧的第i组像素的像素值平均值，AVR(M)表示轮廓上像素的像素值平均值；

n₂表示共选取轮廓另一侧的n₂组像素，AVR(C₂)表示处于轮廓另一侧的各组像素对应差值的平均值，C_2i表示轮廓另一侧的第i组像素对应差值，C_2i＝|AVR(B_i)-AVR(M)|，AVR(B_i)表示轮廓另一侧的第i组像素的像素值平均值,n₁、n₂都为大于1的正整数。

6.根据权利要求1所述的测距方法，其特征在于，根据所述轮廓的模糊度值获得所述目标物的距离包括：根据预先标定的图像中物体轮廓的模糊度值与物体距离的关系式，根据所述轮廓的模糊度值获得所述目标物的距离。

7.根据权利要求6所述的测距方法，其特征在于，标定图像中物体轮廓的模糊度值与物体距离的关系式包括：

依次移动标准目标处于相对于成像装置不同距离的各个位置处，在每一位置通过所述成像装置对标准目标获取图像；

对于每一位置获取的图像，获得图像中标准目标轮廓的模糊度值；

根据各个位置的距离以及对应图像中标准目标轮廓的模糊度值，获得图像中物体轮廓的模糊度值与物体距离的关系式。

8.根据权利要求1所述的测距方法，其特征在于，在所述图像中获取所述目标物的多个轮廓；

根据所述轮廓的模糊度值获得所述目标物的距离包括：根据所述目标物的多个轮廓对应的模糊度值求取平均，根据求得的模糊度值平均值获得所述目标物的距离。

9.根据权利要求1-8任一项所述的测距方法，其特征在于，还包括：

根据在所述图像中所述目标物轮廓上像素的位置以及根据该轮廓获得的距离，获得所述目标物各个点的距离信息；

根据所述图像以及所述目标物各个点的距离信息，生成所述目标物的立体图像。

10.一种测距系统，其特征在于，用于执行权利要求1-9任一项所述的测距方法。

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