CN116592830A - 一种广角与长焦镜头相结合的双相机测距方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种广角与长焦镜头相结合的双相机测距方法，包括将两个相机以上下摆放形式固定在一起，其中两个相机分别装配广角镜头和长焦镜头，构成测距装置；在待测距离位置处放置目标物体，利用装配广角镜头的相机寻找目标物体，使目标物体出现在相机的视野范围内；使目标物体位于装配长焦镜头的相机所拍摄画面的中心处，并对目标物体进行拍摄以获取图像；对图像进行处理，利用边缘检测算法提取目标物体的边缘信息，计算出目标物体在图像中水平或垂直方向上占据的像素数量；计算得到目标物体与测距装置之间的距离。本方法可以实现5公里以上超远距离测距，能够有效提高现测距计算精度，同时可以实现夜间场景下的测距任务。
Description
技术领域
本发明属于相机测距技术领域，具体涉及一种广角与长焦镜头相结合的双相机测距方法。
背景技术
传统单相机测距方法的核心是使用相似三角形计算相机到一个已知目标物体的距离，测距时首先需要知道目标物体的长度或宽度等尺寸参数，并利用单相机对该已知目标物体进行拍摄获取图像；然后通过图像处理得到目标物体在拍摄图像上占据的像素数量，从而计算出目标物体在传感器面上的尺寸参数；最后基于相机小孔成像模型及相似三角形原理，推算出相机与目标物体之间的距离。
由于现有单相机测距方法需要获取目标物体在拍摄图像上所占据的像素数量以计算最终距离，其计算准确度严重依赖所占据的像素数量。在目标物体大小不变的基础上，距离越远则所占据的像素数量越少。当所需测量的距离较远时，可能所占据的像素只有极少的几个，这种情形下计算得出的测距结果误差也会非常大。因此，传统单相机测距方法根本无法胜任相对较远距离的目标测距任务，同时其测距精度也相对不高。此外，传统单相机测距往往是在白天使用相机进行测距，当处于夜间等低照度环境时，将无法拍摄到清晰图像完成测距。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提出一种广角与长焦镜头相结合的双相机测距方法，以解决传统单相机测距无法进行超远距离测距以及精度不高的技术问题，同时可以实现夜间场景下的测距任务。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提出一种广角与长焦镜头相结合的双相机测距方法，该双相机测距方法包括如下步骤：
S1.将两个相机以上下摆放形式固定在一起，其中一个相机装配广角镜头，另一个相机装配长焦镜头，构成测距装置；
S2.在待测距离位置处放置已知长度或高度的目标物体，通过移动测距装置，利用装配广角镜头的相机寻找目标物体，使目标物体出现在相机的视野范围内；
S3.通过移动测距装置，使目标物体位于装配长焦镜头的相机所拍摄画面的中心处，并使用装配长焦镜头的相机对目标物体进行拍摄以获取图像；
S4.针对获取的图像进行图像处理，利用边缘检测算法提取目标物体的边缘信息，计算出目标物体在图像中水平或垂直方向上占据的像素数量；
S5.通过如下计算公式，得到目标物体与测距装置之间的距离：
其中，D为目标物体与测距装置之间的距离；f为长焦镜头的焦距；L为目标物体的长度或高度，N为目标物体在图像中水平或垂直方向上占据的像素数量，a为相机单个像元的尺寸。
进一步地，相机选用红外相机或微光夜视相机。
进一步地，广角镜头选用定焦广角镜头。
进一步地，定焦广角镜头的焦距为14mm。
进一步地，长焦镜头选用定焦长焦镜头。
进一步地，定焦长焦镜头的焦距为400mm。
进一步地，目标物体选用白板，并垂直于水平面放置。
进一步地，白板水平方向的长度为60cm，垂直方向的高度为120cm。
进一步地，步骤S4中，利用MATLAB软件进行图像处理工作。
进一步地，进行图像处理时，首先利用MATLAB软件自带的函数将拍摄的彩色图像变成单色灰度图像，然后利用Sobel边缘检测算法提取目标物体在图像中的边缘坐标信息，进一步利用MATLAB软件计算出目标物体在图像中水平或垂直方向上占据的像素数量。
(三)有益效果
本发明提出一种广角与长焦镜头相结合的双相机测距方法，包括将两个相机以上下摆放形式固定在一起，其中两个相机分别装配广角镜头和长焦镜头，构成测距装置；在待测距离位置处放置目标物体，利用装配广角镜头的相机寻找目标物体，使目标物体出现在相机的视野范围内；使目标物体位于装配长焦镜头的相机所拍摄画面的中心处，并对目标物体进行拍摄以获取图像；对图像进行处理，利用边缘检测算法提取目标物体的边缘信息，计算出目标物体在图像中水平或垂直方向上占据的像素数量；计算得到目标物体与测距装置之间的距离。本方法可以实现5公里以上超远距离测距，能够有效提高现测距计算精度，同时可以实现夜间场景下的测距任务。
附图说明
图1为本发明实施例的双相机测距方法原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本实施例提出一种广角与长焦镜头相结合的双相机测距方法，其原理如图1所示，该双相机测距方法包括如下步骤：
S1.将两个高像素相机2、3以上下摆放形式固定在一起，其中一个高像素相机2装配广角镜头4，另一个高像素相机3装配长焦镜头5，构成测距装置。
高像素相机2、3选用红外相机或微光夜视相机，以完成夜间低照度条件下的测距功能。本实施例中，广角镜头4选用定焦广角镜头，焦距为14mm；长焦镜头5选用定焦长焦镜头，焦距为400mm。
S2.在待测距离位置处放置已知长度或高度的目标物体1，通过移动测距装置，利用装配广角镜头4的高像素相机2寻找目标物体1，使目标物体1出现在高像素相机2的视野范围内。
本实施例中，目标物体1选用白板，并垂直于水平面放置，其水平方向的长度为60cm，垂直方向的高度为120cm。
S3.通过移动测距装置，使目标物体1位于装配长焦镜头5的高像素相机2所拍摄画面的中心处，并使用装配长焦镜头5的高像素相机2对目标物体1进行拍摄以获取图像。
S4.针对获取的图像进行图像处理，利用边缘检测算法提取目标物体的边缘信息，计算出目标物体在图像中水平或垂直方向上占据的像素数量。
本实施例中，利用MATLAB软件进行图像处理工作。首先利用MATLAB软件自带的函数将拍摄的彩色图像变成单色灰度图像，然后利用常用的Sobel边缘检测算法提取目标物体1在图像中的边缘坐标信息，进一步利用MATLAB软件计算出目标物体1在图像中水平或垂直方向上占据的像素数量。
S5.通过如下计算公式，得到目标物体与测距装置之间的距离：
其中，D为目标物体与测距装置之间的距离；f为长焦镜头的焦距；L为目标物体的长度或高度，N为目标物体在图像中水平或垂直方向上占据的像素数量，a为相机单个像元的尺寸。
本实施例中，f＝400mm，L＝1.2m，a＝5μm。通过步骤S4计算出N的数值后，代入上述公式中即可得出所需测量的距离D。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种广角与长焦镜头相结合的双相机测距方法，其特征在于，所述双相机测距方法包括如下步骤：
S1.将两个相机以上下摆放形式固定在一起，其中一个相机装配广角镜头，另一个相机装配长焦镜头，构成测距装置；
S2.在待测距离位置处放置已知长度或高度的目标物体，通过移动测距装置，利用装配广角镜头的相机寻找目标物体，使目标物体出现在相机的视野范围内；
S3.通过移动测距装置，使目标物体位于装配长焦镜头的相机所拍摄画面的中心处，并使用装配长焦镜头的相机对目标物体进行拍摄以获取图像；
S4.针对获取的图像进行图像处理，利用边缘检测算法提取目标物体的边缘信息，计算出目标物体在图像中水平或垂直方向上占据的像素数量；
S5.通过如下计算公式，得到目标物体与测距装置之间的距离：
其中，D为目标物体与测距装置之间的距离；f为长焦镜头的焦距；L为目标物体的长度或高度，N为目标物体在图像中水平或垂直方向上占据的像素数量，a为相机单个像元的尺寸。
2.如权利要求1所述的双相机测距方法，其特征在于，所述相机选用红外相机或微光夜视相机。
3.如权利要求1所述的双相机测距方法，其特征在于，所述广角镜头选用定焦广角镜头。
4.如权利要求3所述的双相机测距方法，其特征在于，所述定焦广角镜头的焦距为14mm。
5.如权利要求1所述的双相机测距方法，其特征在于，所述长焦镜头选用定焦长焦镜头。
6.如权利要求5所述的双相机测距方法，其特征在于，所述定焦长焦镜头的焦距为400mm。
7.如权利要求1所述的双相机测距方法，其特征在于，所述目标物体选用白板，并垂直于水平面放置。
8.如权利要求7所述的双相机测距方法，其特征在于，所述白板水平方向的长度为60cm，垂直方向的高度为120cm。
9.如权利要求1所述的双相机测距方法，其特征在于，步骤S4中，利用MATLAB软件进行图像处理工作。
10.如权利要求9所述的双相机测距方法，其特征在于，进行图像处理时，首先利用MATLAB软件自带的函数将拍摄的彩色图像变成单色灰度图像，然后利用Sobel边缘检测算法提取目标物体在图像中的边缘坐标信息，进一步利用MATLAB软件计算出目标物体在图像中水平或垂直方向上占据的像素数量。
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