专利名称：场景深度的测量装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种距离的测量装置和方法，具体涉及一种场景深度的测量装置和方法。
背景技术：
目前散焦深度恢复方法是建立在不同散焦图像�：扔肷疃鹊亩杂叵瞪希曰竦玫牟煌：韧枷裥畔⒔写�。这一过程需要改变相机参数来获取图像，但在实际使用过程中获取相机的参数非常困难。如果在散焦恢复深度的过程中保持相机的参数不变，就能极大的方便实施者。目前与之相关的专利文献被公开的包括中国发明专利CN102223477A(公开于2011年10月19)揭示了基于双图片匹配的深度估计的四维多项式模型，用于估计物距和聚焦调节。中国发明专利CN101487703 (公开于2009年7月22)设计了全景立体摄像测量装置，该装置包括全方位视觉传感器、全景彩色调制光发生器以及用于对全方位图像进行三维立体摄像测量的微处理器。中国发明专利CN101297176 (公开于2008年10月29)公布了一种使用视频全站仪的测量方法，使用同一相机在不同位置获取的图像分析确定图像中包含的对象的三维坐标，该系统需要测距仪配合使用。中国发明专利CN186794U公开于2006年11月22)公布了通过数字照相机检测第一点，然后移动照相得到第二可检测点，计算两点检测点间的距离，最终确定8个特征点间的相对位移。中国发明专利CN102278946A(公开于2011年12月14)公布了一种使用两台平行同参数相机获取同一场景，再使用3D重构方法估计图像中对象的深度。上述专利或需要在现场估计相机参数，或需要特殊的仪器如红外测距仪等辅助测量场景深度，而基于通用相机的方案测量精度不理想。本发明仅采用通用相机达到更高的测量精度。
发明内容
针对现有技术存在的上述缺点和不足，本发明提供了一种场景深度的测量装置和方法，本发明用于测量被摄像体距摄像镜头的物理距离，无需机械运动部分和测量相机参数等信息，可准确地估计对象距离及对象尺寸，方便了实施者。本发明的第一个目的通过以下技术方案实现
一种场景深度的测量装置，所述装置包括摄像部、数据处理部和接口控制部，所述摄像部包括两个相互平行且前后安置、获取同一场景不同�：鹊牧椒枷竦纳阆窕凰鍪荽聿慷运隽椒枷穸杂Φ愕钠ヅ浼捌渖疃燃扑悖凰鼋涌诳刂撇渴凳毕允就枷瘢胗没嘟换ィ范ㄐ枰饬可疃鹊亩韵螅⑹涑霾饬拷峁�。优选的，所述摄像部是由双摄像头构成的前段摄像装置，所述前段摄像装置的所有参数均预先测定。在现场应用中，无需改变相机参数或移动几何位置，降低数据处理部的复杂程度并且提高了系统整体的精度。所述摄像部主要实现对影像的获取。
优选的，所述数据处理部包括将不同聚焦的两幅图像配准、再对选定对象的深度进行估计的图像处理部分；根据所述接口控制部的信号提取需测量景深的对象控制部分。所述数据处理部主要实现对景象中对象的探测。本发明提出了深度估计所需的三种约束。它们分别是由两幅不同�：潭韧枷窆兰仆枷袂蚰：刖兜脑际桓莨兰频哪：刖豆菇ū舜松疃榷杂叵担兰瞥鼍吧畹脑际簧疃扔氤上穹律湓际Ｍü鲜鲈际梢郧笕∮跋裰卸韵蟮奈ㄒ簧疃刃畔⒓熬低贩糯舐�。本部分发明仅需知道相机焦距参数信息，在测量过程中无需获取或改变其它参数。本发明在深度估计过程中，对两幅不同聚焦的图像自行配准。优选的，所述接口控制部包括选择并清晰显示场景图像的显示部分；采用鼠标控制、选择所述显示部分上特定对象的操作部分；将选定点的景深信息输出的接口部分。本发明的第二个目的通过以下技术方案实现
一种场景深度的测量方法，所述方法包括以下步骤首先利用一个标定好的相机在一个未知深度获取第一幅散焦图像，再采用与之平行的具有相同参数的的相机在不同深度位置获取第二幅散焦图像，深度的变化会导致图像上散焦程度的变化，根据所述两幅散焦图像中不同散射程度构建点扩散函数上的对应关系，根据对应像素坐标构建深度映射关系，最终估计实际景深值并可估计出物体高度及宽度等二维尺寸。本发明的有益效果如下本发明提供的场景深度的测量装置的摄像部由两个同参数的摄像头组成，两台相机平行、前后安置，数据处理部对图像进行配准，并且计算场景对象距镜头的几何深度，用于测量被摄像体距摄像镜头的物理距离，即场景深度。本发明通过�：刖恫钜旃兰贫韵笊疃龋扌杌翟硕糠趾筒饬肯嗷问刃畔ⅲ梢宰既返毓兰贫韵缶嗬爰岸韵蟪叽纾奖懔耸凳┱撸墒迪衷诟丛踊肪诚露猿【爸卸韵缶嗬爰俺叽绲牟饬浚惴菏视糜诠愠�、大型仓库、商场、机场、交通管理等安防领域。
图1本发明的系统构成示意 图2本发明的摄像部的机械示意 图3本发明的散焦图像获取示意图。
具体实施例方式下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式
详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。如图1所示的场景深度的测量装置，所述装置包括摄像部、数据处理部分和接口控制部分。摄像部用于获取同一场景不同�：鹊牧椒枷瘢皇荽聿慷运隽椒枷穸杂Φ愕钠ヅ浼捌渖疃燃扑悖唤涌诳刂撇渴凳毕允就枷瘢胗没嘟换ィ范ㄐ枰饬可疃鹊亩韵螅⑹涑霾饬拷峁�。本实施例中，通过数字静态相机来实现本发明的目的。在如图2所示的实施方案中，相机21和相机22为具有相同系统参数的一般数码相机，这些参数包括光学参数和分辨率等。相机21和相机22被平行且前后安置在支架23之上，平行间距d较�。平裘芘欧拧Ｎ袢【劢鼓：潭炔钜斓耐枷穸裕教ㄍ问纳阆窕约渚唳で昂蠓胖茫较嗷胫Ъ苡媒艄碳有纬梢桓龉潭ǖ纳阆癫浚浠到峁谷缤�2所示。在本实施方案中，相邻相机左右间距d小于ΙΟΟν，V为相机镜面与聚焦面的距离。在本实例中，采用较小的相机间距d以减小两幅获取图像间的视差，提高匹配精度。相机前后间距的选取与焦距相关，在本实施方案中取IOv S Δ UOO V。相机21与22之间采用连接线连接，通过通信协议实现相机间的同步，以保证拍摄时间内两幅图像的场景一致。相机21和相机22获取的图像采用浅压缩或不压缩的方式进行编码，并用数据传输线分别传输至数据处理部分的帧数据存储器中。数据处理部分完成对象选择及对象深度估计。在本实施例中，接口控制部分根据接口部传输的鼠标位置信息，选择图像块并进行区域提取。鉴于场景中的对象可能具有不同的深度，所以控制部根据图像的纹理信息，分析图像对象，提取同一对象上的小的图像块为深度分析单位。该区域中像素被假设为具有相同的深度信息。在实施过程中，采用领域像素比对的方法分析纹理，即当领域内像素与鼠标点选择像素间的灰度差异小于门限值Th时，视为相同物体上的像素。深度估计�？椴捎昧礁鱿嗤问南嗷诓煌木嗬攵酝晃锾褰信纳�。所以，生成的两幅图像的物距不同，而焦距点的相距V相同。如图2和图3所示，％为最佳
物距，A和《2为产生散焦图像时的物距1力相距，為和&是物距为七和是的散焦半径。深度估计需满足3个约束
(O图像�：刖豆叵担�
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(3)深度与成像仿射关系。�：刖豆兰撇捎玫椒ㄇ笕×椒枷穸杂Σ糠值哪：刖恫�。在对�：枷衽渥己螅圆煌：枷竦亩杂Σ糠纸斜榷院头治觯范椒枷裰械那逦糠�。将清晰部分Q(U)用不同的�：芯砘⒂胗胫杂Φ哪：縢2(U)对比。其中，为像素坐标，Hx,y,k、即对应于�：刖恫欢侠┐蟮牡憷┥⒑淠：刖抖杂ξ� = AM , LR散焦变化步长。代价计算深度分析单元内g严(Ay)与g2(x，y')的L2范数差，其中gp)O，/) = A(UA) gju) k= 1,2,...。最小时的R即为為和為的差距。本发明中建立模糊半径和深度对应关系
权利要求
1.一种场景深度的测量装置，其特征在于，所述装置包括摄像部、数据处理部和接口控制部，所述摄像部包括两个相互平行且前后安置、获取同一场景不同�：鹊牧椒枷竦纳阆窕凰鍪荽聿慷运隽椒枷穸杂Φ愕钠ヅ浼捌渖疃燃扑悖凰鼋涌诳刂撇渴凳毕允就枷瘢胗没嘟换ィ范ㄐ枰饬可疃鹊亩韵螅⑹涑霾饬拷峁�。
2.根据权利要求1所述的场景深度的测量装置，其特征在于，所述摄像部是由双摄像头构成的前段摄像装置，所述前段摄像装置的所有参数均预先测定。
3.根据权利要求1所述的场景深度的测量装置，其特征在于，所述数据处理部包括将不同聚焦的两幅图像配准、再对选定对象的深度进行估计的图像处理部分和根据所述接口控制部的信号提取需测量景深的对象控制部分。
4.根据权利要求1、2或3所述的场景深度的测量装置，其特征在于，所述接口控制部包括选择并清晰显示场景图像的显示部分；采用鼠标控制、选择所述显示部分上特定对象的操作部分；将选定点的景深信息输出的接口部分。
5.一种场景深度的测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤首先利用一个标定好的相机在一个未知深度获取第一幅散焦图像，再采用与之平行的具有相同参数的相机在不同深度位置获取第二幅散焦图像，根据所述两幅散焦图像中不同散射程度构建点扩散函数上的对应关系，根据对应像素坐标构建深度映射关系，最终估计实际景深值并可估计出物体的高度和宽度。
全文摘要
本发明提供了一种场景深度的测量装置和方法，所述装置包括摄像部、数据处理部和接口控制部，所述方法包括以下步骤首先利用一个标定好的相机在一个未知深度获取第一幅散焦图像，再采用与之平行的具有相同参数的相机在不同深度位置获取第二幅散焦图像，深度的变化会导致图像上散焦程度的变化，根据两幅图像中不同散射程度构建点扩散函数上的对应关系，根据对应像素坐标构建深度映射关系，最终估计实际景深值并可估计出物体高度及宽度等二维尺寸。本发明无需机械运动部分和测量相机参数等信息，即可能够实现在复杂环境下对场景中对象距离及尺寸的测量，方便了实施者，适用于广场、大型仓库、商场、机场和交通管理等安防领域。
文档编号G01C3/00GK102997891SQ20121046100
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者吴东方, 葛小荣, 成喜民, 徐景明 申请人:上海光亮光电科技有限公司
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