[发明专利]一种立体视觉系统及其实时监控三维安全警示区域的应用

说明书

技术领域

本发明涉及立体视觉系统，特别是涉及一种立体视觉系统及其实时监控三维安全警示区域的应用。

背景技术

电力装置使用大中型施工设备如吊车进行检修更换时，其周边装置一般都是处在带电运行状态，目前只能由现场监护人员用眼观察判断这些大中型施工设备与周边带电装置是否相隔确保安全的三维空间距离，即只能用眼观察大致划定大中型施工设备的带电作业三维安全警戒区域，而无法通过技术手段监控大中型施工设备的带电作业三维安全警戒区域。现有的视觉判断方式极不准确，易发生误碰带电装置的事故，导致人员设备停运和人员伤亡，直接影响电力安全生产。此外，现有模仿人眼设计的一种计算机双目立体视觉系统，基于双目三角测量原理采用设置在不同位置的单组双目摄像头对同一物体进行观察形成视差，并通过立体标定摄像头获取摄像头的内外参数，包括基线距、焦距，以及通过立体匹配模块获取视差，再获取物体的深度及其位置信息。但是，在三维安全警戒区域中，由于物体本身具有一定深度范围，单组双目摄像头只能探测到物体面对于双目摄像头的一面的深度信息，而不能探测物体背对于双目摄像头的另一面的深度信息，以及单组双目摄像头不能在有物体在三维安全警示区域外与双目摄像头之间运动造成部分遮挡时探测三维安全警示区域内的物体的信息，漏报概率比较高。因此，现有的计算机双目立体视觉系统不能用于对三维安全警戒区域内的大中型施工设备进行有效实时监控。至今尚未见有通过技术手段监控大中型施工设备的带电作业三维安全警戒区域的立体视觉系统。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种立体视觉系统。

本发明所要解决的另一个技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种立体视觉系统实时监控三维安全警示区域的应用，即提供一种采用上述立体视觉系统对三维安全警示区域内的特定保护物体如危及人身安全的带电物体、要害设施、贵重商品、艺术品和文物进行实时监控，并设定安全距离，如果有物体进入三维安全警示区域，且与三维安全警示区域警戒平面的距离小于安全距离，则实时报警。

本发明的立体视觉系统的技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种立体视觉系统，包括模仿人眼设计的计算机双目立体视觉系统，所述计算机双目立体视觉系统包括图像采集模块、平面靶标标定模块、立体匹配模块、深度计算模块和立体监控应用模块，且以左摄像头投影中心为原点的摄像头坐标系为基准进行计算，所述图像采集模块包括基于双目三角测量原理设置在不同位置对同一物体进行观察的双目摄像头，并通过所述平面靶标标定模块标定双目摄像头获取摄像头的内外参数，包括基线距、焦距，以及通过立体匹配模块获取视差，再计算物体的深度及其位置信息。

这种立体视觉系统的特点是：

所述双目摄像头为两组，分别放置于接受监测的立体空间即三维安全警示区域中两个垂直相交即正交的平面外对同一物体进行观察，分别通过立体匹配模块得到两组视差图，所述计算物体的深度及其位置信息是分别实时计算两组包括深度图的空间坐标，以有效克服单组双目摄像头只能探测物体面对于双目摄像头的一面的深度信息，而不能探测物体背对于双目摄像头的另一面的深度信息，以及单组双目摄像头不能在有物体在三维安全警示区域外与双目摄像头之间运动造成部分遮挡时探测三维安全警示区域内的物体的信息的缺陷。

所述一组空间坐标包括一组双目摄像头的左摄像头投影中心为原点的仰角分别为θ1和0°下的摄像头坐标系O-x₁y₁z₁和O-x′₁y′₁z′₁，仰角θ1是主光轴Oz₁与主光轴Oz′₁的夹角，摄像头坐标系O-x₁y₁z₁中的点的坐标(X₁，Y₁，Z₁)转换为摄像头坐标系O-x′₁y′₁z′₁中的点的坐标(X′₁，Y′₁，Z′₁)，满足以下关系式：

X′₁＝X₁；

Y′₁＝Y₁cosθ₁-Z₁sinθ1；

Z′₁＝Y₁sinθ₁+Z₁cosθ1。