[发明专利]一种应用于电力巡线无人机的伪像距单目测距方法

说明书

技术领域

本发明属于电力巡线无人机、单目测距技术领域，具体地讲，是涉及一种基于伪像距的单目测距方法，主要应用于利用无人机进行视频监控中的避障测距方面。

背景技术

单目测距，也称单相机测距，其过程中，通常利用目标大小，根据像距、物距、目标尺寸、影像尺寸的关系来得到物距，成像原理如图1所示，下式为一般单目测距过程中的计算公式：

通过上式可以达到对目标物进行测距的过程，但是此测距技术只限定在相机本身上进行测距，而在视频无线传输后的影像尺寸通过以上的方法就无法得到正确的结果，达不到对目标进行测距的目的。也就是说，现有的单相机测距主要通过在已经知晓目标物尺寸的前提下，根据相机成像原理来得到镜头与目标物之间的距离，但对于相机无线传输到地面站后的视频如果依然采用相机成像原理就得不到目标物与镜头之间的准确距离。

实际上，现目前在很多场合都是通过照相机或摄像机把实际场景的视频信号无线或有线传输到指定的处理端或监控端，通过接收端的影像信息来分析实际场景的情况，以实现远距离监控的目的。测距就是其中的一种，那么如何通过监控端的影像信息来精确计算镜头到实际场景目标物之间的距离，还是比较困难的问题。现有技术中，几乎所有的单目测距方法都是基于针孔成像模型得到的，但是由于针孔成像模型复杂，需要的参数较多，因此在很多场合并不适用。

于此，发明人对成像原理深入研究，通过本发明首次提出“伪像距”概念，为单目测距领域提供一种新的测距思路。所谓伪像距，是指假定一个类似于相机像距的常量m，其与图像经传输后在接收显示器上的影像大小L、目标尺寸S和物距d之间存在符合相机成像原理的对应关系，那么这个常量即被定义为伪像距，因此，伪像距的计算公式为：

即

发明内容

为了解决现有单目测距方法的缺陷，本发明提供一种构思新颖、简单实时有效的基于伪像距的单目测距方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种应用于电力巡线无人机的伪像距单目测距方法，包括如下步骤：

(S10)通过摄像装置获取已知参照物的影像并传输至接收显示器，在接收端测定出此时的伪像距；

(S20)在保持摄像装置设置参数不变的情况下获取目标物的影像并传输至接收显示器，在接收端测定得出目标物的物距，即摄像装置与目标物的距离；

其中，摄像装置为单目摄像装置。

为了满足数据采集需求，所述摄像装置为具有在线传输功能的照相机、摄影机或摄像头，具体地，是使用在线传输模块与相应照相机、摄影机或摄像头结合使用。

为保证先后测定的标准一致，所述摄像装置设置的参数主要是焦距和放大倍数。

为了方便数据传输，所述摄像装置通过有线连接或无线连接方式与接收显示器进行数据传输，其中，优选无线连接方式。

具体来讲，所述步骤(S10)包括：

(S11)对摄像装置进行参数设置；

(S12)获取参照物的实际尺寸S’和物距d’；

(S13)摄像装置获取影像并传输至接收显示器；

(S14)在接收端测量接收显示器上的参照物影像的尺寸L’；

(S15)根据公式计算得此时的伪像距m。

为了减小一次测量中存在的偶然误差，所述步骤(S10)还包括：

(S16)重复步骤(S12)～(S15)i次，将每次获得的伪像距m_i用于计算求得伪像距m的平均值，其中，i≥2且为自然数。

进一步地，所述步骤(S20)包括：

(S21)摄像装置采用与步骤(S10)中相同的参数设置；

(S22)获取目标物的实际尺寸S；

(S23)摄像装置获取影像并传输至接收显示器；

(S24)在接收端测量接收显示器上的目标物影像的尺寸L；

(S25)根据公式变换得并以此计算得出目标物的物距d。

对于上述过程中在接收端测量伪像距对应的影像尺寸，本发明提供如下两种测量方式：

一种是在所述步骤(S14)或/和步骤(S24)中，采用长度测量工具对影像尺寸进行物理测量。为保证测量基准一致，所述步骤(S23)中所用的接收显示器与步骤(S13)中的相同。

另一种是在所述步骤(S14)或/和步骤(S24)中，采用图像识别方法计算影像的像素尺寸。由于图像识别方法为现有技术，本发明中不再赘述。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：