[发明专利]一种基于双目立体视觉的车辆几何尺寸的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于双目立体视觉的车辆几何尺寸的测量方法，属于机器视觉应用中的 视觉检测技术领域。

背景技术

伴随着计算机技术、通讯技术的发展，自动化信息处理能力和水平不断提高，作为信息 来源的自动监测、识别技术，计算机视觉技术越来越受到人们的重视。而且，随着我国经济 的日益提高，国内高速公路、城市道路、停车场建设越来越多，对交通控制、安全管理的要 求也日益提高。智能交通系统，简称ITS(IntelligentTrafficSystem)已成为交通管理领域的主 要方向，而车辆的几何尺寸测量是汽车运行安全监测的重要内容，也是安全行驶的重要保障。

双目立体视觉技术是计算机视觉的一种重要形式，其基于视差原理并利用不同位置的两 个摄像机对同一场景进行拍摄，通过双目标定及匹配技术，获取场景中的目标信息。双目视 觉测量方法具有效率高、精度准确、系统结构简单、成本低等优点，适用于非接触性的产品 检测。基于双目立体视觉的测距技术是测量车辆的几何尺寸参数的一种有效测量方法。

传统的汽车尺寸参数测量技术是基于人工手动接触性测量，或采用光电对管阵列进行测 量。这些测量方法普遍存在测量时间长、精度低的缺点，不适用快速精确检测的需要。

传统的双目立体视觉尺寸测量技术是获取物体的单一侧面图像信息，根据物体侧面图像 信息获取深度信息。但对于车辆等大尺寸的物体，侧面图像信息存在严重的畸变，而且复杂 的外在环境给图像匹配带来非常大的困难，部分情况下会找不到定标点，无法获取测量结果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于双目立体视觉的车辆几何尺寸的测量方法； 提出了采用多组摄像机从车辆多个方向获取正向车辆图像信息，并结合双目立体视觉技术进 行车辆几何尺寸测量的方法。这种方法解决了传统双目视觉产生的畸变问题，实现了车辆几 何参数的自动化非接触式测量，同时提高了测量精度。

术语解释

1、双目立体匹配，是指根据所选特征的计算，建立特征间的对应关系，将同一个空间物 理点在不同图像中的像点对应起来。

2、灰度区域立体匹配技术，是指利用邻域窗口的特征，以像素点灰度差的绝对值和作为 判断依据，实现像素点匹配，得到稠密视差图。

本发明的技术方案为：

一种基于双目立体视觉的车辆几何尺寸的测量方法，具体步骤包括：

(1)利用摄像机从车辆前、后、左、右、上五个方向采集车辆场景图像；

(2)对所述摄像机进行棋盘标定，通过图像坐标系与世界坐标系间的关系，计算摄像机 的内部参数α_x、α_y、μ₀、v₀与外部参数R、t，α_x、α_y分别为摄像机在图像坐标系中x轴 方向、y轴方向上的等效焦距，(μ₀,v₀)为摄像机的光心在图像坐标系中的坐标，R为3×3的 正交矩阵，t为平移向量；由摄像机的内外参数可组成投影矩阵M，投影矩阵M为将二维图 像坐标点与三维几何空间点一一对应的转换系数矩阵。

(3)对步骤(1)得到的场景图像进行图像预处理，所述图像预处理包括高斯滤波及灰 度变换；灰度变换可以减少图像的信息量，高斯滤波可以去除噪声的干扰。

(4)采用灰度区域立体匹配技术，找出相同像素点在不同场景图像中的位置，并计算相 同像素点的在两幅场景图像中的坐标差值，即视差值；

(5)根据平行双目三角测量原理，计算出车辆场景点的深度信息，即摄像机与车辆的前 端、后端、左端、右端、上端的距离；

(6)根据步骤(5)测得的摄像机与车辆的前端、后端、左端、右端、上端的距离以及 摄像机之间的距离关系，计算出车辆的尺寸参数。

根据本发明优选的，所述步骤(1)中，具体包括：分别在车辆前端、后端、左端、右端、 上端平行设置1组摄像机，每组摄像机包括两个摄像机，设置在车辆前端的摄像机与设置在 车辆后端的摄像机之间的距离为D_L，设置在车辆左端的摄像机与设置在车辆右端的摄像机之 间的距离为D_W，设置在车辆上端的摄像机与地面的距离为D_H。

根据本发明优选的，所述步骤(2)中，图像坐标系与世界坐标系间的关系如式(Ⅰ)所 示：