[发明专利]一种基于目标像素面积和宽高比的单目实时测距方法

说明书

本发明涉及一种基于目标像素面积和宽高比的单目实时测距方法。本发明方法包含四部分的内容：采用ssd模型实现目标的检测处理，实现较为准确的框定；对相机进行参数标定，获取相机的内部参数和图像分辨率，基于目标检测的宽和高，求目标物的像素面积和宽高比值；通过目标检测的像素面积与距离的关系和特定目标像素宽高比的特性，实现多角度不同距离下的单目测距；由于目标检测的不稳定，在实时测距过程中引入卡尔曼滤波，实时测距的稳定性。本发明针对不同角度成像不同以及实时目标检测的不稳定，提出基于目标像素面积和宽高比的测距方法，并引入卡尔曼滤波方法，提高了多角度测距的适用性，从而提高了实时移动目标测距的稳定性。

技术领域

本发明涉及图像处理和测距领域，特别涉及一种基于目标像素面积和宽高比的单目实时测距方法。

背景技术

在人力不能直接进行工作的地方，如高温、高福射作业等危险地方以及太空宇宙等遥远的地方，使用图像采集设备进行远距离、非接触测距系统可以对这些复杂环境进行监控以及做出相应的工作指示。通过计算机技术使研究对象和相关环境建立一种联系，为用户工作提供相应参考。目前，视觉测距的应用主要为机器人手臂抓取、定位、工业机器人检测、航空测绘、智能监控交通、反求工程、目标识别、军事运用、医学成像等领域。

测距技术在国内外都一直处于快速发展阶段，尤其在对测距系统实时性、稳定性及精确度的高标准要求下，国内外相关人员积极研究视觉测距这一门技术。目前，在图像距离测量上，各种各样数字图像快速处理算法不断的提出与改进。测距方法主要包括：激光测距、超声波测距、雷达测距以及计算机视觉测距。

激光测距法是一种在特定场合应用的高精度测距方式。激光测距由于光的波长短，光速快，因此对器件和信号处理技术的要求很高。在实际应用中主要利用计数原理和相位原理来实现距离测量计数原理测距工作原理简单，但对计数器的依赖性大，容易导致误差产生；利用相位原理测距可以方便地控制误差，但信号处理过程复杂。因而，激光测距受成本及可靠性限制。

超声波测距是一种比较成熟的测距方法，该方法成本低，工作原理简单。超声波是一种主动能量，在传输过程中必然会衰减，其衰减程度与传播距离的平方成正比。即有传播距离越远，反射回来的声波信号越弱，测量误差也就越大。因此，该方法的最佳测距范围为5-10m，测量范围的限制使它的应用场合大大减小。

雷达测距是一种具有高精度，受距离、气候条件影响非常小的测距方法。只要被测目标可以反射雷达波即可对距离进行测量。需要注意的是，利用雷达测距时，因为测距装置间相互干扰非常严重，因此不能同时在多个雷达测量环境下使用。此外，还应注意雷达其他通信系统之间的电磁干扰。

计算机视觉测距是一种通过摄像机采集图像后利用计算机对图像进行分析处理，根据相关测距原理求出摄像机与被测目标之间的距离。该方法是一种被动的测距方法，测量设备只需拍摄一幅包含被测目标的图像，而不是向被测物发射检测信号。因此，计算机机器视觉测距主要有测量成本低、测距原理简单、测量不受外界环境影响以及可以在复杂有害环境下应用等优点.

根据使用的视觉成像设备数量的不同，视觉测量方法可以分为单目视觉测量方法、双目视觉测量方法(立体视觉)和多目视觉测量方法(全方位视觉)。由于受到安装平台、场地以及价钱等实际因素影响，单目视觉的实际应用比例远大于双目和多目测距。单目视觉测量方法就是仅利用一台视觉成像设备采集图像，对目标的几何尺寸、目标在空间的位置、姿态等信息进行测量的方法，但是由于单目视觉信息获取不全面，目标的角度在实际运动中变化较多。因此，一直期望能够用单目摄像头对目标较为准确的测距，在目标与相机角度发生变化的条件下，也能有不错的效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于目标像素面积和宽高比的单目实时测距方法。

本发明进行三部分优化：

(1)采用目标像素面积大小来表示目标和相机间的距离关系