[发明专利]一种消防机器人双目相机自动曝光调节方法

权利要求书

1.一种用于消防机器人双目视觉的相机自动曝光调节方法，其特征在于：双目相机自动曝光调节装置包括双目相机、图像传输装置、图像存储装置、计算装置，其中双目相机包括并排设置的右相机镜头和右相机镜头，左相机镜头和右相机镜头采集到的双目图像通过图像传输装置发送到图像存储装置中，并通过计算装置进行处理；

具体步骤如下：

a利用双目相机在消防机器人使用的极端环境下，以1/10步长的频率分别使用定曝光时间模式和定曝光增益模式使用双目相机各拍摄10组双目图像样本，从而获得10组不同曝光时间的双目图像样本以及10组不同曝光增益的双目图像样本；所述极端环境包括环境光照强烈的过曝环境与环境光照条件较差的欠曝环境；

b然后从20组双目图像样本中，计算出每一组双目相机图像样本的有效平均亮度，以样本自身标注的立体匹配视差图质量评估,以及双目图像互信息熵方法确定该消防机器人上安装双目相机的最佳曝光亮度/目标亮度；

c实际使用中，利用有效平均亮度作为双目相机自动曝光调节是否达到实际使用需求的衡量尺度，然后以双目相机的最佳曝光目标亮度作为基准，计算双目相机当前的帧图像亮度与基准目标亮度的差距，为了更快速的到达最佳曝光时间，使用自动曝光调节模型计算出下一步相机曝光的调节的步长，所述步长为下一次曝光时间与当前相机曝光时间的差，然后将曝光时间、曝光增益应用到双目相机后再次计算双目相机当前帧图像亮度与基准目标亮度的差距，使当前帧图像亮度快速逼近目标亮度，从而实现双目相机曝光的自动曝光调节。

2.根据权利要求1所述用于消防机器人双目视觉的相机自动曝光调节方法，其特征在于：步骤a中所述以1/10步长的频率分别使用定曝光时间模式和定曝光增益模式使用双目相机各拍摄10组双目图像样本，具体为使用相机最长曝光时间与最短曝光时间差值的1/10，最大曝光增益与最小曝光增益差值的1/10，各拍摄10组即可获得最短曝光时间与最长曝光时间中不同曝光时间时双目相机所拍摄图像的状态，获得最小曝光增益到最大曝光增益之间各个阶段不同增益时双目相机拍摄到图像的状态。

3.根据权利要求1所述用于消防机器人双目视觉的相机自动曝光调节方法，其特征在于拍摄双目图像样本具体为：在极端环境下先固定双目相机的曝光增益，确定初始曝光时间，选择曝光时间增加步长，逐步增加曝光时间，进行多次图像拍摄，抓取不同曝光时间下图像数据集；再次固定双目相机的曝光时间，逐步增加曝光增益，进行多次图像拍摄，抓取不同曝光增益下双目图像数据集。

4.根据权利要求1所述用于消防机器人双目视觉的相机自动曝光调节方法，其特征在于抓取合适的多组图像样本数据，计算双目相机图像的有效平均亮度具体为：根据双目相机的使用需求，根据左相机镜头和右相机镜头视角重叠程度自适应调节双目相机图像平均亮度，通过调节双目相机曝光从而实现优化立体匹配视差图的质量，具体的通过计算不同曝光条件下双目图像立体匹配视差图的质量和双目图像来确定最优的曝光亮度目标范围。

5.根据权利要求4所述用于消防机器人双目视觉的相机自动曝光调节方法，其特征在于：通过双目图像有效信息量分析考虑到双目图像成像原理，仅对立体匹配计算相关的区域进行信息分析，左相机镜头和右相机镜头之间盲区区域内信息不做计算，那么获取的双目图像有效互信息熵H(Q1,Q2)的计算公式如下：

其中Q1,Q2分别为双目左右图像，Ea1和Ea2分别为左右图像的有效区域，D为测距深度范围，f为相机焦距，θ为相机镜头成像角，B为双目相机基线距离。

6.根据权利要求5所述用于消防机器人双目视觉的相机自动曝光调节方法，其特征在于：所述的双目图像立体匹配视差图质量评估利用立体匹配视差图质量分析因子实现:

|dispR[X-d±1]-dispL[X±1]|D

其中dispR与dispL为左右图像中同名点的视差值，d为视差，D为误差因子，用于判断同名点匹配是否正确。