[发明专利]一种基于硬件加速系统的标志物双目亚像素测距方法

说明书

本发明提出了一种基于硬件加速系统的标志物双目亚像素测距方法，本发明方法基于微处理器实现，首先对双目摄像头进行标定，通过立体畸变模型得到立体校正坐标映射关系，利用微处理器驱动双目摄像头采集标志物的RGB图像数据，对采集到的图像数据依次进行高斯滤波、颜色空间转换、颜色阈值分割、形态学处理、中值滤波得到预处理后图像数据，按照坐标映射关系对预处理后图像数据进行立体校正，接着通过灰度重心法求出立体校正后图像数据中标志物的中心点坐标，最后按照双目测距相似三角形原理求出标志物的深度。本发明方法使用硬件资源对图像处理进行加速，速度提升显著，同时对标志物深度的测量精度能够达到亚像素级别。

技术领域

本发明涉及立体视觉和嵌入式系统设计技术领域，特别是一种基于硬件加速系统的标志物双目亚像素测距方法。

背景技术

双目立体视觉是计算机视觉的一种重要形式，基于人类视觉原理，利用成像设备从不同的位置角度获取被测物体的两幅图像，通过计算图像对应点间的像素偏差，恢复出物体三维几何信息的方法。

基于立体视觉的测距技术在交通、机器人视觉、航空测绘、工业检测等领域应用广泛。双目视觉是立体视觉技术的重要分支，与单目视觉相比，信息量更大，能够实现三维重建。相比传统测距方式具有非接触、高效率、抗干扰等优势。双目视觉通过图像传感器感知世界，不需要与被测物进行接触，对被测物也没有过多的要求的限制。同时双目视觉测量能够通过计算机运用图像处理技术进行调整和修正，具有更高的抗干扰能力和精度。早期的双目视觉研究多数基于PC平台，应用环境受到极大的限制，同时随着应用对精度要求的不断提高，PC平台很难达到实时运算。针对上述情况，基于嵌入式平台的双目测距技术受到重视并开展了广泛的研究。

双目应用往往对系统计算性能、接口扩展性灵活性有很高的要求，相比于单一的ARM、DSP、FPGA等平台，ZYNQ集成了FPGA和ARM，为双目应用的前期方案验证带来了极大的方便，满足双目应用的要求，具有可扩展性强、性能高、体积小的优势。

发明内容

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于硬件加速系统的标志物双目亚像素测距方法。

所述硬件加速系统，具体包括：

上位机、左相机、右相机、微处理器、显示屏；

所述微处理器分别与所述的左相机、右相机、上位机、显示屏连接；

所述标志物双目亚像素测距方法，包括以下步骤：

步骤1：棋盘格标定板放置于所述双目图像系统正前方；所述微处理器通过左相机进行触发拍照并实时采集K张多方位左图像、通过右相机进行触发拍照并实时采集K张多方位右图像，将K张左图像、K张右图像传输至所述上位机，所述上位机根据采集的K张左图像通过张正友标定法算法得到左相机的摄像机内参数矩阵M_L、左相机的摄像机内畸变系数矩阵D_L，所述上位机根据采集的K张右图像通过张正友标定法算法得到右相机的摄像机内参矩阵M_R、右相机的摄像机畸变系数矩阵D_R，所述上位机根据采集的K张左图像和K张右图像通过立体标定算法得到左右相机的本征矩阵E、左右相机的基础矩阵F、左右相机的平移矩阵T，进一步通过立体极线校正原理计算得到立体校正参数；

步骤2、标志物放置于所述双目图像系统正前方；所述微处理器通过左相机采集图像数据并传输至上位机进行处理，通过右相机采集图像数据并传输至上位机进行处理，所述上位机分别将左相机采集的图像数据通过高斯滤波，颜色空间转换、颜色阈值分割、图像形态学变换、中值滤波得到预处理后的左相机图像数据，分别将右相机采集的图像数据通过高斯滤波，颜色空间转换、颜色阈值分割，图像形态学变换，中值滤波得到预处理后的右相机图像数据；