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专利号: 2021107273688
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于单目相机的目标深度与高度测量方法,用于测量目标的深度和高度,其特征在于,所述基于单目相机的目标深度与高度测量方法,包括:安装单目相机,记录单目相机的高度hr,调整单目相机使得目标成像在单目相机成像平面竖直中垂线的两侧并且目标成像在成像平面横向中垂线下方,拍摄目标获得目标图像,并读取到单目相机拍摄图像时的参数;

在目标图像中标记处目标底点C和对应的顶点D,获取底点C和顶点D的像素坐标;

将所述底点C和顶点D的像素坐标转换为图像坐标,底点C和顶点D所在直线CD的延长线交图像水平中垂线于O1′,通过图像坐标系计算出图像竖直中垂线与所述直线CD的夹角γ,以及图像中心点O1与交点O1′的距离u,以及底点C和顶点D之间的距离d;

以单目相机所在垂直线为空间坐标系的Z轴,单目相机所在垂直线与地面的交点也就是单目相机最低点为O点,O点到单目相机像场的正中方向的直线为X轴,所述单目相机像场为单目相机拍照时的成像范围,水平垂直于X轴方向为Y轴构造空间直角坐标系,根据如下公式计算目标距离m和目标高度h0:

2 2 2 2 2

其中,t=u+f+f*(tanγ) , f为单目相机焦距;

保持单目相机状态不变,旋转单目相机镜头,使得成像时图像竖直中垂线与所述直线CD的夹角γ改变,得到不同的目标图像,结合上述公式确定目标距离m和目标高度h0。

2.如权利要求1所述的基于单目相机的目标深度与高度测量方法,其特征在于,所述在目标图像中标记处目标底点C和对应顶点D,获取底点C和顶点D的像素坐标,包括:在目标图像中标记处目标底点C和对应的顶点D;

将目标图像缩放为归一化尺寸的目标图像;

对目标图像进行高斯低通滤波器去除噪声,平滑目标图像;

对目标图像使用拉普拉斯高通滤波器来进行图像增强;

对目标图像进行Harris‑SIFT特征点检测,得到底点C和顶点D所在像素点。

3.如权利要求1所述的基于单目相机的目标深度与高度测量方法,其特征在于,所述将所述底点C和顶点D的像素坐标转换为图像坐标,公式如下:其中,(x,y)为图像坐标,(X,Y)为像素坐标,M*N为目标图像的图像分辨率,w*l为单目相机图像传感器CCD尺寸。

4.一种基于单目相机的目标深度与高度测量装置,用于测量目标的深度和高度,其特征在于,所述基于单目相机的目标深度与高度测量装置,包括:图像获取模块,用于记录单目相机的高度hr,调整单目相机使得目标成像在单目相机成像平面竖直中垂线的两侧并且目标成像在成像平面横向中垂线下方,拍摄目标获得目标图像,并读取到单目相机拍摄图像时的参数;

标记模块,用于在目标图像中标记处目标底点C和对应的顶点D,获取底点C和顶点D的像素坐标;

参数获取模块,用于将所述底点C和顶点D的像素坐标转换为图像坐标,底点C和顶点D所在直线CD的延长线交图像水平中垂线于O1′,通过图像坐标系计算出图像竖直中垂线与所述直线CD的夹角γ,以及图像中心点O1与交点O1′的距离u,以及底点C和顶点D之间的距离d;

测量模块,用于以单目相机所在垂直线为空间坐标系的Z轴,单目相机所在垂直线与地面的交点也就是单目相机最低点为O点,O点到单目相机的像场的正中方向的直线为X轴,所述单目相机像场为单目相机拍照时的成像范围,水平垂直于X轴方向为Y轴构造空间直角坐标系,根据如下公式计算目标距离m和目标高度h0:

2 2 2 2 2

其中,t=u+f+f*(tanγ) , f为单目相机焦距;

保持单目相机状态不变,旋转单目相机镜头,使得成像时图像竖直中垂线与所述直线CD的夹角γ改变,得到不同的目标图像,结合上述公式确定目标距离m和目标高度h0。

5.如权利要求4所述的基于单目相机的目标深度与高度测量装置,其特征在于,所述标记模块在目标图像中标记处目标底点C和对应的顶点D,获取底点C和顶点D的像素坐标,执行如下操作:在目标图像中标记处目标底点C和对应的顶点D;

将目标图像缩放为归一化尺寸的目标图像;

对目标图像进行高斯低通滤波器去除噪声,平滑目标图像;

对目标图像使用拉普拉斯高通滤波器来进行图像增强;

对目标图像进行Harris‑SIFT特征点检测,得到底点C和顶点D所在像素点。

6.如权利要求4所述的基于单目相机的目标深度与高度测量装置,其特征在于,所述将所述底点C和顶点D的像素坐标转换为图像坐标,公式如下:其中,(x,y)为图像坐标,(X,Y)为像素坐标,M*N为目标图像的图像分辨率,w*l为单目相机图像传感器CCD尺寸。