【CN109489620A】一种单目视觉测距方法【专利】
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5 .根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单目摄像头参数和安装位置固定。
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CN 109489620 A
说 明 书
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一种单目视觉测距方法
技术领域 [0001] 本发明涉及车载测距领域，特别是涉及一种单目视觉测距方法。
背景技术 [0002] 距离传感器与视频传感器相结合进行测距、测速以及目标识别，是目前智能车、无 人车的 主要数据采集与分析手段。数量与种类繁多的 传感器 ，每秒海量的 数据传输与处理 需求，使得目前的智能车、无人车在硬件制造成本、维护成本和数据处理成本及技术复杂性 方面急剧增加，这不仅影响智能车、无人车的技术开发速度，还影响智能车、无人车的市场 推广。而分析智能车、无人车制造、维护与技术成本、技术难度急剧增加的关键原因，在于传 感器数量的 无节制增加。因此 ，如果能 够利 用少量的 传感器 ，实时完成 测距、测速与目 标识 别任务，将极大地降低智能车、无人车的制造、维护成本，降低数据处理复杂度与难度，有利 于提高智能车、无人车的技术开发速度与市场推广速度。基于小孔成像的视觉测距原理的 提出 ，为利用图 像与视频技术进行测距、测速与目标识别提供了可能 ，也为减少智能车、无 人车的传感器数量的数据处理难度提供了方向。而基于小孔成像的视觉测距、测速，由于采 用单目摄像头，不需要复杂的配准与同步，测量原理简单、数据利用充分而逐渐成为当前的 主流研究方向之一。 [0003] 早期典型的基于小孔成像原理的测距方法，主要依据视觉测距原理，利用矩阵实 现目标像素坐标与世界坐标之间的转换，利用欧氏公式计算距离。后来，人们考虑车辆行驶 过程的实际场景，如摄像头位置固定等因素，提出并推导了新的测距方法。韩延祥等人提出 了依据面积比值计算物点距离的方法。该方法通过相同目标在不同距离的图像面积进行标 定 ，并通过计算曲线积分的方式计算物体的实际 表面积。距离测量精度较高 ，但由于需要事 先标定并利用曲线积分计算表面积，实时性较差；余厚云等人提出了基于图像中车道线消 失点的 车距测量方法 ，依据车道线在图 像上的 倾 角，估计车道线在图 像上的交点来计算目 标距离。由于交点是通过估计获得的 ，距离测量的准确性依赖于估计的准确性 ，所以准确度 不够。随着图像与视频处理技术的发展，人们也将机器学习、深度学习等方法引入到车载单 目视觉测距领域，如Awasthi A等人提出的基于单目视觉的防撞系统距离估计方法，Han J， S Lessmann等人提出的基于概率的单目视觉距离估计方法，Megalingam R K等人提出的基 于针孔摄像机的单目视觉测距方法。 [0004] 由于基于机器学习、深度学习的单目视觉测距方法需要大量数据进行学习，且得 到的 模型泛化能 力受到很多因素的 制约 ，因此在车载单目视觉测距过程中 ，在目前的技术 条件下，车载单目视觉距离测量方法存在测量准确性与实时性较低、测量过程复杂、泛化能 力差的技术问题。
涉及车载 测距领域。该方法包括 ：通过车载单目 摄像头获取测量目标的成像图片；根据成像图片 和实际 场景 ，计算 测量目 标的 物距 ；即 测量目 标 与单目摄像头的水平距离；根据单目摄像头的像 距误差公式 ，和/或 ，入射误差公式对物距进行补 偿 ，获取实际 距离。应 用本发明实 施 例提供的 方 案 ，进行车载测距时具有更高的准确性与实时 性，且泛化能力较强。
权利要求书1页 说明书8页 附图3页
CN 109489620 A
CN 109489620 A
权 利 要 求 书
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1 .一种单目测距的方法，其特征在于，包括： 通过车载单目摄像头获取测量目标的成像图片； 根据所述成像图 片和实际 场景 ，计算所述 测量目 标的 物距 ；即所述 测量目 标 与所述单 目摄像头的水平距离； 根据所述单目 摄像头的 像距误差公式 ，和/或 ，入射误差公式对所述物距进行补偿 ，获 取实际距离。 2 .根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述成像图片和实际场景，计算所述 测量目标的物距的步骤，包括： 获取所述单目摄像头与地平面的高度H和像距f； 根据所述成像图片中心为原点的第一坐标系，获取所述测量目标的坐标 (x ，y) ； 根据公式1计算所述物距d；
发明内容 [0005] 鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地 解决上述问题的一种单目测距的方法。
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Biblioteka Baidu
CN 109489620 A
说 明 书
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[0006] 为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种单目测距的方法，包括： [0007] 通过车载单目摄像头获取测量目标的成像图片； [0008] 根据所述成像图片和实际场景，计算所述测量目标的物距；即所述测量目标与所 述单目摄像头的水平距离； [0009] 根据所述单目摄像头的像距误差公式 ，和/或，入射误差公式对所述物距进行补 偿，获取实际距离。 [0010] 可选地，根据所述成像图片和实际场景，计算所述测量目标的物距的步骤，包括： [0011] 获取所述单目摄像头与地平面的高度H和像距f； [0012] 根据所述成像图片中心为原点的第一坐标系，获取所述测量目标的坐标(x，y)； [0013] 根据公式1计算所述物距d；
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910029050 .5
(22)申请日 2019 .01 .12
(71)申请人 内蒙古农业大学 地址 010018 内蒙古自治区呼和浩特市赛 罕区昭乌达路306号
(72)发明人 李美安 赵海平 史宝珠 田润 刘洋
(74)专利代理机构 西安汇恩知识产权代理事务 所(普通合伙) 61244
代理人 张伟花
(51)Int .Cl . G01C 3/00(2006 .01)
(10)申请公布号 CN 109489620 A (43)申请公布日 2019.03.19
( 54 )发明 名称 一种单目视觉测距方法
( 57 )摘要 本发明实施例提供了一种单目测距的方法，
所述公式1为
3 .根据权利要求1和权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述单目摄像头的像距 误差公式 ，和/或 ，入射误差公式对所述物距进行补偿 ，获取实际 距离的步骤之前 ，还包括获 取所述单目摄像头的像距误差公式。
4 .根据权利要求1和权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述单目摄像头的像距 误差公式 ，和/或 ，入射误差公式对所述物距进行补偿 ，获取实际 距离的步骤之前 ，还包括获 取所述单目摄像头的入射误差公式。
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一种单目视觉测距方法
技术领域 [0001] 本发明涉及车载测距领域，特别是涉及一种单目视觉测距方法。
背景技术 [0002] 距离传感器与视频传感器相结合进行测距、测速以及目标识别，是目前智能车、无 人车的 主要数据采集与分析手段。数量与种类繁多的 传感器 ，每秒海量的 数据传输与处理 需求，使得目前的智能车、无人车在硬件制造成本、维护成本和数据处理成本及技术复杂性 方面急剧增加，这不仅影响智能车、无人车的技术开发速度，还影响智能车、无人车的市场 推广。而分析智能车、无人车制造、维护与技术成本、技术难度急剧增加的关键原因，在于传 感器数量的 无节制增加。因此 ，如果能 够利 用少量的 传感器 ，实时完成 测距、测速与目 标识 别任务，将极大地降低智能车、无人车的制造、维护成本，降低数据处理复杂度与难度，有利 于提高智能车、无人车的技术开发速度与市场推广速度。基于小孔成像的视觉测距原理的 提出 ，为利用图 像与视频技术进行测距、测速与目标识别提供了可能 ，也为减少智能车、无 人车的传感器数量的数据处理难度提供了方向。而基于小孔成像的视觉测距、测速，由于采 用单目摄像头，不需要复杂的配准与同步，测量原理简单、数据利用充分而逐渐成为当前的 主流研究方向之一。 [0003] 早期典型的基于小孔成像原理的测距方法，主要依据视觉测距原理，利用矩阵实 现目标像素坐标与世界坐标之间的转换，利用欧氏公式计算距离。后来，人们考虑车辆行驶 过程的实际场景，如摄像头位置固定等因素，提出并推导了新的测距方法。韩延祥等人提出 了依据面积比值计算物点距离的方法。该方法通过相同目标在不同距离的图像面积进行标 定 ，并通过计算曲线积分的方式计算物体的实际 表面积。距离测量精度较高 ，但由于需要事 先标定并利用曲线积分计算表面积，实时性较差；余厚云等人提出了基于图像中车道线消 失点的 车距测量方法 ，依据车道线在图 像上的 倾 角，估计车道线在图 像上的交点来计算目 标距离。由于交点是通过估计获得的 ，距离测量的准确性依赖于估计的准确性 ，所以准确度 不够。随着图像与视频处理技术的发展，人们也将机器学习、深度学习等方法引入到车载单 目视觉测距领域，如Awasthi A等人提出的基于单目视觉的防撞系统距离估计方法，Han J， S Lessmann等人提出的基于概率的单目视觉距离估计方法，Megalingam R K等人提出的基 于针孔摄像机的单目视觉测距方法。 [0004] 由于基于机器学习、深度学习的单目视觉测距方法需要大量数据进行学习，且得 到的 模型泛化能 力受到很多因素的 制约 ，因此在车载单目视觉测距过程中 ，在目前的技术 条件下，车载单目视觉距离测量方法存在测量准确性与实时性较低、测量过程复杂、泛化能 力差的技术问题。
涉及车载 测距领域。该方法包括 ：通过车载单目 摄像头获取测量目标的成像图片；根据成像图片 和实际 场景 ，计算 测量目 标的 物距 ；即 测量目 标 与单目摄像头的水平距离；根据单目摄像头的像 距误差公式 ，和/或 ，入射误差公式对物距进行补 偿 ，获取实际 距离。应 用本发明实 施 例提供的 方 案 ，进行车载测距时具有更高的准确性与实时 性，且泛化能力较强。
权利要求书1页 说明书8页 附图3页
CN 109489620 A
CN 109489620 A
权 利 要 求 书
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1 .一种单目测距的方法，其特征在于，包括： 通过车载单目摄像头获取测量目标的成像图片； 根据所述成像图 片和实际 场景 ，计算所述 测量目 标的 物距 ；即所述 测量目 标 与所述单 目摄像头的水平距离； 根据所述单目 摄像头的 像距误差公式 ，和/或 ，入射误差公式对所述物距进行补偿 ，获 取实际距离。 2 .根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述成像图片和实际场景，计算所述 测量目标的物距的步骤，包括： 获取所述单目摄像头与地平面的高度H和像距f； 根据所述成像图片中心为原点的第一坐标系，获取所述测量目标的坐标 (x ，y) ； 根据公式1计算所述物距d；
发明内容 [0005] 鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地 解决上述问题的一种单目测距的方法。
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[0006] 为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种单目测距的方法，包括： [0007] 通过车载单目摄像头获取测量目标的成像图片； [0008] 根据所述成像图片和实际场景，计算所述测量目标的物距；即所述测量目标与所 述单目摄像头的水平距离； [0009] 根据所述单目摄像头的像距误差公式 ，和/或，入射误差公式对所述物距进行补 偿，获取实际距离。 [0010] 可选地，根据所述成像图片和实际场景，计算所述测量目标的物距的步骤，包括： [0011] 获取所述单目摄像头与地平面的高度H和像距f； [0012] 根据所述成像图片中心为原点的第一坐标系，获取所述测量目标的坐标(x，y)； [0013] 根据公式1计算所述物距d；
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910029050 .5
(22)申请日 2019 .01 .12
(71)申请人 内蒙古农业大学 地址 010018 内蒙古自治区呼和浩特市赛 罕区昭乌达路306号
(72)发明人 李美安 赵海平 史宝珠 田润 刘洋
(74)专利代理机构 西安汇恩知识产权代理事务 所(普通合伙) 61244
代理人 张伟花
(51)Int .Cl . G01C 3/00(2006 .01)
(10)申请公布号 CN 109489620 A (43)申请公布日 2019.03.19
( 54 )发明 名称 一种单目视觉测距方法
( 57 )摘要 本发明实施例提供了一种单目测距的方法，
所述公式1为
3 .根据权利要求1和权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述单目摄像头的像距 误差公式 ，和/或 ，入射误差公式对所述物距进行补偿 ，获取实际 距离的步骤之前 ，还包括获 取所述单目摄像头的像距误差公式。
4 .根据权利要求1和权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述单目摄像头的像距 误差公式 ，和/或 ，入射误差公式对所述物距进行补偿 ，获取实际 距离的步骤之前 ，还包括获 取所述单目摄像头的入射误差公式。