陳明

關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺;雙攝像頭測(cè)距;系統(tǒng)研究

引言：對(duì)于人類來說，我們的視覺功能所能夠觀察到的距離和范圍十分有限，并且沒法準(zhǔn)確地將我們?nèi)庋鬯姷牡胤接谧陨硭幬恢玫木嚯x進(jìn)行精準(zhǔn)的測(cè)量和計(jì)算。因此隨著科技進(jìn)步，人工智能技術(shù)的出現(xiàn)也讓科學(xué)家們逐漸將眼光放到了機(jī)器視覺的測(cè)距系統(tǒng)的研發(fā)上。他們希望能夠利用人工智能技術(shù)所設(shè)計(jì)出的機(jī)器攝像頭來模擬人類的視覺系統(tǒng)，并且這種雙攝像頭測(cè)距系統(tǒng)所獲取的圖像能夠像人類視覺一樣獲取到三維立體圖像。通過這種方法就可以將我們所需要的地理圖像通過這種雙攝像頭測(cè)距系統(tǒng)的圖像獲取建立起精準(zhǔn)詳細(xì)的三維立體模型，將其運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域之中就能夠?qū)崿F(xiàn)無人駕駛、無人機(jī)探測(cè)、定位導(dǎo)航等技術(shù)。因此，將基于機(jī)器視覺的雙攝像頭測(cè)距系統(tǒng)的研究進(jìn)行深入的探究，對(duì)于我國(guó)的社會(huì)發(fā)展和智能化技術(shù)的發(fā)展都有著極為關(guān)鍵的推動(dòng)作用。

一、基于機(jī)器視覺的雙攝像頭測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（1）系統(tǒng)功能界面的頭文件中定義了繼承應(yīng)用窗口的類類，該類支持菜單和控制條， ?通過繼承類來對(duì)主界面的創(chuàng)建進(jìn)行重寫，然后定義了用戶自己的結(jié)構(gòu)體來設(shè)置相機(jī)標(biāo)定模塊、圖像處理模塊、立體匹配算法模塊的枚舉和測(cè)距算法模塊。并且定義了類的工具方法，對(duì)窗口中使用 OpenCV 進(jìn)行相機(jī)的標(biāo)定選項(xiàng)、通過立體匹配算法進(jìn)行圖像立體匹配求解中的參數(shù)設(shè)置和距離測(cè)量中消息的顯示和回調(diào)等響應(yīng)函數(shù)。

（2）通過和 來建立左

右攝像頭的選擇列表，建立 函數(shù)來實(shí)現(xiàn)攝像頭分辨率的 選擇。在中對(duì)其函數(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，并且通過宏定義來進(jìn)行消息映射，對(duì)寬度、長(zhǎng)度、攝像頭選擇列表以及攝像頭分辨率的選擇。

（3）對(duì)攝像頭進(jìn)行標(biāo)定與校正之后，在 來進(jìn)行立體匹配，其中定義 類來作為立體匹配的類，定義初始化函數(shù)，初始化內(nèi)部變量，載入雙目標(biāo)定結(jié)果，對(duì)當(dāng)前圖像的尺寸和定標(biāo)圖像的尺寸進(jìn)行比對(duì)。在該類下定義 函數(shù)，基于 ?算法計(jì)算視差，通過輸入左攝像機(jī)幀圖、右攝像機(jī)幀圖、視差圖和處理后用于顯示的左右視圖。通過實(shí)現(xiàn) 函數(shù)來繪制近距離圖像的尺寸和位置，輸入近距目標(biāo)物體的序列，在左攝像頭圖像上繪制近距物體信息。通過 ?函數(shù)來對(duì)圖片進(jìn)行圖像去噪，傳入要去噪的圖像和形態(tài)學(xué)處理的次數(shù)，完成對(duì)圖像去噪的處理。

二、基于機(jī)器視覺的雙攝像頭測(cè)距系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

整體的系統(tǒng)構(gòu)成是經(jīng)過圖像收集、攝像頭標(biāo)定、處理圖像、立體匹配和測(cè)量距離這幾個(gè)環(huán)節(jié)所展開的測(cè)距系統(tǒng)的基本的操作步驟如下所示：

（1） 攝像頭的初始化 電腦外接兩個(gè) 攝像頭，在下拉菜單中選擇左右攝像頭相同的型號(hào)，接著從分辨率下拉菜單中選擇攝像頭的固定屬性，最后啟動(dòng)攝像頭按鈕打開攝像頭進(jìn)行圖像采集。

（2） 攝像頭的標(biāo)定 這里的攝像頭標(biāo)定是基于 的攝像頭標(biāo)定，為了與基于 的相機(jī)標(biāo)定做對(duì)比。標(biāo)定界面如圖3 所示。標(biāo)定模塊的選項(xiàng)卡中，需要對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置：棋盤格橫縱方向上的角點(diǎn)數(shù)量、棋盤格方格的大小三十毫米和需要檢測(cè)的次數(shù) 二十次。啟動(dòng)攝像機(jī)標(biāo)定，擺放不同位置的棋盤格，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)完成標(biāo)定工作，標(biāo)定完成后會(huì)將標(biāo)定的結(jié)果存入文件中。然后選擇矯正，標(biāo)志位的選擇主要是根據(jù)算法 算法在中的使用的一些參數(shù)的設(shè)置，還需加載標(biāo)定相機(jī)參數(shù)，得到最終的校正圖。

（3） 圖像處理操作 需要對(duì)測(cè)距的圖像進(jìn)行預(yù)處理操作，包括圖像灰度化處理，平滑處理和分割處理，再對(duì)其進(jìn)行 角點(diǎn)檢測(cè)，完成特征的提取工作。

（4） 立體匹配 參數(shù)設(shè)置部分是根據(jù) 中對(duì)算法的設(shè)計(jì)，根據(jù)上述步驟中得到的圖像和標(biāo)定的參數(shù)，利用三角測(cè)量的原理，對(duì)圖像中的像素點(diǎn)進(jìn)行視差的計(jì)算，得到立體匹配算法的視差圖。

（5） 計(jì)算距離 在經(jīng)過一系列的測(cè)距前準(zhǔn)備后，得到了比較精確的視差圖，根據(jù)第二章 2.1 節(jié)中三角測(cè)量的測(cè)距原理對(duì)物體進(jìn)行距離的測(cè)量。在延時(shí)時(shí)間框可以選擇獲取每一幀圖像所用的時(shí)間，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊視差圖中的點(diǎn)，會(huì)在原始圖中顯示點(diǎn)的位置，就可以在最終的距離顯示窗口中顯示出點(diǎn)擊點(diǎn)的坐標(biāo)和該點(diǎn)距離攝像頭平面的距離，得到最終的結(jié)果。

結(jié)束語：現(xiàn)如今已經(jīng)步入了全民信息化的時(shí)代，各類智能化的技術(shù)和設(shè)施都已然在各行各業(yè)甚至是人類生活當(dāng)中得到普及。對(duì)于本文所研究的基于機(jī)器視覺的雙攝像頭測(cè)距系統(tǒng)來說，這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)和完善能夠更好地幫助我國(guó)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展以及人類的生活水平提升提供助力。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓倩. 基于雙目視覺的攝像頭測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].河北科技大學(xué)，2019.DOI：10.27107/d.cnki.ghbku.2019.000206.

[2]陳莉. 基于機(jī)器視覺的雙攝像頭測(cè)距系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].河北科技大學(xué)，2019.

[3]柳有權(quán)，丁炳源.一般位置上的雙攝像頭立體視覺測(cè)距[J].價(jià)值工程，2011，30（07）：146-147.DOI：10.14018/j.cnki.cn13-1085/n.2011.07.179.

基金及編號(hào)：2020年廣西自治區(qū)教學(xué)改革項(xiàng)目：基于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的《大學(xué)物理》課程教學(xué)改革與實(shí)踐--基于雛形教具的應(yīng)用（編號(hào)：2020JGB477）