共轭像面-模糊度不同-小波变换-三次样条插值运算.pdf

第 38卷第 2期 光 子 学 报 VoI．38No．2 2009年 2月 ACTA PH()T0N1CA SINICA February 2009 单 目视觉 目标距离测量方法研究* 张法全 。，路立平 ，沈满德。，陈 良益 ，崔光照 (1郑州轻1二业学院 电气信息工程学院，郑州 450002) (2中围科学院西安光学精密机械研究所 ，西安 710119) 摘 要 ：提 出了一种利用单 目视觉测量 目标距离的方法．当 目标与光学系统的距 离变化时，其共轭 像面的位置也发生相应的变化，而摄像头的CCD是固定的，因此在 CCD上得到的是模糊度不同的 图像．利用小波变换对得到的图像进行处理 ，检测模糊 图像边缘 的宽度，再利用三次样条插值运算 计算出 目标至光学系统的实际距 离．实验结果表 明该方法是可行的． 关键词：图像处理；单 目测距；边缘提取；模糊度；小波变换；样条插值 中图分类号 ：TP39．4 文献标识码 ：A 文章编号 ：1004—42l3(2009)02—453—4 0 引言 摄像头的光学系统把空间中的物点成像在一个 像平面上，形成平面上的空间像．如图 1，AB为AB 单 目视觉测量是指仅利用一台数码相机或摄像 的像平面，称为景像平面，ABl称为对 准平 面，点 C 机等视觉传感器，拍摄单张图像来进行测量工作．该 为空间的任意点，由高斯公式可计算出点 C为它的 方法结构简单，操作方便，避免了立体视觉中的视场 共轭像点．由点 C发出的充满入射光瞳的光束，在 小、立体匹配难等 问题 ，因而越来越受到人们的重 景像平面上形成一个弥散斑 ab．由物理光学中的 视．常用的方法中，几何相似法需要对摄像系统的位 衍射现象可知，该弥散斑近似艾里斑，光斑的强度在 置、角度等精确测量 ，几何形状约束法对 目标几何形 中心点有极大值 ，然后逐渐减弱 “． 状有要求 ，结构光法和激光辅助测距法需要激光作 辅助丁具 ．辅助棒法也需要辅助工具，几何光学法分 ( 聚集法和离焦法 ，聚集法硬件复杂且 昂贵 、处理速度 慢，离焦法 巾离焦模型的准确标定是难点 ． 单 日视觉系统中，目标 与镜头 的距离不 同，在 稍 口 CCD像面上成的像大小不同，无法根据像的大小判 断原 目标的实际大小．必须把像的大小和 目标与镜 图 l 光 学 系统 的空 间像 Fig．1 Spatialimageofopticalsystem 头的距离结合起来 ，才能判断 目标的实际大小．当 目 空间 目标可以看成由很多点物组成，经过摄像 标的实际大小未知时，无法仅仅根据像 的大小判断 头的光学系统后 ，在 CCD像面上成了一个 由无数衍 目标的距离．由于摄像头的CCD像 面位置固定 ，对 射光斑组合成的模糊 图像．在边缘处 由于光斑强度 于不在对准平面上的空间物点，其像在 CCD上会产 不同，图像的灰度值不同，为图像处理检测图像的模 生弥散斑，从而空问 目标在 CCD上成像后