一種基于雙目合成孔徑聚焦圖像的目標測距方法、裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種測距方法，尤其涉及一種基于雙目合成孔徑聚焦圖像的目標測距 方法、裝置。
【背景技術】
[0002] 測量目標距離的方法有多種，如基于激光脈沖時間差的點測距法、基于幅度調制 波相位差的深度獲取、幾何光學聚焦法、Moire拓撲技術、全息干涉測量法、Fresnel衍射技 術和結構光法等。超聲也常用來獲取深度信息。計算機立體視覺技術近年來在許多領域 得到廣泛應用。基本方法是從兩個或多個視點去觀察同一場景，獲得在不同視角下的一組 圖像，獲得不同圖像中對應像素間的視差，然后通過三角計算測量出場景中目標的深度信 息，它需要確定雙目或多目圖像中的對應點，這是一個很困難的問題。當空間三維場景被 投影為二維圖像時一些有用信息由于投影而丟失了，同一景物在不同視點下的圖像中會有 很大的不同，受遮擋或陰影的影響，景物的若干點有可能不出現(xiàn)在所有圖像中，而且場景中 的諸多變化因素，如光照條件、噪聲干擾、景物幾何形狀的畸變、表面物理特性以及攝像機 特性等，都被綜合到單一的圖像灰度值中，要僅由這一灰度值確定以上諸多因素是十分困 難的，至今這個問題還沒有得到很好的解決。增大基線長度可以改善深度測量精度，但同時 會增大圖像間的差異，增加匹配的困難程度。多機位小孔成像可合成為大孔徑圖像，與單 鏡頭成像一致。日本有文獻[Kusumoto, N. ;Hiura, S. ;Sato, K. Uncalibrated Synthetic Aperture for Defocus Control IEEEConference on Computer Vision and Pattern Recognition, 2009. CVPR2009. P:2252-2259]研究了利用合成孔徑方法對針孔成像照片進 行藝術加工，使之產生非主體散焦效果，以突出視覺重點。單目聚/散焦測距法發(fā)展較為成 熟，根據(jù)合成孔徑原理使用多個攝像機可獲得單目大孔徑效應，因此可借鑒單目成像豐富 的聚/散焦測距算法，使得合成孔徑成像測距擁有較高的發(fā)展基礎。由于符合針孔成像特 點的數(shù)碼設備造價很低，成像結果便于數(shù)字化處理，合成孔徑成像的發(fā)展前景廣闊。
[0003] -篇中國發(fā)明專利（CN103033166B)公開了一種基于合成孔徑聚焦圖像的目標測 距方法，該方法包括以下步驟：步驟1、利用小孔成像模型攝像機獲取與目標視線垂直的等 間隔線陣機位圖像序列，線陣與目標視線交點處機位的圖像作為基準圖像；步驟2、將可測 距離范圍分成多個距離段，對于每一個距離段，先分別計算出所述圖像序列中各幅圖像與 基準圖像之間的像差，然后將圖像序列中各幅圖像進行像差校正后進行疊加，得到該距離 段所對應的像差校正疊加圖像；每一個距離段對應一幅像差校正疊加圖像；
[0004] 步驟3、計算基準圖像中每個像素的鄰域與每一幅像差校正疊加圖像中相應區(qū)域 的相似度，并選取相似度隨像差校正疊加圖像變化的范圍大于一預設閾值的像素作為可測 距像素；步驟4、對于基準圖像中的每一個可測距像素，選出相應區(qū)域與該可測距像素的鄰 域的相似度最大的像差校正疊加圖像，該像差校正疊加圖像所對應的距離段即為該可測距 像素對應目標點所處的距離段。該方法利用利用合成孔徑聚焦成像的原理進行目標測距， 具有實現(xiàn)成本低、抗干擾能力強、算法簡單等優(yōu)點。然而，獲得精確的合成孔徑聚焦像是 困難的，尤其是大孔徑，移動拍攝圖像序列的聚焦更難；散焦像斑塊的干擾也不容忽視；此 外，合成孔徑疊加像具有超分辨率重建潛力，而現(xiàn)有單目測距對此潛力難以利用。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有技術不足，提供一種基于雙目合成孔徑 聚焦圖像的目標測距方法，可有效抑制共模誤差和散焦像干擾，改善合成孔徑聚焦圖像測 距的性能。
[0006] 本發(fā)明具體采用以下技術方案解決上述技術問題：
[0007] -種基于雙目合成孔徑聚焦圖像的目標測距方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟1、從兩個結構相同的面陣處，以所述兩個面陣的對稱中心作為基準機位，對 目標所在場景分別進行光學合成孔徑成像，分別得到一組對應不同聚焦距離的合成孔徑圖 像；
[0009] 步驟2、對每一個聚焦距離，將其所對應的從兩個面陣處獲得的兩幅合成孔徑圖像 作為一對，然后對每一對合成孔徑圖像進行以下處理：以其中一幅圖像中的目標圖像作為 參考圖像，將另一幅圖像中與參考圖像相對應的區(qū)域作為匹配位置圖像，并將另一幅圖像 中與匹配位置圖像間的像差矢量的模在（〇，d]范圍內變化的一系列區(qū)域作為非匹配位置 圖像，d為預設的最大像差；計算參考圖像與匹配位置圖像之間的相容信息量R。以及參考 圖像與各非匹配位置圖像之間的相容信息量，并將所計算出的參考圖像與各非匹配位置圖 像之間的相容信息量中大于R。的值統(tǒng)一修改為R。，然后計算修改后的參考圖像與各非匹配 位置圖像之間的相容信息量的均值；最后以Rc與所述均值的差值作為該聚焦距離的檢測 量；所述相容信息量用于度量兩幅圖像的信息中相同部分的量；
[0010] 步驟3、找出檢測量最大的聚焦距離，并判斷該聚焦距離所對應的R。是否大于預設 的相容信息量門限值，如是，則以該聚焦距離作為目標距離。
[0011] 根據(jù)相同的發(fā)明思路還可以得到以下技術方案：
[0012] -種基于雙目合成孔徑聚焦圖像的目標測距裝置，包括：
[0013] 雙目合成孔徑成像單元，用于從兩個結構相同的面陣處，以所述兩個面陣的對稱 中心作為基準機位，對目標所在場景分別進行光學合成孔徑成像，分別得到一組對應不同 聚焦距離的合成孔徑圖像；
[0014] 距離檢測單元，用于根據(jù)雙目合成孔徑成像單元所獲得的兩組對應不同聚焦距離 的合成孔徑圖像檢測出目標距離，其檢測方法具體如下：對每一個聚焦距離，將其所對應的 從兩個面陣處獲得的兩幅合成孔徑圖像作為一對，然后對每一對合成孔徑圖像進行以下處 理：以其中一幅圖像中的目標圖像作為參考圖像，將另一幅圖像中與參考圖像相對應的區(qū) 域作為匹配位置圖像，并將另一幅圖像中與匹配位置圖像間的像差矢量的模在（〇，d]范圍 內變化的一系列區(qū)域作為非匹配位置圖像，d為預設的最大像差；計算參考圖像與匹配位 置圖像之間的相容信息量Rc以及參考圖像與各非匹配位置圖像之間的相容信息量，并將所 計算出的參考圖像與各非匹配位置圖像之間的相容信息量中大于Rc的值統(tǒng)一修改為Rc，然 后計算修改后的參考圖像與各非匹配位置圖像之間的相容信息量的均值；最后以Rc與所述 均值的差值作為該聚焦距離的檢測量；所述相容信息量用于度量兩幅圖像的信息中相同部 分的量；找出檢測量最大的聚焦距離，并判斷該聚焦距離所對應的Rc是否大于預設的相容 信息量門限值，如是，則以該聚焦距離作為目標距離。
[0015] 優(yōu)選地，所述面陣為圓形面陣；所述光學合成孔徑成像通過密布在圓形面陣中的 小孔成像模型攝像機陣列同時拍攝實現(xiàn)，或者通過單個小孔成像模型攝像機在圓形面陣中 一系列密集排布的機位分時拍攝實現(xiàn)。
[0016