双目相机以及基于双目相机的测距方法技术

本申请公开了一种双目相机，其包括第一成像镜头和第二成像镜头、第一图像传感器和第二图像传感器、以及分束镜，分束镜用于将进入双目相机的单个光束分为分别投射向所述第一成像镜头的第一光束和投射向第二成像镜头的第二光束，其中在将光路以该光路中的反射面为对称面做镜像形成的等效光路中，所述第一成像镜头的光轴和第二成像镜头的光轴相互平行且彼此偏离预定距离。本申请还公开了一种基于双目相机的测距方法。根据本发明专利技术，由于利用了单个取景光束，并且双目相机的两个成像镜头的光轴之间的偏移距离较小，所以很大程度上减小两个镜头相对于彼此的图像遮挡问题。

【技术实现步骤摘要】
双目相机以及基于双目相机的测距方法
本专利技术总体地涉及基于双目相机的立体视觉技术，具体地涉及一种双目相机以及基于双目相机的测距方法。
技术介绍
双目相机是一种日益受关注的能够提供立体视觉的设备。基于双目相机获得的图像，通过双目视差原理，能够计算出双目相机所拍摄到的物体相对于相机的三维空间位置。现有技术中，双目相机的两个镜头具有彼此平行的光轴，两个镜头在垂直于光轴的方向上并排布置并且具有彼此分开的取景窗口，对于同一被成像物体具有不同的视角，从而获得不同的图像。不同图像之间的差异就可以用来计算物体距离双目相机之间的距离。存在的一个问题是，由于两个摄像头通过不同的取景窗口取景，所以两个镜头分别获得的图像相对于彼此会存在遮挡，这种遮挡的存在导致无法计算被遮挡的物体的距离或空间位置。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种新型的双目相机，其至少改善了现有的双目相机中存在的上述遮挡问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种双目相机，其包括第一成像镜头和第二成像镜头以及分别用于感测第一成像镜头和第二成像镜头成像得到的图像的第一图像传感器和第二图像传感器，其中，所述双目相机还包括分束镜，其用于将进入双目相机的单个光束分为分别投射向所述第一成像镜头的第一光束和投射向第二成像镜头的第二光束；并且在将光路以该光路中的反射面为对称面做镜像形成的等效光路中，所述第一成像镜头的光轴和第二成像镜头的光轴相互平行且彼此偏离预定距离。优选，所述第一成像镜头与所述分束镜相距第一光程长度，所述第二成像镜头与所述分束镜相距第二光程长度，并且第一光程长度小于第二光程长度。所述双目相机还可以包括一反射镜，该反射镜布置成使来自分束镜的第二光束的方向发生偏折从而投射到第二成像镜头上。在一些实施例中，在实际空间布置中，所述第一成像镜头和第二成像镜头的光轴相互平行，并且所述第一和第二成像镜头沿其光轴方向并排布置。优选，所述分束镜为偏振分光棱镜。优选，所述第一成像镜头和第二成像镜头为相同的镜头。所述双目相机还可以包括图像处理和计算单元，该图像处理和计算单元配置为：在所述第一成像镜头和第二成像镜头在同一时刻分别采集到的第一图像和第二图像中，识别和匹配特征点；以第一成像镜头和第二成像镜头的光轴相对于彼此偏离的方向为基准方向，获取相互匹配的特征点在第一图像中相对于第一成像镜头的光轴上点的成像位置在基准方向上的第一偏移量及其在第二图像中相对于第二成像镜头的光轴上点的成像位置在基准方向上的第二偏移量；以及计算基于第一成像镜头和第二成像镜头的光轴彼此偏离的所述预定距离、所述第二物距与第一物距的差、以及所述第一偏移量和第二偏移量计算物体与双目相机的距离。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种基于双目相机的测距方法，其包括如下处理：利用具有第一成像镜头和第二成像镜头的双目相机采集物体图像，其中第一成像镜头和第二成像镜头的光轴在等效光路中相互平行且彼此偏离预定距离，且第一成像镜头距离物体的第一物距不同于第二成像镜头距离物体的第二物距；在所述第一成像镜头和第二成像镜头在同一时刻分别采集到的第一图像和第二图像中，识别和匹配特征点；以第一成像镜头和第二成像镜头的光轴相对于彼此偏离的方向为基准方向，获取相互匹配的特征点在第一图像中相对于第一成像镜头的光轴上点的成像位置在基准方向上的第一偏移量及其在第二图像中相对于第二成像镜头的光轴上点的成像位置在基准方向上的第二偏移量；以及计算基于第一成像镜头和第二成像镜头的光轴彼此偏离的所述预定距离、所述第二物距与第一物距的差、以及所述第一偏移量和第二偏移量计算物体与双目相机的距离。在一些实施例中，所述计算物体与双目相机的距离的处理包括根据以下公式计算物体与近端镜头之间的第一物距D：其中，x1为第一偏移量；x2为第二偏移量；ΔOx为第一成像镜头和第二成像镜头的光轴彼此偏离的预定距离；Δd为第二物距与第一物距的差；v为双目相机中所述第一成像镜头和第二成像镜头距离其对应的图像传感器的距离，其中假设第一成像镜头和第二成像镜头距离其对应的图像传感器的距离是相同的，其中ΔOx在第二光轴与物体位于第一光轴的同一侧时为正值，位于不同侧时为负值；x2在其与x1位于第二光轴的同一侧时为正值，位于不同侧时为负值。所述测距方法优选还包括在采集物体图像的处理之前，对双目相机进行标定。根据本专利技术，由于利用了单个取景光束，并且双目相机的两个成像镜头的光轴之间的偏移距离较小，所以很大程度上减小两个镜头相对于彼此的图像遮挡问题。此外，根据本专利技术，在优选的实施方式中，利用了相距物体具有不同物距的近端镜头和远端镜头，可以提高双目相机对物体空间位置的分辨力。附图说明从下面结合附图对本专利技术实施例的详细描述中，本专利技术的这些和/或其它方面和优点将变得更加清楚并更容易理解，其中：图1为根据本专利技术实施例一的双目相机的示意图；图2示出了图1所示双目相机的等效光路图；图3为根据本专利技术实施例二的双目相机的示意图；图4示出了图3所示双目相机的等效光路图；图5为根据本专利技术实施例三的基于双目相机的测距方法的示意性框图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。图1为根据本专利技术实施例一的双目相机100的示意图。如图1所示，双目相机100包括第一成像镜头11、第二成像镜头21以及分别用于感测第一成像镜头11和第二成像镜头21成像得到的图像的第一图像传感器12和第二图像传感器22。第一成像镜头11、第二成像镜头21可以为相同的镜头。双目相机100还包括分束镜30，用于将进入双目相机100的单个光束分为分别投射向所述第一成像镜头11的第一光束和投射向第二成像镜头21的第二光束。分束镜30优选为棱镜分束镜，更优选为偏振分光棱镜(PBS,polarizationbeamsplitter)。在本实施例中，双目相机100还包括反射镜40。如图所示，反射镜40布置在由分束镜30分出的第二光束的光路中，其反射第二光束以使其方向发生偏折从而投射到第二成像镜头21上。图2示出了图1所示双目相机的等效光路图。等效光路图在这里指的是通过将光路以该光路中的反射面为对称面做镜像形成的与实际光路等效的光路示意图。对于图1所示示例，进入双目相机100的单个光束在分束镜30处透射形成第一光束，第一光束经由第一成像镜头11成像到第一图像传感器12上。由于该光路没有发生反射，所以在等效光路图中保持原样。而所述单个光束在分束镜30的反射面30a处反射形成第二光束，并且该第二光束还经过反射镜40的反射面40a的反射，因此在等效光路图将第二光束的光路以反射面30a和40a为对称面做镜像，得到图2所示的等效光路。根据本专利技术，如图1和图2所示，双目相机100的第一成像镜头11和第二成像镜头21布置为使得它们在上述等效光路中，第一成像镜头11的光轴O1(图中以虚线示出)与第二成像镜头21的光轴O2(图中以双点划线示出)相互平行且彼此偏离预定距离ΔOx。由于用于第一成像镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双目相机，包括第一成像镜头和第二成像镜头以及分别用于感测第一成像镜头和第二成像镜头成像得到的图像的第一图像传感器和第二图像传感器，其特征在于，所述双目相机还包括分束镜，其用于将进入双目相机的单个光束分为分别投射向所述第一成像镜头的第一光束和投射向第二成像镜头的第二光束；并且在将光路以该光路中的反射面为对称面做镜像形成的等效光路中，所述第一成像镜头的光轴和第二成像镜头的光轴相互平行且彼此偏离预定距离。

【技术特征摘要】
1.一种双目相机，包括第一成像镜头和第二成像镜头以及分别用于感测第一成像镜头和第二成像镜头成像得到的图像的第一图像传感器和第二图像传感器，其特征在于，所述双目相机还包括分束镜，其用于将进入双目相机的单个光束分为分别投射向所述第一成像镜头的第一光束和投射向第二成像镜头的第二光束；并且在将光路以该光路中的反射面为对称面做镜像形成的等效光路中，所述第一成像镜头的光轴和第二成像镜头的光轴相互平行且彼此偏离预定距离。2.如权利要求1所述的双目相机，其中，所述第一成像镜头与所述分束镜相距第一光程长度，所述第二成像镜头与所述分束镜相距第二光程长度，并且第一光程长度小于第二光程长度。3.如权利要求2所述的双目相机，其中，所述第二光束垂直于第一光束；并且所述双目相机还包括一反射镜，该反射镜布置成使来自分束镜的第二光束的方向发生偏折从而投射到第二成像镜头上。4.如权利要求3所述的双目相机，其中，在实际空间布置中，所述第一成像镜头和第二成像镜头的光轴相互平行，并且所述第一和第二成像镜头沿其光轴方向并排布置。5.如权利要求1-4中任一项所述的双目相机，其中，所述分束镜为偏振分光棱镜。6.如权利要求1-4中任一项所述的双目相机，其中，所述第一成像镜头和第二成像镜头为相同的镜头。7.如权利要求2所述的双目相机，还包括图像处理和计算单元，该图像处理和计算单元配置为：在所述第一成像镜头和第二成像镜头在同一时刻分别采集到的第一图像和第二图像中，识别和匹配特征点；以第一成像镜头和第二成像镜头的光轴相对于彼此偏离的方向为基准方向，获取相互匹配的特征点在第一图像中相对于第一成像镜头的光轴上点的成像位置在基准方向上的第一偏移量及其在第二图像中相对于第二成像镜头的光轴上点的成像位置在基准方向上的第二偏移量；以及计算基于第一成像镜头和第二成像镜头的光轴彼此偏离的所述预定距离、所述第二物...

【专利技术属性】
技术研发人员：游宇，
申请(专利权)人：驭势科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11