[发明专利]用于河道监控的下俯式双目视觉系统及图像处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及河道监控技术领域，特别涉及用于河道监控的下俯式双目视觉系统及图像处理方法。

背景技术

界河是国界河流，指将两个不同国家彼此隔开的河流。其界线通常以主航道的中间线为界，界线两边分别属于沿岸国，沿岸国对分属于它的界河部分行驶主权管辖，沿岸国的船舶可在界河上本国水域中航行。但由于河水及其生物资源的流动性及不可割断性，因此，在界河中行驶的船舶经常会跨越分界线。所以预警设置作为防止船舶越界的第一道防线，及时的警示船舶操作者以及相关人员，避免船舶越界是十分必要的。

数字图像测量学是近十几年来国际上迅速发展起来的新兴交叉学科。它主要是由传统的摄影测量学、光学测量与现代时尚的计算机视觉和数字图像处理分析等学科交叉、融合，取各个学科的优势和长处而形成的。它的主要处理对象以数字(视频)序列图像为主。

数字图像测量学是研究利用摄像机、照相机等对动态、静态景物或物体的运动进行拍摄得到的序列或单帧数字图像，再应用数字图像处理分析等技术结合各种目标信息的求解和分析算法，对目标结构参数或运动参数进行测量和估计的理论和技术。国内外许多人也把数字图形测量的技术方法称为光线测量或简称光侧。

数字图像测量通过分析目标图像实现测量的目的，属于非接触测量，因而不会对目标的结构特性和运动特性带来任何干扰，测量结果客观、可视、可信。数字图像分析中各种亚像素方法也使得目标的图形定位精度能够达到十分之一甚至百分之一像素的量级，有效的保证了测量结果的精度。由于时间序列图像提供了一维时间轴信息，因此通过对序列图像处理可以实现对测量对象的动态测量，同时还可以做到对被测对象的实时测量、监测、监控等。加之数字图形测量具有实施简易、适用面广等特点，因此这在各种飞行器、车辆、船舶等运动测量中有着非常大的实用价值，并将迎来更大的发展。

但是，由于河界监控存在一定特殊性，直接将现有图像处理系统应用之河界监控中会存在诸多问题，例如：(1)测量结果受水位变化影响，因此图像处理方法中需要针对的测量水位变化，算法过程复杂；(2)监控区域较大，在远距离监控的条件下精度较低。因此，针对性的研发适用于河界监控视觉系统和图像处理方法尤为必要。

发明内容

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种能够监控区域大、能够保证远距离条件下的检测精度且测量过程无需考虑水位变化的河界监控视觉系统和图像处理方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供了一种用于河道监控的下俯式双目视觉系统，包括第一图像采集器和第二图像采集器，所述第一图像采集器和第二图像采集器都倾斜向下俯视待监控的平面区域，所述第一图像采集器的主光轴和第二图像采集器的主光轴相互平行，且由第一图像采集器和第二图像采集器确定的安装平面与第一图像采集器或者第二图像采集器的主光轴相交。

其中，该系统还包括控制器和安装于河道的报警器，所述第一图像采集器和第二图像采集器将采集到的图像信息传送至所述控制器中，所述控制器对所述第一图像采集器和第二图像采集器所采集的图像信息进行处理并根据处理结果判断是否触发所述报警器。

其中，所述第一图像采集器和第二图像采集器均为红外摄像机。

还提供一种基于权利要求上述任一种用于河道监控的下俯式双目视觉系统的图像处理方法：包括：

坐标建立步骤：建立世界坐标xyz和图像坐标XYZ，其中世界坐标xyz即空间三维坐标，图像坐标XYZ是以第一图像采集器的主光轴为Z轴、图像采集镜头水平方向为X轴、图像采集镜头竖直方向为Y轴的直角坐标系；

坐标变换步骤：在拍摄平面区域中确定不少于三个样本点，这些样本点不在同一直线上，实时测量这些样本点在世界坐标系中的坐标值和在图像坐标中的坐标值，据此建立图像坐标与世界坐标的变换关系；

特征点坐标初测步骤：获取第一图像采集器采集到的图像中的特征点的图像坐标，根据图像坐标与世界坐标的变换关系将特征点图像坐标变换为世界坐标，根据特征点的世界坐标计算特征点与基准图像采集器之间的距离值；

误差判断步骤：判断特征点与第一图像采集器之间的距离值是否大于第一阈值，如果否，则以特征点坐标初测步骤所测的世界坐标值作为特征点的世界坐标值，如果是，则跳转至二次测量步骤；

二次测量步骤：获取除第二图像采集器采集到的图像，计算特征点在第一图像采集器采集到的图像中的偏离角度θ₁和在第二图像采集器采集到的图像中的偏离角度θ₂，然后利用交叉定位原理计算出特征点的世界坐标。