[发明专利]一种基于双目可运动摄像机的高分辨率图像获取方法

说明书

本发明提出了一种基于双目可运动摄像机视觉系统的静态目标高分辨率图像获取方法。本发明基于传统立体视觉理论的拓展。本发明通过双目可运动摄像机捕获图像的立体校正结果和视差图，建立目标在两个摄像机坐标系之间的坐标关联，从而确定摄像机的水平和垂直旋转角度；通过离线建立目标区域大小和变焦倍数之间的对应关系，以及在线估计视差可靠度确定摄像机的变焦倍数。本发明可以实现任一摄像机选定视场内目标后，另一个摄像机以高分辨率使该目标处于图像的中心位置，可以应用于交通、安防、人机交互等领域，具有广泛的应用前景和重要的实用价值。

技术领域

本发明涉及一种基于双目可运动摄像机的高分辨率图像获取方法。

背景技术

随着相机制作工艺的完善、机械控制精度的提高以及生产成本的降低，可运动摄像机越来越多的应用于智能监控领域，并且逐渐取代传统的静止相机。可运动摄像机可看作一个内外参数均可变化的静止相机，这些参数包括水平转动(pan)、竖直转动(tilt)以及焦距变化(zoom)，通过调整这些控制参数，可运动摄像机不但可以改变焦距，从而获得同一目标或区域的不同分辨率信息，并且可以改变监控视角，从而获得场景中不同目标或区域的监控信息。从视觉仿生的角度，可运动摄像机的图像采集方式与人眼的转动机制是一致的，人类一般是有目的的对场景进行观察，当场景提供的信息无法满足要求时，人眼会转动一定的角度，聚焦直至获得目标清晰的图像；从数学的角度，图像采集的主动性能够优化视觉模型的推导，并使很多传统视觉中欠定的问题变得适定，或使传统视觉中的非线性问题线性化。综合上述分析可以看出，智能监控系统的发展趋势之一就是使用可运动摄像机。

另一方面，单目可运动摄像机在监控中也存在一定的缺陷：首先是视角单一，当遮挡现象发生的时候，可能出现视觉盲区，从而无法获取盲区内的信息；其次是在没有场景先验知识的情况下，无法获取深度信息，经典的立体视觉需要两个相机，通过视差大小来估计目标的深度；最后是使用单个可运动摄像机往往存在监控视场和目标分辨率之间的矛盾，导致无法同时获取目标运动的全景信息和高分辨率信息。因此，智能监控技术的另一个趋势就是采用两个可运动摄像机。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，利用两个SONY EVI D70P相机构建了双目可运动摄像机视觉系统，并通过引入深度信息，提出了一种基于双目可运动摄像机视觉系统的静态目标高分辨率图像获取方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供一种基于双目可运动摄像机的高分辨率图像获取方法，其包括以下步骤：将两个可运动摄像机表示为Cam-1和Cam-2，设两个可运动摄像机的当前参数为(p₁,t₁,z₁)和(p₂,t₂,z₂)，其对应的观测图像分别为I₁和I₂，并假定Cam-1图像I₁中确定的静态目标区域为估计主动相机Cam-2参数(p'₂,t'₂,z'₂)，使得静态目标区域以高分辨率处于Cam-2图像I₂的中心位置；

(p'₂,t'₂,z'₂)的具体计算过程如下：

(1)利用基于特征点匹配的摄像机标定方法对两个可运动摄像机进行标定，即获得两个摄像机的主点坐标(u₀,v₀)，以及焦距z随zoom参数的变化关系f(z)；

(2)利用球面立体校正算法对两幅图像I₁和I₂进行立体校正，设校正后的图像分别为I_1r和I_2r，此时可获得图像I₁和I_1r，以及I₂和I_2r对应像素点之间的关系，即