RU2009108360A

RU2009108360A - Способ измерения движения видеокамеры относительно поверхности и устройство для его осуществления

Info

Publication number: RU2009108360A
Application number: RU2009108360/28A
Authority: RU
Inventors: Михаил Юрьевич Воробьев (RU); Михаил Юрьевич Воробьев
Original assignee: Михаил Юрьевич Воробьев (RU); Михаил Юрьевич Воробьев
Priority date: 2009-03-10
Filing date: 2009-03-10
Publication date: 2010-09-20
Also published as: US8269833B2; US9115999B2; US20120327240A1; WO2010104413A1; US20120026329A1

Abstract

1. Способ измерения движения видеокамеры относительно поверхности, включающий в себя преобразование изображения участка поверхности в цифровую форму в виде последовательности кадров, коррекцию перспективных искажений каждого кадра, нахождение взаимного положения (сдвига и поворота) для пар соседних кадров, при котором достигается их максимальное взаимное совпадение (корреляция), и измерение величины сдвига и поворота изображения, отличающийся тем, что: !в момент формирования каждого кадра измеряют интервалы времени между кадрами, углы наклона и углы обзора камеры и расстояние от камеры до поверхности; ! для каждого кадра строят его упрощенный макет путем огрубления и фильтрации исходного изображения; ! проводят коррекцию перспективных искажений макетов кадров на основе данных об углах обзора, углах наклона и расстояния от камеры до поверхности; ! проводят поиск взаимного смещения соседних макетов кадров, при котором достигается их максимальное совпадение (взаимная корреляция), с вычислением поправки смещения между этими макетами, вызванной изменением углов наклона камеры во время съемки соответствующих исходных кадров; ! вычисляют фактическое смещение участка поверхности, равное смещению соседних макетов, скорректированному на поправку смещения, вызванную изменением углов наклона камеры. ! 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что упрощенный макет строят, преобразуя цветное изображение в кадр однотонного изображения с градацией серого. ! 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что упрощенный макет строят, преобразуя цветное изображение в однотонное путем выделения одного из цветов изображения или их комби�

Claims

1. Способ измерения движения видеокамеры относительно поверхности, включающий в себя преобразование изображения участка поверхности в цифровую форму в виде последовательности кадров, коррекцию перспективных искажений каждого кадра, нахождение взаимного положения (сдвига и поворота) для пар соседних кадров, при котором достигается их максимальное взаимное совпадение (корреляция), и измерение величины сдвига и поворота изображения, отличающийся тем, что:

в момент формирования каждого кадра измеряют интервалы времени между кадрами, углы наклона и углы обзора камеры и расстояние от камеры до поверхности;

для каждого кадра строят его упрощенный макет путем огрубления и фильтрации исходного изображения;

проводят коррекцию перспективных искажений макетов кадров на основе данных об углах обзора, углах наклона и расстояния от камеры до поверхности;

проводят поиск взаимного смещения соседних макетов кадров, при котором достигается их максимальное совпадение (взаимная корреляция), с вычислением поправки смещения между этими макетами, вызванной изменением углов наклона камеры во время съемки соответствующих исходных кадров;

вычисляют фактическое смещение участка поверхности, равное смещению соседних макетов, скорректированному на поправку смещения, вызванную изменением углов наклона камеры.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что упрощенный макет строят, преобразуя цветное изображение в кадр однотонного изображения с градацией серого.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что упрощенный макет строят, преобразуя цветное изображение в однотонное путем выделения одного из цветов изображения или их комбинации.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что упрощенный макет строят попиксельно, преобразуя однотонное изображение с градацией серого в бинарное изображение путем сравнения величины яркостей пикселей исходного изображения со значением заданного порога.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что упрощенный макет строят, преобразуя инфракрасное изображение в кадр однотонного изображения с градацией серого.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что после съемки кадров, но до построения их макетов производят коррекцию цифрового изображения кадров для компенсации сферической аберрации самой камеры.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что до начала съемки с помощью калибровочной таблицы производят предварительную калибровку камеры, находят поправочные коэффициенты сферической аберрации и используют их для компенсации искажений сферической аберрации.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что поиск взаимного положения (смещения) соседних макетов кадров для достижения их максимальное совпадение (корреляции) производят между частями макетов, одинаковыми по числу и расположению пикселей.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что для макетов, начиная с третьего, поиск взаимного положения (смещения) макетов n и n+1 производят в точке (положении) максимального совпадения пар макетов n и n-1.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что положение максимальной взаимной корреляции макетов вычисляют путем аппроксимации функцией величины корреляции макетов и нахождения корреляционного пика данной функции.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что в качестве аппроксимирующей функции используется параболическая функция.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что при поиске взаимного положения макетов производят поиск величины взаимного линейного сдвига макетов, при котором достигается их максимальная взаимная корреляция.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что при поиске взаимного положения макетов производят поиск величины угла взаимного поворота макетов, при котором достигается их максимальная взаимная корреляция.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно вычисляют текущую относительную скорость взаимного перемещения камеры и поверхности как отношение найденной величины смещения макетов к временному интервалу между съемкой кадров, соответствующих этим макетам.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что при наличии внешних данных об известной скорости взаимного перемещения после вычисления скорости перемещения согласно настоящему способу дополнительно выполняют коррекцию значения расстояния между камерой и поверхностью путем ее умножения на величину отношения величин известной и вычисленной скоростей.

16. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно вычисляют величину смещений камеры относительно поверхности как сумму смещений всех пар макетов.

17. Устройство для измерения движения транспортного средства относительно поверхности, содержащее блок оцифровки видеоизображения (камеру) и блок вычислительной обработки кадров изображения, отличающееся тем, что:

закреплено на подвижной основе (транспортном средстве), способной перемещаться относительно поверхности,

содержит устройство измерения углов наклона камеры к поверхности (инклинометр),

блок вычислительной обработки видеоизображения выполнен с возможностью огрубления и фильтрации изображения и с возможностью вычисления смещения изображения поверхности, вызываемого изменением углов наклона камеры относительно поверхности во время съемки.