CN108020200B - 一种深度测量方法及*** - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种深度测量方法及***，应用于具有可变焦镜头的第一双目相机，方法包括：获得目标物体的当前深度；确定测量当前深度时的焦距为当前焦距；根据预设的深度范围与焦距的对应关系，确定当前参考深度范围所对应的当前参考焦距；判断当前焦距与当前参考焦距是否相同；若相同则确定当前深度为目标物体的目标深度，否则将当前参考焦距确定为当前焦距，按照所确定的当前焦距测量目标物体的当前深度，并返回执行根据预设的深度范围与焦距的对应关系，确定当前参考深度范围所对应的当前参考焦距的步骤。应用本发明实施例提供的方案，能够针对处于不同深度范围的目标物体选用不同的焦距进行测量，提高了目标物体深度测量的精准度。

Description

一种深度测量方法及***
技术领域
本发明涉及视频监控技术领域，特别是涉及一种深度测量方法及***。
背景技术
目前，图像处理技术在人们的日常生活中得到了广泛的应用，例如，人们可以通过对所采集图像进行相关的处理，进而达到测量目标物体的深度的目的。所谓的目标物体的深度，是指目标物体到图像采集设备的镜头所在平面的垂直距离。
由于人的眼睛具有一定的间隙，因此同一物体在人的左眼和右眼上所成的像之间是有位移的，这个位移被称作视差。某种程度上，双目相机中的两个成像器件等同于人的左眼和右眼，因此，同一物体在这两个成像器件上所成的像也有视差；同时，根据成像原理可知，当物体与双目相机之间的深度不同时，所产生的视差也会不同。因此，基于视差与深度之间的关系，现有技术中提供了一种深度测量方案，该方案是基于双目相机的视差原理来实现深度测量的。但是，根据数学推导关系可知，目标物体的深度的测量精度与目标物体的深度的平方成反比关系，也就是说，当目标物体的深度越大时，测量精度越低；反之，当目标物体的深度越小时，测量精度越高。
由以上可见，如何保证各种深度场景下的深度测量的精准度是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种深度测量方法及***，以保证各种深度场景下的深度测量的精准度。
为达到上述目的，本发明实施例公开了一种深度测量方法，应用于具有可变焦镜头的第一双目相机，所述方法包括：
获得待测量的目标物体的当前深度；
确定测量所述当前深度时的焦距为当前焦距；
根据预设的深度范围与焦距的对应关系，确定当前参考深度范围所对应的当前参考焦距；其中，所述当前参考深度范围为当前深度所处的深度范围；
判断当前焦距与当前参考焦距是否相同：若当前焦距与当前参考焦距相同，则确定当前深度为所述目标物体的目标深度，若当前焦距与当前参考焦距不相同，将当前参考焦距确定为当前焦距，按照所确定的当前焦距，测量所述目标物体的当前深度，并返回执行所述根据预设的深度范围与焦距的对应关系，确定当前参考深度范围所对应的当前参考焦距的步骤。
可选的，所述获得待测量的目标物体的当前深度的步骤，包括：
按照所述第一双目相机的预设焦距，测量目标物体的当前深度。
可选的，所述第一双目相机安装在云台上；
所述获得待测量的目标物体的当前深度的步骤，包括：
获得第二双目相机按照固定焦距测量出的目标物体的当前深度；其中，所述第二双目相机安装在所述云台的基座上，且所述第二双目相机为具有定焦镜头的双目相机。
可选的，所述按照所确定的当前焦距，测量所述目标物体的当前深度的步骤，包括：
按照所确定的当前焦距、所述第一双目相机的左右镜头间的实际距离以及所述第一双目相机的视差，测量所述目标物体的当前深度。
可选的，所述第一双目相机的视差是基于双目匹配原理计算得到的。
可选的，在所述左右镜头的焦距相同的情况下，所述按照所确定的当前焦距、所述第一双目相机的左右镜头间的实际距离以及所述第一双目相机的视差，测量所述目标物体的当前深度的步骤，包括：
按照以下表达式，获取所述目标物体的当前深度H：
其中，L为所述第一双目相机的左右镜头间的实际距离，f为所确定出的所述第一双目相机的左右镜头的当前焦距，Δs为第一双目相机的视差。
可选的，所述根据预设的深度范围与焦距的对应关系，确定当前参考深度范围所对应的当前参考焦距的步骤之前，还包括：
获得所述第一双目相机水平移动角度和竖直移动角度；其中，所述水平移动角度和所述竖直移动角度为：利用第一中心像素点与第二中心像素点之间的几何关系，以及图像采集设备与所述第一双目相机之间的位置关系计算得到的水平方向偏移角度和竖直方向偏移角度；所述第一中心像素点为所述目标物体在大视野图像中的图像区域的中心点，所述第二中心像素点为所述大视野图像的中心点；所述图像采集设备为具有大视野范围的设备，所述大视野图像为利用所述图像采集设备所采集到的图像；
按照所述水平移动角度和竖直移动角度，调节所述第一双目相机的拍摄角度，以使得所述第一双目相机在其视野范围内能够定位到所述目标物体。
为达到上述目的，本发明实施例公开了一种深度测量***，所述***包括：
第一双目相机，用于获得待测量的目标物体的当前深度；确定测量所述当前深度时的焦距为当前焦距；根据预设的深度范围与焦距的对应关系，确定当前参考深度范围所对应的当前参考焦距；其中，所述当前参考深度范围为当前深度所处的深度范围；判断当前焦距与当前参考焦距是否相同；若当前焦距与当前参考焦距相同，则确定当前深度为所述目标物体的目标深度，若当前焦距与当前参考焦距不相同，将当前参考焦距确定为当前焦距，按照所确定的当前焦距，测量所述目标物体的当前深度，并返回执行所述根据预设的深度范围与焦距的对应关系，确定当前参考深度范围所对应的当前参考焦距的步骤。
可选的，所述第一双目相机，用于：
按照所述第一双目相机的预设焦距，测量目标物体的当前深度。
可选的，所述第一双目相机安装在云台上，所述深度测量***还包括安装在所述云台基座上、具有定焦镜头的第二双目相机；其中，
所述第一双目相机，用于获得所述第二双目相机按照固定焦距测量出的目标物体的当前深度。
可选的，所述第一双目相机，用于：
按照所确定的当前焦距、所述第一双目相机的左右镜头间的实际距离以及所述第一双目相机的视差，测量所述目标物体的当前深度。
可选的，所述第一双目相机的视差是基于双目匹配原理计算得到的。
可选的，所述第一双目相机，具体用于：
按照以下表达式，获取所述目标物体的当前深度H：
Figure BDA0001137415610000041
其中，L为所述第一双目相机的左右镜头间的实际距离，f为所确定出的所述第一双目相机的左右镜头的当前焦距，Δs为第一双目相机的视差。
可选的，所述***还包括：安装于云台基座上的图像采集设备，所述图像采集设备为具有大视野范围的设备；其中，
所述图像采集设备，用于测量所述第一双目相机待调节的水平移动角度和竖直移动角度；其中，所述水平移动角度和所述竖直移动角度为：利用第一中心像素点与第二中心像素点之间的几何关系，以及所述图像采集设备与所述第一双目相机之间的位置关系计算得到的水平方向偏移角度和竖直方向偏移角度；所述第一中心像素点为所述目标物体在大视野图像中的图像区域的中心点，所述第二中心像素点为所述大视野图像的中心点；所述大视野图像为利用所述图像采集设备所采集到的图像；
所述第一双目相机，用于获得所述水平移动角度和所述竖直移动角度，并按照所述水平移动角度和竖直移动角度，调节所述第一双目相机的拍摄角度，以使得所述第一双目相机在其视野范围内能够定位到所述目标物体。
可选的，所述图像采集设备，具体用于：
获得包含所述目标物体的大视野图像，并确定所述大视野图像中心点；
按照预设的兴趣区域定位规则，从所述大视野图像中定位到目标兴趣区域；
基于预设的兴趣区域中心点确定规则，确定所述目标兴趣区域中心点；
根据所述目标兴趣区域中心点和所述大视野图像中心点，计算所述水平移动角度和所述竖直移动角度。
可选的，所述图像采集设备按照以下表达式，计算所述水平移动角度和所述竖直移动角度：
Figure BDA0001137415610000051
Figure BDA0001137415610000052
其中，Δx为所述目标兴趣区域中心点与所述大视野图像中心点之间的连线在水平方向的投影距离，Δy为所述目标兴趣区域中心点与所述大视野图像中心点之间的连线在竖直方向的投影距离。
可选的，所述***还包括：散斑投射设备，用于在所述目标物体表面形成随机分布的散斑。
本发明实施例提供的一种深度测量方法及***，应用于具有可变焦镜头的第一双目相机。在进行深度测量时，第一双目相机首先获得待测量的目标物体的当前深度；然后确定测量所述当前深度时的焦距为当前焦距；接着根据预设的深度范围与焦距的对应关系，确定当前参考深度范围所对应的当前参考焦距；再判断当前焦距与当前参考焦距是否相同；若当前焦距与当前参考焦距相同，则确定当前深度为所述目标物体的目标深度，若当前焦距与当前参考焦距不相同，将当前参考焦距确定为当前焦距，按照所确定的当前焦距，测量所述目标物体的当前深度，并返回执行所述根据预设的深度范围与焦距的对应关系，确定当前参考深度范围所对应的当前参考焦距的步骤。
需要说明的是，根据数学推导关系可知，目标物体的深度的测量精度除了与目标物体的深度有关外，还与测量该目标物体的第一双目相机的焦距有关，应用本发明实施例提供的方案进行深度测量时，能够针对处于不同深度范围的目标物体选用不同的焦距进行测量，并非采用具有定焦镜头的双目相机进行深度测量，从而降低了目标物体的深度对于测量精度的影响，提高了目标物体深度测量的精准度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种深度测量方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种目标物体与第一双目相机之间的几何关系示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种深度测量方法的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的一种计算水平移动角度和竖直移动角度时的几何关系示意图；
图5为本发明实施例提供的一种深度测量***的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种衍射光学器件的安装示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为保证各种深度场景下的深度测量的准确度，本发明实施例提供了一种深度测量方法及***。
下面先对本发明实施例提供的一种深度测量方法进行下介绍。
本发明实施例提供的一种深度测量方法，应用于具有可变焦镜头的第一双目相机。
需要说明的是，本发明实施例中所涉及到的第一双目相机既可以是一个单独的双目相机，例如，该单独的双目相机可以是具有两个镜头、两个图像传感器和一个图像处理器的整体器件，还可以是由两个单目相机搭建而成的双目相机，本发明实施例并不需要对第一双目相机的具体形式进行限定。
需要说明的是，相机通过透镜可以成像，而透镜是具有焦距的，如果镜头的焦距是可变的，那么这样的镜头就可以称之为变焦镜头。举例而言，单反相机的镜头就是一种常见的可变焦镜头，可以通过旋转镜头外壳上的机械结构来调节镜头的焦距，实现光学变倍拍摄，从而使得相机具有不同的成像特征，例如被拍摄对象的放大、缩小等等。
具体的，图1所示的深度测量方法可以包括以下步骤：
S101：获得待测量的目标物体的当前深度。
需要强调的是，这里所获得的当前深度，仅仅是目标物体的一个初始测量深度，此时获得的当前深度的精度往往不高，所以此时获得的当前深度并不是所要测量的目标物体最终的目标深度，还需要通过后续步骤来获得高精度的目标物体的目标深度。
另外，获得待测量的目标物体的当前深度的方式可以有多种。例如，一种实现方式中，可以按照所述第一双目相机的预设焦距，测量目标物体的当前深度。
需要说明的是，由于第一双目相机为具有可变焦镜头的双目相机，因此，在利用该第一双目相机进行深度测量时需要预先设定一个焦距，本发明实施例并不需要对该预设焦距的数值进行限定，本领域内的技术人员需要根据实际应用中的具体情况进行设置，例如，可以根据实际测量经验设置该第一双目相机的焦距，等等。
又如，另一种实现方式中，所述第一双目相机安装在云台上；相应的，所述第一双目相机可以获得第二双目相机按照固定焦距测量出的目标物体的当前深度；其中，所述第二双目相机安装在所述云台的基座上，且所述第二双目相机为具有定焦镜头的双目相机。
需要说明的是，本发明实施例中所涉及到的第二双目相机既可以是一个单独的双目相机，例如，该单独的双目相机可以是具有两个镜头、两个图像传感器和一个图像处理器的整体器件，还可以是由两个单目相机搭建而成的双目相机，本发明实施例也不需要对第二双目相机的具体形式进行限定。
需要说明的是，该实现方式中可以利用具有定焦镜头的第二双目相机来测量目标物体的当前深度(即初始测量深度)，然后第一双目相机可以获得由第二双目相机测量得到的当前深度。
由上述两种实现方式可见，前者不需要额外增加硬件设备，而后者需要增加第二双目相机，但是需要说明的是，双目相机的视野范围往往会随着焦距的变大而变小，因此，在遇到无法在第一双目相机的视野范围内定位到目标物体的问题时，可以通过对第一双目相机的拍摄角度进行调节来解决该问题，而由于第二双目相机视野范围通常较大，因此，借助于具有定焦镜头的第二双目相机进行目标物体所在区域的确定，不容易遇到无法在视野范围内定位到目标物体的问题。因此，需要根据实际应用中的具体情况选择合适的实现方式进行目标物体的初始测量深度的测量。
需要强调的是，上述获得待测量的目标物体的当前深度的具体方式仅仅作为示例，并不应该构成对本发明实施例的限定。
S102：确定测量所述当前深度时的焦距为当前焦距。
具体的，在第一双目相机获得目标物体的当前深度(即初始测量深度)时，可以相应的获得测量该初始测量深度时的焦距，需要说明的是，本步骤中可以将测量该目标物体的当前深度(即初始测量深度)时的焦距确定为当前焦距，具体的，当利用第一双目相机测量获得初始测量深度时，对应的当前焦距为测量该初始测量深度时的预设焦距，当利用第二双目相机测量该初始测量深度时，对应的当前焦距为第二双目相机的定焦镜头对应的固定焦距。
另外，对于利用第一双目相机获得初始测量深度的情况而言，测量该初始测量深度时的预设焦距是预先设置的一个焦距数值，例如，可以是本领域内的技术人员根据实际测量经验值而设置的焦距数值，还需要说明的是，本发明实施例并不需要对该预设焦距的具体数值进行限定。
S103：根据预设的深度范围与焦距的对应关系，确定当前参考深度范围所对应的当前参考焦距；其中，所述当前参考深度范围为当前深度所处的深度范围。
需要说明的是，本步骤预先针对不同的深度场景划分出不同的参考深度范围，并且针对每一参考深度范围设置一个参考焦距与该参考深度范围相对应。当然，本发明实施例并不需要对参考深度范围的划分方式进行限定，如不需要对参考深度范围的数量以及深度范围的大小进行限定，也不需要对每一参考深度范围对应的参考焦距的具体数值进行限定，本领域内的技术人员可以根据实际应用中的具体情况进行合理的设置，如可以根据实际测量经验设置每一参考深度范围所对应的参考焦距的具体数值。
具体的，在第一双目相机获得针对目标物体的当前深度以及与该深度对应的当前焦距后，可以根据预设的深度范围与焦距的关系，来确定该当前深度所对应的当前参考焦距，以便后续根据所确定出的当前参考焦距进行处理。
具体的，这里的当前参考深度范围指的是当前深度所处的深度范围，需要说明的是，这里的当前深度可以是将第一双目相机获得的初始测量深度所确定为的当前深度，还可以是对第一双目相机的可变焦镜头的焦距进行调节后再次测量得到的当前深度(非初始测量深度)。
S104：判断当前焦距与当前参考焦距是否相同：若当前焦距与当前参考焦距相同，则执行步骤S105，若当前焦距与当前参考焦距不相同，则执行步骤S106。
具体的，根据预设的深度范围与焦距的对应关系，确定出当前深度对应的当前参考深度范围所对应的当前参考焦距之后，需要将当前参考焦距与测量该当前深度时的当前焦距进行比较，以便后续步骤根据比较结果来得到针对目标物体的目标深度。
S105：确定当前深度为所述目标物体的目标深度。
具体的，在判断当前焦距与当前参考焦距相同的情况下，可以直接将该当前焦距对应的当前深度确定为目标物体的目标深度。
S106：将当前参考焦距确定为当前焦距，按照所确定的当前焦距，测量所述目标物体的当前深度，并返回步骤S103继续执行所述根据预设的深度范围与焦距的对应关系，确定当前参考深度范围所对应的当前参考焦距的步骤。
具体的，在判断当前焦距与当前参考焦距不相同的情况下，不能直接将当前深度确定为目标物体的目标深度，还需要将当前参考焦距确定为当前焦距，并且，该第一双目相机还需要按照所确定出的当前焦距，再次测量该目标物体的当前深度，然后第一双目相机需要根据该再次测量得到的当前深度确定与其对应的当前参考焦距，并再次执行判断此时的当前参考焦距与当前焦距是否相同的步骤，直至判断结果为相同时，按照步骤S105的方式来获得该目标物体的目标深度。
需要说明的是，从步骤S103至步骤S106可以看出，这是一个循环的过程，在此过程中，通过当前焦距与当前参考焦距之间的比较，来调节测量该目标物体的当前深度时所对应的当前焦距，直至该当前焦距与该当前参考焦距相同，又由于每一参考深度范围所对应的参考焦距通常是按照较高的测量精度来预先设置的，因此，在当前焦距与当前参考焦距相同的情况下，按照当前焦距所测量出的当前深度的测量精度相应的较高，能够满足测量需要，因此，可以将此时的当前深度确定为目标物体对应的目标深度。
还需要说明的是，这里提及的第一双目相机可以安装于可调节相机的拍摄角度的云台之上，这样，当调节第一双目相机的焦距而带来视野范围变小时，可以通过转动云台实现相机的拍摄角度的调整，从而使得能够在第一双目相机的视野范围内定位到该目标物体。当然，这里所列举的云台仅仅是举例说明，并不应该构成对本发明的限定。
作为本发明实施例的一种具体实现方式，可以按照所确定的当前焦距、所述第一双目相机的左右镜头间的实际距离以及所述第一双目相机的视差，测量所述目标物体的当前深度。一种实现方式中，所述第一双目相机的视差是基于双目匹配原理计算得到的。需要说明的是，这里提及的基于双目匹配原理计算得到第一双目相机的视差的方式仅仅作为示例，并不应该构成对计算视差的具体方式的限定。
更为具体的，根据图2所示的几何关系，可以得到如下表达式，并且可以按照如下表达式来测量所述目标物体的当前深度H：
Figure BDA0001137415610000101
其中，L为所述第一双目相机的左右镜头间的实际距离，f为所确定出的所述第一双目相机的左右镜头的当前焦距，Δs为第一双目相机的视差，Δs为sl与sr之和，sl为目标物体在第一双目相机的左相机上的成像点与左相机所采集图像的图像中心点之间的距离，sl为目标物体在第一双目相机的右相机上的成像点与右相机所采集图像的图像中心点之间的距离。
需要说明的是，上述列举的表达式为根据几何关系推导得到的，本发明实施例并不需要对测量该目标物体的当前深度的具体方式进行限定，本领域内的技术人员需要根据实际应用中的具体情况进行合理的设置。
相应的，可以根据对上述表达式求一阶导数的方式来获得第一双目相机测量当前深度的绝对误差，其一阶导数表达式如下：
从上述绝对误差表达式可以看出，测量目标物体时的绝对误差正比于该目标物体的深度，反比于测量该深度时第一双目相机对应的焦距。具体的，一方面，当测量深度越大时，绝对误差的数值也就也大，相应的，目标物体的深度的测量精度也就越低；另一方面，当测量目标物体的深度时第一双目相机所对应的焦距数值越大时，绝对误差的数值也就越小，相应的，目标物体的深度的测量精度也就越高。
需要强调的是，图2所示几何关系推导出的目标物体的当前深度的测量表达式、以及对该当前深度的测量表达式求一阶导数的表达式仅仅作为示例，并不应该构成对本发明实施例的限定。
由以上可见，根据数学推导关系可知，目标物体的深度的测量精度除了与目标物体的深度有关外，还与测量该目标物体的第一双目相机的焦距有关，应用本发明实施例提供的方案进行深度测量时，能够针对处于不同深度范围的目标物体选用不同的焦距进行测量，并非采用具有定焦镜头的双目相机进行深度测量，从而降低了目标物体的深度对于测量精度的影响，提高了目标物体深度测量的精准度。
如图3所示，在图1所示方法实施例的基础之上，在步骤S103根据预设的深度范围与焦距的对应关系，确定当前参考深度范围所对应的当前参考焦距的步骤之前，还可以包括以下步骤：
S107：获得所述第一双目相机水平移动角度和竖直移动角度。
其中，如图4所示，所述水平移动角度和所述竖直移动角度为：利用第一中心像素点与第二中心像素点之间的几何关系，以及图像采集设备与所述第一双目相机之间的位置关系计算得到的水平方向偏移角度和竖直方向偏移角度；所述第一中心像素点为所述目标物体在大视野图像中的图像区域的中心点，所述第二中心像素点为所述大视野图像的中心点；所述图像采集设备为具有大视野范围的设备，所述大视野图像为利用所述图像采集设备所采集到的图像。
这里提及的图像采集设备可以是安装于云台基座上的、具有固定焦距的第二双目相机，还可以是安装于云台基座上的单目相机，需要说明的是，本发明实施例并不需要对图像采集设备的具体形式进行限定。在本发明的一个实施例中，第二双目相机或单目相机需要具备较大的视野，以便能够在所拍摄的大视野图像中定位到该目标物体对应的图像区域。例如，该云台基座上的图像采集设备可以是一个具有广角镜头的单目相机。
S108：按照所述水平移动角度和竖直移动角度，调节所述第一双目相机的拍摄角度，以使得所述第一双目相机在其视野范围内能够定位到所述目标物体。
根据相机成像原理可知，在图像传感器的靶面大小不变的情况下，可变焦镜头的焦距越大，相机所能拍摄的视野范围越小。因此，当通过增大可变焦镜头的焦距来提高目标物体的深度的测量精度的同时，还需要考虑视野范围变小所带来的无法在视野范围内定位到目标物体的问题。
还需要说明的是，本发明实施例并不限定步骤S101-S102与步骤S107-S108的先后执行顺序，具体的，可以在步骤S101-S102之前执行步骤S107-S108，也可以在步骤S101-S102之后执行步骤S107-S108。
由步骤S107和S108可见，在利用第一双目相机测量目标物体的当前深度时，可以先获得第一双目相机偏离目标物体的中心点的水平方向偏移角度(即图4中的θx)和竖直方向偏移角度(即图4中的θy)，然后按照所获得的水平移动角度和竖直移动角度来调节第一双目相机，从而使得该第一双目相机能够在视野范围内定位到该目标物体。可见，应用图3所示方法实施例提供的方案进行深度测量时，除了具备图1所示方法实施例的全部优点之外，还能够解决由于第一双目相机的视野范围变小所带来的无法在其视野范围内定位到目标物体的问题。
相应于上述方法实施例，本发明实施例还提供了一种深度测量***。
下面再对本发明实施例提供的深度测量***进行下介绍。
本发明实施例提供的一种深度测量***可以包括：第一双目相机，用于获得待测量的目标物体的当前深度；确定测量所述当前深度时的焦距为当前焦距；根据预设的深度范围与焦距的对应关系，确定当前参考深度范围所对应的当前参考焦距；其中，所述当前参考深度范围为当前深度所处的深度范围；判断当前焦距与当前参考焦距是否相同；若当前焦距与当前参考焦距相同，则确定当前深度为所述目标物体的目标深度，若当前焦距与当前参考焦距不相同，将当前参考焦距确定为当前焦距，按照所确定的当前焦距，测量所述目标物体的当前深度，并返回执行所述根据预设的深度范围与焦距的对应关系，确定当前参考深度范围所对应的当前参考焦距的步骤。
需要说明的是，根据数学推导关系可知，目标物体的深度的测量精度除了与目标物体的深度有关外，还与测量该目标物体的第一双目相机的焦距有关，应用本发明实施例提供的方案进行深度测量时，能够针对处于不同深度范围的目标物体选用不同的焦距进行测量，并非采用具有定焦镜头的双目相机进行深度测量，从而降低了目标物体的深度对于测量精度的影响，提高了目标物体深度测量的精准度。
具体的，所述第一双目相机，用于：
按照所述第一双目相机的预设焦距，测量目标物体的当前深度。
一种实现方式中，如图5所示，所述第一双目相机安装在云台上，所述深度测量***还包括安装在所述云台基座上、具有定焦镜头的第二双目相机；其中，所述第一双目相机，用于获得所述第二双目相机按照固定焦距测量出的目标物体的当前深度。
需要说明的是，本发明实施例中所涉及到的第一双目相机、第二双目相机既可以是一个单独的双目相机，还可以是由两个单目相机搭建而成的双目相机，本发明实施例并不需要对第一双目相机、第二双目相机的具体形式进行限定。
具体的，所述第一双目相机，用于：
按照所确定的当前焦距、所述第一双目相机的左右镜头间的实际距离以及所述第一双目相机的视差，测量所述目标物体的当前深度。其中，所述第一双目相机的视差是基于双目匹配原理计算得到的。
一种实现方式中，所述第一双目相机，具体用于：
按照以下表达式，获取所述目标物体的当前深度H：
Figure BDA0001137415610000131
其中，L为所述第一双目相机的左右镜头间的实际距离，f为所确定出的所述第一双目相机的左右镜头的当前焦距，Δs为第一双目相机的视差。
具体的，所述***还可以包括安装于云台基座上的图像采集设备，所述图像采集设备为具有大视野范围的设备。
需要说明的是，上述提及的安装于云台基座上的图像采集设备，可以为一个单独的单目相机，还可以是第二双目相机，本发明实施例并不需要对图像采集设备的具体形式进行限定，本领域内的技术人员需要根据实际应用中的具体情况进行合理的设置。例如，该图像采集设备可以是一个具有广角镜头的单目相机。
其中，所述图像采集设备，用于测量所述第一双目相机待调节的水平移动角度和竖直移动角度。
其中，所述水平移动角度和所述竖直移动角度为：利用第一中心像素点与第二中心像素点之间的几何关系，以及所述图像采集设备与所述第一双目相机之间的位置关系计算得到的水平方向偏移角度和竖直方向偏移角度；所述第一中心像素点为所述目标物体在大视野图像中的图像区域的中心点，所述第二中心像素点为所述大视野图像的中心点；所述大视野图像为利用所述图像采集设备所采集到的图像。
所述第一双目相机，用于获得所述水平移动角度和所述竖直移动角度，并按照所述水平移动角度和竖直移动角度，调节所述第一双目相机的拍摄角度，以使得所述第一双目相机在其视野范围内能够定位到所述目标物体。
作为本发明实施例的一种具体实现方式，所述图像采集设备，具体用于：
(1)获得包含所述目标物体的大视野图像，并确定所述大视野图像中心点。
具体的，通过图像采集设备，可以获得一幅包含目标物体的大视野图像，根据该大视野图像的图像大小，可以确定出大视野图像的中心点，需要说明的是，该中心点的计算仅与大视野图像的图像大小有关，并不受大视野图像的图像内容的影响。
(2)按照预设的兴趣区域定位规则，从所述大视野图像中定位到目标兴趣区域。
一种实现方式中，可以基于目标物体的图像特征来定位该目标物体在大视野图像中对应的目标兴趣区域，例如，可以基于人脸特征定位大视野图像中的人脸图像区域，还可以基于车辆特征来定位大视野图像中的车辆图像区域，等等。需要说明的是，上述列举的定位目标兴趣区域的具体方式仅仅作为示例，并不应该构成对本发明实施例的限定。
(3)基于预设的兴趣区域中心点确定规则，确定所述目标兴趣区域中心点。
一种实现方式中，可以将该目标兴趣区域对应的最小外接矩形的中心点确定为该目标兴趣区域的中心点，还可以通过随机算法来随机选取一个像素点并将其确定为目标兴趣区域的中心点。需要说明的是，上述列举的确定目标兴趣区域中心点的方式仅仅作为示例，并不应该构成对本发明实施例的限定。
(4)根据所述目标兴趣区域中心点和所述大视野图像中心点，计算所述水平移动角度和所述竖直移动角度。
具体的，所述图像采集设备可以按照以下表达式，计算所述水平移动角度和所述竖直移动角度：
Figure BDA0001137415610000152
其中，Δx为所述目标兴趣区域中心点与所述大视野图像中心点之间的连线在水平方向的投影距离，Δy为所述目标兴趣区域中心点与所述大视野图像中心点之间的连线在竖直方向的投影距离。
如图5所示，作为本发明的另一种具体实现方式，所述***还可以包括：散斑投射设备，用于在所述目标物体表面形成随机分布的散斑。
一种实现方式中，如图6所示，上述的散斑投射设备可以包括：红外激光发射器、衍射光学元件和变焦镜头。红外激光发射器发射的红外光线经过衍射光学元件，在目标物体的表面形成随机分布的散斑。该散斑投射设备可以位于第一双目相机的附近。
相应的，第一双目相机除了可以接收可见光之外，还需要具有接收红外光的功能。
该散斑投射设备的衍射光学元件可以安装于红外激光发射器的前方，该散斑投射设备的变焦镜头可以安装于该衍射光学元件的前方。这样，当红外激光发射器向外发射红外光或红外激光时，能够使所发射出的红外光或红外激光打在该衍射光学元件上并发生衍射，从而形成具有一定发射角度的散斑再向外发射；通过安装于该衍射光学元件前方的变焦镜头，可以实现对所形成的散斑的出射角的调节，进而使得散斑的出射角与第一双目相机的视场角相匹配，调节散斑的覆盖范围，从而实现对散斑覆盖范围内的目标物体的纹理的附加。
本发明实施例中所提供的目标物体的深度的测量方法是基于目标物体的视差与深度之间的几何关系来进行的，而目标物体的视差可以通过双目匹配算法计算得到的，具体的，可以通过第一双目相机的左右相机所拍摄出的左右图像中的目标物体的匹配进行运算。目前，双目匹配算法可以分为全局匹配算法和局部匹配算法两大类，相对于全局匹配算法而言，局部匹配算法的运算复杂度低、实现简单，但是，对于所拍摄图像中纹理较少的图像区域而言，常常会遇到左右图像中的目标物体匹配不成功的问题。由此可见，当上述深度测量***中安装有散斑投射设备之后，可以在目标物体表面形成随机分布的散斑，进而增加了所拍摄图像中目标物体对应的图像区域的纹理，有利于提高第一双目相机所拍摄的左右图像中目标物体匹配的成功率和准确率。
对于***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，这里所称的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (17)

1.一种深度测量方法，其特征在于，应用于具有可变焦镜头的第一双目相机，所述方法包括：
获得包含目标物体的大视野图像，并确定所述大视野图像的中心点，所述大视野图像为利用图像采集设备所采集到的图像，所述图像采集设备为不同于所述第一双目相机的具有大视野范围的设备；
按照预设的兴趣区域定位规则，从所述大视野图像中定位到目标兴趣区域，所述目标兴趣区域由基于目标物体的图像特征在所述大视野图像中定位目标物体得到；
获得待测量的目标物体的当前深度，所述当前深度为所述第一双目相机测量得到的；
确定测量所述当前深度时的焦距为当前焦距；
根据预设的深度范围与焦距的对应关系，确定当前参考深度范围所对应的当前参考焦距；其中，所述当前参考深度范围为当前深度所处的深度范围；
判断当前焦距与当前参考焦距是否相同：
若当前焦距与当前参考焦距相同，则确定当前深度为所述目标物体的目标深度；若当前焦距与当前参考焦距不相同，将当前参考焦距确定为所述第一双目相机的当前焦距，按照所确定的当前焦距，测量所述目标物体的当前深度，并返回执行所述根据预设的深度范围与焦距的对应关系，确定当前参考深度范围所对应的当前参考焦距的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得待测量的目标物体的当前深度的步骤，包括：
按照所述第一双目相机的预设焦距，测量目标物体的当前深度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一双目相机安装在云台上；
所述获得待测量的目标物体的当前深度的步骤，包括：
获得第二双目相机按照固定焦距测量出的目标物体的当前深度，其中，所述第二双目相机安装在所述云台的基座上，且所述第二双目相机为具有定焦镜头的双目相机。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照所确定的当前焦距，测量所述目标物体的当前深度的步骤，包括：
按照所确定的当前焦距、所述第一双目相机的左右镜头间的实际距离以及所述第一双目相机的视差，测量所述目标物体的当前深度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一双目相机的视差是基于双目匹配原理计算得到的。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述左右镜头的焦距相同的情况下，所述按照所确定的当前焦距、所述第一双目相机的左右镜头间的实际距离以及所述第一双目相机的视差，测量所述目标物体的当前深度的步骤，包括：
按照以下表达式，获取所述目标物体的当前深度
Figure 361065DEST_PATH_IMAGE002
：
Figure 543785DEST_PATH_IMAGE004
，
其中，
Figure 651418DEST_PATH_IMAGE006
为所述第一双目相机的左右镜头间的实际距离，
Figure 312207DEST_PATH_IMAGE008
为所确定出的所述第一双目相机的左右镜头的当前焦距，
Figure 595420DEST_PATH_IMAGE010
为第一双目相机的视差。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设的深度范围与焦距的对应关系，确定当前参考深度范围所对应的当前参考焦距的步骤之前，还包括：
获得所述第一双目相机水平移动角度和竖直移动角度；其中，所述水平移动角度和所述竖直移动角度为：利用第一中心像素点与第二中心像素点之间的几何关系，以及图像采集设备与所述第一双目相机之间的位置关系计算得到的水平方向偏移角度和竖直方向偏移角度；所述第一中心像素点为所述目标物体在大视野图像中的图像区域的中心点，所述第二中心像素点为所述大视野图像的中心点；所述图像采集设备为具有大视野范围的设备，所述大视野图像为利用所述图像采集设备所采集到的图像；
按照所述水平移动角度和竖直移动角度，调节所述第一双目相机的拍摄角度，以使得所述第一双目相机在其视野范围内能够定位到所述目标物体。
8.一种深度测量***，其特征在于，所述***包括：
安装于云台基座上的图像采集设备，所述图像采集设备为不同于第一双目相机的具有大视野范围的设备，所述图像采集设备，用于通过预设的图像采集设备获得包含目标物体的大视野图像，并确定所述大视野图像的中心点，按照预设的兴趣区域定位规则，从所述大视野图像中定位到目标兴趣区域，所述目标兴趣区域由基于目标物体的图像特征在所述大视野图像中定位目标物体得到；
第一双目相机，用于获得待测量的目标物体的当前深度；确定测量所述当前深度时的焦距为当前焦距；根据预设的深度范围与焦距的对应关系，确定当前参考深度范围所对应的当前参考焦距；其中，所述当前参考深度范围为当前深度所处的深度范围；判断当前焦距与当前参考焦距是否相同；若当前焦距与当前参考焦距相同，则确定当前深度为所述目标物体的目标深度，若当前焦距与当前参考焦距不相同，将当前参考焦距确定为所述第一双目相机的当前焦距，按照所确定的当前焦距，测量所述目标物体的当前深度，并返回执行所述根据预设的深度范围与焦距的对应关系，确定当前参考深度范围所对应的当前参考焦距的步骤。
9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述第一双目相机，用于：
按照所述第一双目相机的预设焦距，测量目标物体的当前深度。
10.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述第一双目相机安装在云台上，所述深度测量***还包括安装在所述云台基座上、具有定焦镜头的第二双目相机；其中，
所述第一双目相机，用于获得所述第二双目相机按照固定焦距测量出的目标物体的当前深度。
11.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述第一双目相机，用于：
按照所确定的当前焦距、所述第一双目相机的左右镜头间的实际距离以及所述第一双目相机的视差，测量所述目标物体的当前深度。
12.根据权利要求11所述的***，其特征在于，所述第一双目相机的视差是基于双目匹配原理计算得到的。
13.根据权利要求11所述的***，其特征在于，所述第一双目相机，具体用于：
按照以下表达式，获取所述目标物体的当前深度
Figure 11358DEST_PATH_IMAGE002
：
Figure 481654DEST_PATH_IMAGE004
，
其中，
Figure 946133DEST_PATH_IMAGE006
为所述第一双目相机的左右镜头间的实际距离，
Figure 208487DEST_PATH_IMAGE008
为所确定出的所述第一双目相机的左右镜头的当前焦距，
Figure 405113DEST_PATH_IMAGE010
为第一双目相机的视差。
14.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述***还包括：安装于云台基座上的图像采集设备，所述图像采集设备为具有大视野范围的设备；其中，
所述图像采集设备，用于测量所述第一双目相机待调节的水平移动角度和竖直移动角度；其中，所述水平移动角度和所述竖直移动角度为：利用第一中心像素点与第二中心像素点之间的几何关系，以及所述图像采集设备与所述第一双目相机之间的位置关系计算得到的水平方向偏移角度和竖直方向偏移角度；所述第一中心像素点为所述目标物体在大视野图像中的图像区域的中心点，所述第二中心像素点为所述大视野图像的中心点；所述大视野图像为利用所述图像采集设备所采集到的图像；
所述第一双目相机，用于获得所述水平移动角度和所述竖直移动角度，并按照所述水平移动角度和竖直移动角度，调节所述第一双目相机的拍摄角度，以使得所述第一双目相机在其视野范围内能够定位到所述目标物体。
15.根据权利要求14所述的***，其特征在于，所述图像采集设备，具体用于：
获得包含所述目标物体的大视野图像，并确定所述大视野图像中心点；
按照预设的兴趣区域定位规则，从所述大视野图像中定位到目标兴趣区域；
基于预设的兴趣区域中心点确定规则，确定所述目标兴趣区域中心点；
根据所述目标兴趣区域中心点和所述大视野图像中心点，计算所述水平移动角度和所述竖直移动角度。
16.根据权利要求15所述的***，其特征在于，所述图像采集设备按照以下表达式，计算所述水平移动角度和所述竖直移动角度：
Figure DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
为所述目标兴趣区域中心点与所述大视野图像中心点之间的连线在水平方向的投影距离，为所述目标兴趣区域中心点与所述大视野图像中心点之间的连线在竖直方向的投影距离。
17.根据权利要求8-16中任一项所述的***，其特征在于，所述***还包括：
散斑投射设备，用于在所述目标物体表面形成随机分布的散斑。
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