CN109764858B - 一种基于单目相机的摄影测量方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于单目相机的摄影测量方法及***。该摄影测量方法包括：标定所述单目相机采集的二维图像的宽度和高度，所述单目相机的垂直视场角、水平视场角和光轴俯仰角，以及，所述单目相机连续两次采集所述二维图像的过程中所述检测载体移动的距离；控制所述检测载体移动，且采用所述单目相机采集第一二维图像和第二二维图像；获取所述待测目标对应的像素点在所述第一二维图像中的第一二维图像坐标，以及，所述待测目标对应的像素点在所述第二二维图像中的第二二维图像坐标；计算得到所述待测目标在空间环境中的位置。本发明不需要明确参照物即可准确得到单目相机视野内任意目标的空间位置，应用场景较广泛。

Description

一种基于单目相机的摄影测量方法及***

技术领域

本发明涉及道路测量技术领域，尤其涉及一种基于单目相机的摄影测量方法及***。

背景技术

基于单目视觉的摄影测量技术具有***结构简单、实时性好、体积小、成本低等优点，在诸多领域具有较大的实用价值。现有基于单目视觉的摄影测量方法主要有数学回归建模法、逆透视坐标变换法、几何投影推导法等。现有技术的基于单目视觉的摄影测量方法必须确定目标所在的平面(例如，路面)，并通过预先标定的方式获得单目相机与此平面的垂直距离，从而可在此基础上研究目标的物像关系。但是，在实际检测的过程中，很多目标是难以找到其所在平面的，且不同目标在垂直方向上与单目相机的距离并不确定，例如，道路上方的交通标志牌、房间墙壁上悬挂的壁灯等，从而使得现有技术的基于单目视觉的摄影测量方法的应用受到限制。

发明内容

本发明实施例提供一种基于单目相机的摄影测量方法及***，以解决现有技术的基于单目相机进行目标的位置测定的方法的应用受到限制的问题。

第一方面，提供一种基于单目相机的摄影测量方法，用于可移动的检测载体，所述检测载体的前部安装有单目相机，所述单目相机的镜头对着路面，且与所述路面之间具有夹角，所述方法包括：标定所述单目相机采集的二维图像的宽度和高度，所述单目相机的垂直视场角、水平视场角和光轴俯仰角，以及，所述单目相机连续两次采集所述二维图像的过程中所述检测载体移动的距离；控制所述检测载体移动，且采用所述单目相机采集第一二维图像和第二二维图像，其中，所述第一二维图像和所述第二二维图像为所述单目相机连续两次采集的二维图像，且所述第一二维图像和所述第二二维图像均包含待测目标；获取所述待测目标对应的像素点在所述第一二维图像中的第一二维图像坐标，以及，所述待测目标对应的像素点在所述第二二维图像中的第二二维图像坐标；根据所述待测目标对应的像素点的所述第一二维图像坐标和所述第二二维图像坐标，所述第一二维图像的宽度和高度，所述单目相机的垂直视场角、水平视场角和光轴俯仰角，以及，在采集所述第一二维图像和所述第二二维图像的过程中所述检测载体移动的距离，计算得到所述待测目标在空间环境中的位置。

第二方面，提供一种基于单目相机的摄影测量方法，包括：采用前述的摄影测量方法测量第一待测目标和第二待测目标在空间环境中的位置，其中，所述第一待测目标在空间环境中的位置为所述第一待测目标在第三空间坐标系中的坐标，所述第二待测目标在空间环境中的位置为所述第二待测目标在第四空间坐标系中的坐标；判断所述第三空间坐标系和所述第四空间坐标系是否为同一空间坐标系；若所述第三空间坐标系和所述第四空间坐标系为同一空间坐标系，则根据所述第一待测目标在所述第三空间坐标系中的坐标，以及，所述第二待测目标在所述第四空间坐标系中的坐标，计算得到所述第一待测目标和所述第二待测目标之间的距离。

第三方面，提供一种基于单目相机的摄影测量***，用于可移动的检测载体，所述检测载体的前部安装有单目相机，所述单目相机的镜头对着路面，且与所述路面之间具有夹角，所述***包括：标定模块，用于标定所述单目相机采集的二维图像的宽度和高度，所述单目相机的垂直视场角、水平视场角和光轴俯仰角，以及，所述单目相机连续两次采集所述二维图像的过程中所述检测载体移动的距离；采集模块，用于控制所述检测载体移动，且采用所述单目相机采集第一二维图像和第二二维图像，其中，所述第一二维图像和所述第二二维图像为所述单目相机连续两次采集的二维图像，且所述第一二维图像和所述第二二维图像均包含待测目标；获取模块，用于获取所述待测目标对应的像素点在所述第一二维图像中的第一二维图像坐标，以及，所述待测目标对应的像素点在所述第二二维图像中的第二二维图像坐标；第一计算模块，用于根据所述待测目标对应的像素点的所述第一二维图像坐标和所述第二二维图像坐标，所述第一二维图像的宽度和高度，所述单目相机的垂直视场角、水平视场角和光轴俯仰角，以及，在采集所述第一二维图像和所述第二二维图像的过程中所述检测载体移动的距离，计算得到所述待测目标在空间环境中的位置。

第四方面，提供一种基于单目相机的摄影测量***，包括：测量模块，用于采用前述的摄影测量方法测量第一待测目标和第二待测目标在空间环境中的位置，其中，所述第一待测目标在空间环境中的位置为所述第一待测目标在第三空间坐标系中的坐标，所述第二待测目标在空间环境中的位置为所述第二待测目标在第四空间坐标系中的坐标；判断模块，用于判断所述第三空间坐标系和所述第四空间坐标系是否为同一空间坐标系；第二计算模块，用于若所述第三空间坐标系和所述第四空间坐标系为同一空间坐标系，则根据所述第一待测目标在所述第三空间坐标系中的坐标，以及，所述第二待测目标在所述第四空间坐标系中的坐标，计算得到所述第一待测目标和所述第二待测目标之间的距离。

本发明实施例，可以不需要明确参照物即可准确得到单目相机视野内任意待测目标的空间位置，应用场景较广泛；无论两待测目标是否同时呈现在同一时刻的单目相机采集的视觉图像中，均可测定两待测目标的准确的位置关系。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一优选实施例的基于单目相机的摄影测量方法的流程图；

图2是本发明一优选实施例的基于单目相机的摄影测量方法的应用场景的示意图；

图3是本发明一优选实施例的投影模型的示意图；

图4是本发明一优选实施例的投影模型的投影平面的示意图；

图5是本发明一优选实施例的y轴方向的投影模型的示意图；

图6是本发明一优选实施例的x轴方向的投影模型的示意图；

图7是本发明一优选实施例的第一物理平面坐标系和第一空间坐标系的坐标原点之间的几何关系的示意图；

图8是本发明一优选实施例采集的第一二维图像和第二二维图像的示意图；

图9是本发明另一优选实施例的基于单目相机的摄影测量方法的流程图；

图10是本发明一优选实施例的基于单目相机的摄影测量***的结构框图；

图11是本发明另一优选实施例的基于单目相机的摄影测量***的结构框图。

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作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明一优选的实施例公开一种基于单目相机的摄影测量方法。该方法是一种目标的位置的测量方法。该方法用于可移动的检测载体。例如，该检测载体可以是汽车、轨道列车等等。该检测载体的前部安装有单目相机。具体的，单目相机通过刚性结构固定在检测载体上。单目相机的镜头应对着路面，且与路面之间具有夹角，即单目相机的光轴与路面具有确定的夹角，且保证检测载体行驶过程中，单目相机的光轴在路面上的投影的连线与检测载体的直线移动方向平行，从而使得该单目相机可以采集检测载体的行驶前方的路面及路面物体的图像。

如图1所示，该方法包括如下的步骤：

步骤S101：标定单目相机采集的二维图像的宽度和高度，单目相机的垂直视场角、水平视场角和光轴俯仰角，以及，单目相机连续两次采集二维图像的过程中检测载体移动的距离。

二维图像的宽度即二维图像在水平方向上的尺寸，可用像素表示。二维图像的高度即二维图像在竖直方向上的尺寸，可用像素表示。二维图像的宽度和高度一般由单目相机的分辨率决定。单目相机的垂直视场角、水平视场角和光轴俯仰角可通过现有方法由单目相机的安装参数确定。其中，光轴俯仰角指的是单目相机的光轴与经过单目相机中心且垂直于路面的直线的夹角。单目相机连续两次采集二维图像的过程中检测载体移动的距离可通过在检测载体上设置距离传感器得到。

步骤S102：控制检测载体移动，且采用单目相机采集第一二维图像和第二二维图像。

应当理解的是，检测载体的移动为直线移动。第一二维图像和第二二维图像为单目相机连续两次采集的二维图像，且第一二维图像和第二二维图像均包含待测目标，即待测目标在第一二维图像和第二二维图像上均具有确定的位置。还应当理解的是，本发明实施例中的“第一”、“第二”、......并非特指，没有实际含义，仅仅为了区分。应当理解的是，第二二维图像比第一二维图像在检测载体的移动方向上靠后(即先采集第一二维图像，再采集第二二维图像)。

具体的，本发明实施例的待测目标应是相对环境空间静止的点。优选的，本发明实施例的待测目标为目标物体轮廓上的拐点。例如，路侧矩形标志牌的某个角。该待测目标可由人工选择。例如，如图2所示，待测目标为标牌201的左下角。检测载体沿箭头方向移动。根据单目相机202的等效点，确定单目相机202的光轴203。单目相机202的等效点可以是单目相机202的镜头的中心。

步骤S103：获取待测目标对应的像素点在第一二维图像中的第一二维图像坐标，以及，待测目标对应的像素点在第二二维图像中的第二二维图像坐标。

具体的，该步骤包括如下的过程：

(1)以第一二维图像的中心为坐标原点，建立平面直角坐标系，得到第一二维图像坐标系。

应当理解的是，该平面直角坐标系为一般的平面直角坐标系，即图像的水平方向向右为x轴的方向，图像的竖直方向向上为y轴的方向。第一二维图像坐标系记为o₁x₁y₁。o₁表示第一二维图像坐标系的坐标原点。

(2)以第二二维图像的中心为坐标原点，建立平面直角坐标系，得到第二二维图像坐标系。

同样的，该平面直角坐标系也为一般的平面直角坐标系，即图像的水平方向向右为x轴的方向，图像的竖直方向向上为y轴的方向。第二二维图像坐标系记为o₂x₂y₂。o₂表示第二二维图像坐标系的坐标原点。

(3)分别获取待测目标对应的像素点在第一二维图像坐标系中的第一二维图像坐标，以及，在第二二维图像坐标系中的第二二维图像坐标。

具体的，待测目标对应的像素点在第一二维图像坐标系中的第一二维图像坐标由待测目标对应的像素点在第一二维图像中的行号和列号组成，其中，行号是x坐标，列号是y坐标，该行号和列号可以通过已有的图像分析软件读取。同样的，待测目标对应的像素点在第二二维图像坐标系中的第二二维图像坐标由待测目标对应的像素点在第二二维图像中的行号和列号组成。例如，对于待测目标P，其对应的像素点在第一二维图像中用p₁表示，在第二二维图像中用p₂表示。像素点p₁的第一二维图像坐标为(x_p1，y_p1)。像素点p₂的第二二维图像坐标为(x_p2，y_p2)。

步骤104：根据待测目标对应的像素点的第一二维图像坐标和第二二维图像坐标，第一二维图像的宽度和高度，单目相机的垂直视场角、水平视场角和光轴俯仰角，以及，在采集第一二维图像和第二二维图像的过程中检测载体移动的距离，计算得到待测目标在空间环境中的位置。

具体的，该步骤包括如下的过程：

(1)基于采集第一二维图像的时刻，建立第一空间坐标系。

应当理解的是，待测目标位于第一空间坐标系中。其中，第一空间坐标系的坐标原点为采集第一二维图像的时刻的单目相机的等效点。第一空间坐标系的x轴和y轴均平行于路面，且第一空间坐标系的y轴的方向为检测载体的移动方向。y轴方向顺时针转90度为x轴方向。第一空间坐标系的z轴垂直于路面，且第一空间坐标系的z轴的方向为竖直向上。例如，第一空间坐标系如图2所示。

(2)建立第一物理平面坐标系。

其中，待测目标位于第一物理平面坐标系所在平面。第一物理平面坐标系的坐标原点为采集第一二维图像的时刻的单目相机的光轴与第一物理平面坐标系所在平面的交点。第一物理平面坐标系的x轴平行于第一空间坐标系的x轴，且方向相同。第一物理平面坐标系的y轴平行于第一空间坐标系的y轴，且方向相同。第一物理平面坐标系中的各点与第一二维图像坐标系中的各点一一对应，且第一物理平面坐标系的x轴与第一二维图像坐标系的x轴对应的物理空间方向相同，第一物理平面坐标系的y轴与第一二维图像坐标系的y轴对应的物理空间方向相同。该物理空间方向即为实际环境的空间方向。例如，第一二维图像坐标系的y轴对应的物理空间方向是检测载体移动的方向。具体的，以O₁’表示第一物理平面坐标系的坐标原点。令第一物理平面坐标系的坐标原点O₁’与第一二维图像坐标系的坐标原点o₁对应，第一二维图像坐标系o₁x₁y₁与第一物理平面坐标系O₁’XY中的各点一一对应。

(3)获取单目相机到第一物理平面坐标系所在平面的距离。

该步骤具体如下：

A、基于采集第二二维图像的时刻，建立像素点的第二空间坐标系。

该建立第二空间坐标系的方法与建立第一空间坐标系的方法相同。应当理解的是，待测目标位于第二空间坐标系中。具体的，第二空间坐标系的坐标原点为采集第二二维图像的时刻的单目相机的等效点。第二空间坐标系的x轴和y轴均平行于路面，且第二空间坐标系的y轴的方向为检测载体的移动方向。y轴方向顺时针转90度为x轴方向。第二空间坐标系的z轴垂直于路面，且第二空间坐标系的z轴的方向为竖直向上。

B、建立第二物理平面坐标系。

该建立第二物理平面坐标系的方法与建立第一物理平面坐标系的方法相同。具体的，待测目标位于第二物理平面坐标系所在平面。第二物理平面坐标系的坐标原点为采集第二二维图像的时刻的单目相机的光轴与第二物理平面坐标系所在平面的交点。第二物理平面坐标系的x轴平行于第二空间坐标系的x轴，且方向相同。第二物理平面坐标系的y轴平行于第二空间坐标系的y轴，且方向相同。第二物理平面坐标系中的各点与第二二维图像坐标系中的各点一一对应，且第二物理平面坐标系的x轴与第二二维图像坐标系的x轴对应的物理空间方向相同，第二物理平面坐标系的y轴与第二二维图像坐标系的y轴对应的物理空间方向相同。

C、根据几何关系，获取待测目标在第一物理平面坐标系中的y坐标的第一计算式，以及，待测目标在第二物理平面坐标系中的y坐标的第二计算式。

设待测目标P在第一物理平面坐标系中的坐标为(X_P1，Y_P1)，待测目标P对应的第一二维图像中的像素点p₁在第一二维图像坐标系中的坐标为(x_p1，y_p1)，则(X_P1，Y_P1)和(x_p1，y_p1)的对应关系如下：

其中，

k₂＝tanγ (4)

其中，α表单目相机的垂直视场角的二分之一，β表示单目相机的水平视场角的二分之一，γ表示单目相机的光轴俯仰角，W表示第一二维图像的宽度，H表示第一二维图像的高度。

那么待测目标对应的第一计算式即为上述的式(2)。

具体的，式(1)和式(2)通过如下的几何关系推导得到：

单目相机的成像过程即是物理平面坐标系中点坐标向二维图像坐标系中像素点坐标转换的过程，按照小孔成像原理，可以将单目相机成图过程简化为相机投影模型，投影模型如图3所示。

图3中，ABU平面代表经过P点的第一物理平面，ABCD为单目相机拍到的第一物理平面上的梯形区域，O点为单目相机的镜头的中心点，OO₁’为单目相机的光轴，O₁’点为单目相机的光轴与第一物理平面的交点，I点为O点在第一物理平面上的垂直投影。以O₁’点为原点构第一物理平面坐标系，定义检测载体移动方向为y轴方向，x轴与y轴垂直。O₁’、A、B、C、D在第一二维图像中的投影点为o₁、a、b、c、d，如图4所示。a、b、c、d构成第一二维图像的四个端点，H和W分别为第一二维图像的高度和宽度。以o₁点为原点构建第一二维图像坐标系，定义检测载体的移动方向为y轴方向。

下面推导第一物理平面坐标系中的P的坐标(X_P1，Y_P1)与第一二维图像坐标系中的p₁的坐标(x_p1，y_p1)的转换公式。

首先看y轴方向的投影模型，如图5所示。图中，U平面为第一物理平面，OEI为经过单目相机的光轴OO₁’且与U平面垂直的平面。直线ML与光轴OO₁’垂直，与直线fF的延长线交于点L。直线EF表示平面ABCD在y轴方向的对称中心线，直线ef为直线EF在第一二维图像平面的投影。点p_y表示P点在第一二维图像中的对应点p₁在ef方向的垂直投影，点P_y表示P点在第一物理平面中的直线EF上的垂直投影。Z点是直线ML与直线p_yP_y的交点。

设单目相机的水平视场角为2β，垂直视场角为2a，单目相机的光轴俯仰角为γ，OI长度为h，则可知：

进而得到式(10)：

从图5中还能得到如下关系：

IO₁’＝h×tanγ (12)

IP_y＝h×tan(γ+α₁) (13)

O₁’P_y＝IP_y-IO₁’ (14)

在第一物理平面坐标系中，线段O₁’P_y的长度即为P点y坐标Y_P1，则Y_P1如式(15)所示：

Y_P1＝h×(tan(γ+α₁)-tanγ) (15)

通过三角函数转换后，式(15)可表述为：

通过式(17)，引入k₁和k₂：

又将式(10)代入式(16)，可得前述的式(2)，即Y_P1和y_p1的对应关系：

下面分析x轴方向的投影模型，需要用到上述得出的y坐标转换关系。第一物理平面中P点x轴方向投影模型如图6所示，图中各符号含义与图3一致。

在三角形IO₁’O中，可以得到式(18)所示的关系：

进而可以得到式(19)：

O₁’F＝h×(tanγ-tan(γ-α)) (19)

又由图7和图8中三角关系可得到式(20)：

从而可以得到式(21)和(22)：

由于FC与O₁’J平行，则三角形UFC与三角形UO₁’J相似，可得：

将式(19)、式(21)、式(22)代入式(23)可得：

通过式(25)，引入k₆：

UO₁’＝k₆×h (25)

在三角形OO₁’L中，可以得到如下三角关系的表达式：

类比图5及式(10)可得：

在第一物理平面ABU中，利用相似三角形定理可得：

将式(2)、式(25)、式(26)、式(27)代入式(28)中，可得：

通过式(30)，引入k₃、k₄和k₅：

则式(29)可简化得到前述的式(1)，即X_P1和x_p1的对应关系：

至此已推导出第一物理平面坐标系中的P的坐标(X_P1，Y_P1)与第一二维图像坐标系中的p₁的坐标(x_p1，y_p1)的转换公式，即前述的式(1)和式(2)。

同样的，设待测目标P在第二物理平面坐标系中的坐标为(X_P2，Y_P2)，待测目标P对应的第二二维图像中的像素点p₂在第二二维图像坐标系中的坐标为(x_p2，y_p2)。由于检测载体在y轴方向做直线运动，在其他方向保持静止，则X_P2与X_P1相同。同样的，由于单目相机固定安装在检测载体上，则单目相机的垂直视场角、水平视场角和光轴俯仰角均不会变化；且由于在检测的过程中，单目相机保持统一的分辨率，因此，第二二维图像的宽度和高度分别与第一二维图像的宽度和高度相等；则k₁和k₂不变。因此，与前述的推导方式一致，待测目标对应的第二计算式为：

D、建立待测目标在第一物理平面坐标系中的y坐标和在第二物理平面坐标系中的y坐标之间的关系式。

具体的，由于检测载体在y轴方向移动了距离L，因此，待测目标对应的关系式为：

Y_P2＝Y_P1-L (32)

其中，L表示在采集第一二维图像和第二二维图像的过程中检测载体移动的距离。

E、根据待测目标对应的第一计算式、第二计算式和关系式，联立求解得到单目相机到第一物理平面坐标系所在平面的距离。

具体的，联立求解式(2)、式(31)和式(32)，可求解得到单目相机到第一物理平面坐标系所在平面的距离为：

(4)采用式(34)计算待测目标在第一空间坐标系中的坐标，得到待测目标在空间环境中的位置。

具体的，式(34)如下：

式(34)通过如下的几何关系推导得到：

将h代入式(1)和式(2)可以计算得到待测目标P在第一物理平面坐标系中的坐标为(X_P1，Y_P1)。

上述第一物理平面坐标系O₁’X₁Y₁的坐标原点O₁’为单目相机的光轴与O₁’X₁Y₁所在平面的交点，则可知第一物理平面坐标系O₁’X₁Y₁的坐标原点O₁’与第一空间坐标系O₁X₁Y₁Z₁的坐标原点O₁的几何关系如图7所示。

由图7几何关系可知，待测目标P在第一物理平面坐标系O₁’X₁Y₁中的x坐标X_P1与在第一空间坐标系O₁X₁Y₁Z₁中的x坐标相同，即：

X₁＝X_P1 (35)

由图7几何关系可知，待测目标P在第一物理平面坐标系O₁’X₁Y₁中的y坐标Y_P1与在第一空间坐标系O₁X₁Y₁Z₁中的y坐标Y₁的关系如下：

Y₁＝Y_P1+htanγ (36)

由图7几何关系可知，待测目标P在第一空间坐标系O₁X₁Y₁Z₁中的y坐标Z₁如下：

Z₁＝-h (37)

因此，根据式(1)～(2)和(35)～(37)，最终得到前述的式(34)。

此外，针对第二空间坐标系O₂X₂Y₂Z₂，由于第二空间坐标系O₂X₂Y₂Z₂等效于第一空间坐标系O₁X₁Y₁Z₁沿y轴方向平移L距离的结果，而在x轴和z轴方向保持静止，因此，可知待测目标P在第二空间坐标系O₂X₂Y₂Z₂中的坐标(X₂，Y₂，Z₂)为：

下面以一具体实施例，对本发明实施例的方法进行验证。

将单目相机安装于车辆顶部平台上。该车辆顶部平台与路面保持平行。保持单目相机的感光芯片底边与车辆平台平行，单目相机的镜头对着路面，且与路面之间具有夹角，使得车辆行驶过程中，单目相机的光轴在车辆平台上的投影平行于车辆沿直线前进方向。通过标定测量确定单目相机的初始化参数如下：(1)单目相机的垂直视场角的二分之一α＝14.003°；(2)单目相机的水平视场角的二分之一β＝25.1422°；(3)单目相机的光轴俯仰角γ＝82.0310°；(4)二维图像的高度H＝1088；(5)二维图像的宽度W＝2048；(6)车辆连续两次采集二维图像的过程中移动的距离L＝2m。

在选定的路段上，按车辆行驶距离连续拍摄二维图像。二维图像拍摄完成后，通过人工选择的方式，确定连续两张二维图像中的待测目标在二维图像中的位置。本实施例中选择的待测目标为路侧三角标牌的左侧底角N，如图8所示，其中，图8(a)为第一二维图像，图8(b)为第二二维图像。图像8(a)中N点的第一二维图像坐标为：N₁(1238，174)，图8(b)中N点的第二二维图像坐标为N₂(1289，101)。将N点在图8(a)和8(b)中的坐标输入式(33)、(34)中，计算得出N点在图8(a)对应的第一空间坐标系中坐标为：X₁＝0.3704，Y₁＝4.6649，Z₁＝0.1060。

综上，本发明实施例的基于单目相机的摄影测量方法，可以不需要明确参照物即可准确得到单目相机视野内任意目标的空间位置，应用场景较广泛。

此外，现有技术基于单目视觉的方法，在获取两个待测目标间的准确的相对位置关系时，如果两待测目标没有同时呈现在同一时刻的视觉图像里，则仅能获取其大致的相对距离，无法获知其相对位置关系。因此，为了解决这一问题，本发明另一优选的实施例还公开了一种基于单目相机的摄影测量方法。该方法是一种目标之间的距离的测量方法。该方法基于上述一优选的实施例的基于单目相机的摄影测量(目标的位置的测量)方法。具体的，如图9所示，该方法包括如下的步骤：

步骤S901：测量第一待测目标和第二待测目标在空间环境中的位置。

具体的，该测量坐标的方法采用前述的一优选的实施例的摄影测量(目标的位置的测量)方法，在此不再赘述。其中，第一待测目标在空间环境中的位置为第一待测目标在第三空间坐标系中的坐标。第二待测目标在空间环境中的位置为第二待测目标在第四空间坐标系中的坐标。应当理解的是，第一待测目标位于第三空间坐标系中，第二待测目标位于第四空间坐标系中。第三空间坐标系和第四空间坐标系均采用前述一优选的实施例的摄影测量(目标的位置的测量)方法中的空间坐标系的建立方法建立得到。例如，第三空间坐标系的坐标原点为采集包含第一待测目标的二维图像的时刻的单目相机的等效点。第三空间坐标系的x轴和y轴均平行于路面，且第三空间坐标系的y轴的方向为检测载体的移动方向。y轴方向顺时针转90度为x轴方向。第三空间坐标系的z轴垂直于路面，且第三空间坐标系的z轴的方向为竖直向上。

步骤S902：判断第三空间坐标系和第四空间坐标系是否为同一空间坐标系。

若第三空间坐标系和第四空间坐标系为同一空间坐标系，则进行步骤S903。若第三空间坐标系和第四空间坐标系不为同一空间坐标系，则进行步骤S904～S905。

步骤S903：根据第一待测目标在第三空间坐标系中的坐标，以及，第二待测目标在第四空间坐标系中的坐标，计算得到第一待测目标和第二待测目标之间的距离。

具体的，设第一待测目标在第三空间坐标系中的坐标为(X₃，Y₃，Z₃)，第二待测目标在第四空间坐标系(即第三空间坐标系)中的坐标为(X₄，Y₄，Z₄)，采用式(39)计算第一待测目标和第二待测目标之间的距离：

步骤S904：将第二待测目标在第四空间坐标系中的坐标变换为在第三空间坐标系中的坐标。

具体的，该变换的过程包括：

(1)分别根据第一待测目标对应的第三空间坐标系和第二待测目标对应的第四空间坐标系，确定第三空间坐标系对应的单目相机采集的第三二维图像，以及，第四空间坐标系对应的单目相机采集的第四二维图像。

通过前述的目标的位置的测定方法可知，一个空间坐标系对应一个二维图像，因此，先确定两个待测目标对应的二维图像。

(2)获取在采集第三二维图像和第四二维图像的过程中检测载体移动的距离。

具体的，在检测载体移动采集二维图像的过程中，可同时获取二维图像的编号，每个二维图像对应的检测载体的位置信息。通过确定的二维图像，可以根据其编号获取对应的检测载体的位置信息，从而可根据位置信息得到检测载体移动的距离。应当理解的是，检测载体做直线运动，因此，该移动的距离为在运动方向上的直线距离。

(3)根据在采集第三二维图像和第四二维图像的过程中检测载体移动的距离，将第二待测目标在第四空间坐标系中的y坐标变换为在第三空间坐标系中的y坐标。

基于前述的待测目标P在第二空间坐标系O₂X₂Y₂Z₂中的坐标(X₂，Y₂，Z₂)的论述可知，同样的，根据第三空间坐标系和第四空间坐标系在检测载体的移动方向上的距离差，以及两个空间坐标系对应的二维图像在检测载体的移动方向上的顺序，对第二待测目标在第四空间坐标系中的y坐标进行平移，即为第二待测目标在第三空间坐标系中的y坐标。例如，第四空间坐标系对应的第四二维图像在移动方向上比第三空间坐标系对应的第三二维图像靠后(即先采集第三二维图像，再采集第四二维图像)，则第二待测目标在第三空间坐标系的y坐标减去距离差为第二待测目标在第四空间坐标系的y坐标。

(4)将第二待测目标在第四空间坐标系中的x坐标和z坐标分别记为在第四空间坐标系中的x坐标和z坐标。

基于前述的待测目标P在第二空间坐标系O₂X₂Y₂Z₂中的坐标(X₂，Y₂，Z₂)的论述可知，同样的，由于检测载体在x轴方向和z轴方向保持静止，且单目相机位置不变，则第二待测目标在第三空间坐标系和第四空间坐标系中的x坐标和z坐标保持不变。

步骤S905：根据第一待测目标和第二待测目标在第三空间坐标系中的坐标，计算得到第一待测目标和第二待测目标之间的距离。

该距离计算方程与式(39)相同，在此不再赘述。

综上，本发明实施例的基于单目相机的摄影测量的方法，对于处于同一空间坐标系中的待测目标，可直接通过获取待测目标在该同一空间坐标系中的坐标，采用距离计算公式计算得到待测目标之间的距离；对于处于不同空间坐标系下的待测目标，只需根据检测载体移动的距离，按照y轴平移原则将两个待测目标的坐标变换到同一空间坐标系后，通过获取两个待测目标在该同一空间坐标系中的坐标，采用距离计算公式计算得到两个待测目标之间的距离，因此，无论两个待测目标是否同时呈现在同一时刻的单目相机采集的视觉图像中，均可测定两个待测目标的准确的位置关系。

优选的，本发明实施例的基于单目相机的摄影测量方法，除了可应用于上述的目标之间的距离的测定场景，还可以应用于以下场景：(1)根据多个不同目标在同一空间坐标系下的坐标，可计算出多个目标构成的几何形状的物理面积。(2)结合单目相机的安装高度和目标在空间坐标系中的坐标，可以计算目标距路面的高度。(3)由于检测载体相对于单目相机是静止的，可以通过标定的方法将检测载体的轮廓在空间坐标系中标出，在获取了目标在该空间坐标系中的坐标的情况下，求解目标和检测载体之间的距离。

同样的，当涉及的多个目标不在同一空间坐标系中时，可以采用前述同样的方法，将多个目标变换到同一空间坐标系中。

本发明一优选的实施例还公开一种基于单目相机的摄影测量***。该***是一种目标的位置的测量***。该***用于可移动的检测载体，检测载体的前部安装有单目相机，单目相机的镜头对着路面，且与路面之间具有夹角。具体的，如图10所示，该测定***包括：

标定模块1001，用于标定单目相机采集的二维图像的宽度和高度，单目相机的垂直视场角、水平视场角和光轴俯仰角，以及，单目相机连续两次采集二维图像的过程中检测载体移动的距离。

采集模块1002，用于控制检测载体移动，且采用单目相机采集第一二维图像和第二二维图像。

其中，第一二维图像和第二二维图像为单目相机连续两次采集的二维图像，且第一二维图像和第二二维图像均包含待测目标。

获取模块1003，用于获取待测目标对应的像素点在第一二维图像中的第一二维图像坐标，以及，待测目标对应的像素点在第二二维图像中的第二二维图像坐标。

第一计算模块1004，用于根据待测目标对应的像素点的第一二维图像坐标和第二二维图像坐标，第一二维图像的宽度和高度，单目相机的垂直视场角、水平视场角和光轴俯仰角，以及，在采集第一二维图像和第二二维图像的过程中检测载体移动的距离，计算得到待测目标在空间环境中的位置。

优选的，第一获取模块1003包括：

第一建立子模块，用于以第一二维图像的中心为坐标原点，建立平面直角坐标系，得到第一二维图像坐标系。

第二建立子模块，用于以第二二维图像的中心为坐标原点，建立平面直角坐标系，得到第二二维图像坐标系。

第一获取子模块，用于分别获取待测目标对应的像素点在第一二维图像坐标系中的第一二维图像坐标，以及，在第二二维图像坐标系中的第二二维图像坐标。

优选的，第一计算模块1004包括：

第三建立子模块，用于基于采集第一二维图像的时刻，建立第一空间坐标系。

其中，第一空间坐标系的坐标原点为采集第一二维图像的时刻的单目相机的等效点，第一空间坐标系的x轴和y轴均平行于路面，且第一空间坐标系的y轴的方向为检测载体的移动方向，第一空间坐标系的z轴垂直于路面，且第一空间坐标系的z轴的方向为竖直向上。

第四建立子模块，用于建立第一物理平面坐标系。

其中，待测目标位于第一物理平面坐标系所在平面，第一物理平面坐标系的坐标原点为采集第一二维图像的时刻的单目相机的光轴与第一物理平面坐标系所在平面的交点，第一物理平面坐标系的x轴平行于第一空间坐标系的x轴，且方向相同，第一物理平面坐标系的y轴平行于第一空间坐标系的y轴，且方向相同，第一物理平面坐标系中的各点与第一二维图像坐标系中的各点一一对应，且第一物理平面坐标系的x轴与第一二维图像坐标系的x轴对应的物理空间方向相同，第一物理平面坐标系的y轴与第一二维图像坐标系的y轴对应的物理空间方向相同。

第二获取子模块，用于获取单目相机到第一物理平面坐标系所在平面的距离。

计算子模块，用于采用

计算待测目标在第一空间坐标系中的坐标，得到待测目标在空间环境中的位置。

其中，

k₂＝tanγ，

h表示单目相机到第一物理平面坐标系所在平面的距离，α表单目相机的垂直视场角的二分之一，β表示单目相机的水平视场角的二分之一，γ表示单目相机的光轴俯仰角，W表示第一二维图像的宽度，H表示第一二维图像的高度，(x_p1，y_p1)表示待测目标对应的像素点的第一二维图像坐标。

优选的，第二获取子模块包括：

第一建立单元，用于基于采集第二二维图像的时刻，建立第二空间坐标系。

其中，第二空间坐标系的坐标原点为采集第二二维图像的时刻的单目相机的等效点，第二空间坐标系的x轴和y轴均平行于路面，且第二空间坐标系的y轴的方向为检测载体的移动方向，第二空间坐标系的z轴垂直于路面，且第二空间坐标系的z轴的方向为竖直向上。

第二建立单元，用于建立第二物理平面坐标系。

其中，待测目标位于第二物理平面坐标系所在平面，第二物理平面坐标系的坐标原点为采集第二二维图像的时刻的单目相机的光轴与第二物理平面坐标系所在平面的交点，第二物理平面坐标系的x轴平行于第二空间坐标系的x轴，且方向相同，第二物理平面坐标系的y轴平行于第二空间坐标系的y轴，且方向相同，第二物理平面坐标系中的各点与第二二维图像坐标系中的各点一一对应，且第二物理平面坐标系的x轴与第二二维图像坐标系的x轴对应的物理空间方向相同，第二物理平面坐标系的y轴与第二二维图像坐标系的y轴对应的物理空间方向相同。

获取单元，用于根据几何关系，获取待测目标在第一物理平面坐标系中的y坐标的第一计算式，以及，待测目标在第二物理平面坐标系中的y坐标的第二计算式。

第三建立单元，用于建立待测目标在第一物理平面坐标系中的y坐标和在第二物理平面坐标系中的y坐标之间的关系式。

求解单元，用于根据待测目标对应的第一计算式、第二计算式和关系式，联立求解得到单目相机到第一物理平面坐标系所在平面的距离

其中，待测目标对应的第一计算式为

待测目标对应的第二计算式为

待测目标对应的关系式为Y_P2＝Y_P1-L，L表示在采集第一二维图像和第二二维图像的过程中检测载体移动的距离。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

综上，本发明实施例的基于单目相机的摄影测量***，可以不需要明确参照物即可准确得到单目相机视野内任意目标的空间位置，应用场景较广泛。

本发明另一优选的实施例还公开一种基于单目相机的摄影测量***。该***是一种目标之间的距离的测量***。具体的，如图11所示，该***包括：

测量模块1101，用于采用前述一优选的实施例的摄影测量方法测量第一待测目标和第二待测目标在空间环境中的位置。

其中，第一待测目标在空间环境中的位置为第一待测目标在第三空间坐标系中的坐标，第二待测目标在空间环境中的位置为第二待测目标在第四空间坐标系中的坐标。

判断模块1102，用于判断第三空间坐标系和第四空间坐标系是否为同一空间坐标系。

第二计算模块1103，用于若第三空间坐标系和第四空间坐标系为同一空间坐标系，则根据第一待测目标在第三空间坐标系中的坐标，以及，第二待测目标在第四空间坐标系中的坐标，计算得到第一待测目标和第二待测目标之间的距离。

优选的，该***还包括：

变换模块，用于判断第三空间坐标系和第四空间坐标系是否为同一空间坐标系的步骤之后，若第三空间坐标系和第四空间坐标系不为同一空间坐标系，则将第二待测目标在第四空间坐标系中的坐标变换为在第三空间坐标系中的坐标。

第三计算模块，用于根据第一待测目标和第二待测目标在第三空间坐标系中的坐标，计算得到第一待测目标和第二待测目标之间的距离。

优选的，变换模块包括：

确定子模块，用于分别根据第一待测目标对应的第三空间坐标系和第二待测目标对应的第四空间坐标系，确定第三空间坐标系对应的单目相机采集的第三二维图像，以及，第四空间坐标系对应的单目相机采集的第四二维图像。

第三获取子模块，用于获取在采集第三二维图像和第四二维图像的过程中检测载体移动的距离。

第一变换子模块，用于根据在采集第三二维图像和第四二维图像的过程中检测载体移动的距离，将第二待测目标在第四空间坐标系中的y坐标变换为在第三空间坐标系中的y坐标。

第二变换子模块，用于将第二待测目标在第四空间坐标系中的x坐标和z坐标分别记为在第四空间坐标系中的x坐标和z坐标。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

综上，本发明实施例的基于单目相机的摄影测量***，对于处于同一空间坐标系中的待测目标，可直接通过获取待测目标在该同一空间坐标系中的坐标，采用距离计算公式计算得到待测目标之间的距离；对于处于不同空间坐标系下的待测目标，只需根据检测载体移动的距离，按照y轴平移原则将两个待测目标的坐标变换到同一空间坐标系后，通过获取两个待测目标在该同一空间坐标系中的坐标，采用距离计算公式计算得到两个待测目标之间的距离，因此，无论两个待测目标是否同时呈现在同一时刻的单目相机采集的视觉图像中，均可测定两个待测目标的准确的位置关系。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种基于单目相机的摄影测量方法，其特征在于，用于可移动的检测载体，所述检测载体的前部安装有单目相机，所述单目相机的镜头对着路面，且与所述路面之间具有夹角，所述方法包括：

标定所述单目相机采集的二维图像的宽度和高度，所述单目相机的垂直视场角、水平视场角和光轴俯仰角，以及，所述单目相机连续两次采集所述二维图像的过程中所述检测载体移动的距离；

控制所述检测载体移动，且采用所述单目相机采集第一二维图像和第二二维图像，其中，所述第一二维图像和所述第二二维图像为所述单目相机连续两次采集的二维图像，且所述第一二维图像和所述第二二维图像均包含待测目标；

获取所述待测目标对应的像素点在所述第一二维图像中的第一二维图像坐标，以及，所述待测目标对应的像素点在所述第二二维图像中的第二二维图像坐标；

根据所述待测目标对应的像素点的所述第一二维图像坐标和所述第二二维图像坐标，所述第一二维图像的宽度和高度，所述单目相机的垂直视场角、水平视场角和光轴俯仰角，以及，在采集所述第一二维图像和所述第二二维图像的过程中所述检测载体移动的距离，计算得到所述待测目标在空间环境中的位置，

所述获取所述待测目标对应的像素点在所述第一二维图像中的第一二维图像坐标，以及，所述待测目标对应的像素点在所述第二二维图像中的第二二维图像坐标的步骤，包括：

以所述第一二维图像的中心为坐标原点，建立平面直角坐标系，得到第一二维图像坐标系；

以所述第二二维图像的中心为坐标原点，建立平面直角坐标系，得到第二二维图像坐标系；

分别获取所述待测目标对应的像素点在所述第一二维图像坐标系中的第一二维图像坐标，以及，在所述第二二维图像坐标系中的第二二维图像坐标，

所述计算得到所述待测目标在空间环境中的位置的步骤，包括：

基于采集所述第一二维图像的时刻，建立第一空间坐标系，其中，所述第一空间坐标系的坐标原点为采集所述第一二维图像的时刻的所述单目相机的等效点，所述第一空间坐标系的x轴和y轴均平行于所述路面，且所述第一空间坐标系的y轴的方向为所述检测载体的移动方向，所述第一空间坐标系的z轴垂直于所述路面，且所述第一空间坐标系的z轴的方向为竖直向上；

建立第一物理平面坐标系，其中，所述待测目标位于所述第一物理平面坐标系所在平面，所述第一物理平面坐标系的坐标原点为采集所述第一二维图像的时刻的所述单目相机的光轴与所述第一物理平面坐标系所在平面的交点，所述第一物理平面坐标系的x轴平行于所述第一空间坐标系的x轴，且方向相同，所述第一物理平面坐标系的y轴平行于所述第一空间坐标系的y轴，且方向相同，所述第一物理平面坐标系中的各点与所述第一二维图像坐标系中的各点一一对应，且所述第一物理平面坐标系的x轴与所述第一二维图像坐标系的x轴对应的物理空间方向相同，所述第一物理平面坐标系的y轴与所述第一二维图像坐标系的y轴对应的物理空间方向相同；

获取所述单目相机到所述第一物理平面坐标系所在平面的距离；

采用

计算所述待测目标在所述第一空间坐标系中的坐标，得到所述待测目标在空间环境中的位置；

其中，

k₂＝tanγ，

h表示所述单目相机到所述第一物理平面坐标系所在平面的距离，α表所述单目相机的垂直视场角的二分之一，β表示所述单目相机的水平视场角的二分之一，γ表示所述单目相机的光轴俯仰角，W表示所述第一二维图像的宽度，H表示所述第一二维图像的高度，(x_p1，y_p1)表示所述待测目标对应的像素点的所述第一二维图像坐标。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述单目相机到所述第一物理平面坐标系所在平面的距离的步骤，包括：

基于采集所述第二二维图像的时刻，建立第二空间坐标系，其中，所述第二空间坐标系的坐标原点为采集所述第二二维图像的时刻的所述单目相机的等效点，所述第二空间坐标系的x轴和y轴均平行于所述路面，且所述第二空间坐标系的y轴的方向为所述检测载体的移动方向，所述第二空间坐标系的z轴垂直于所述路面，且所述第二空间坐标系的z轴的方向为竖直向上；

建立第二物理平面坐标系，其中，所述待测目标位于所述第二物理平面坐标系所在平面，所述第二物理平面坐标系的坐标原点为采集所述第二二维图像的时刻的所述单目相机的光轴与所述第二物理平面坐标系所在平面的交点，所述第二物理平面坐标系的x轴平行于所述第二空间坐标系的x轴，且方向相同，所述第二物理平面坐标系的y轴平行于所述第二空间坐标系的y轴，且方向相同，所述第二物理平面坐标系中的各点与所述第二二维图像坐标系中的各点一一对应，且所述第二物理平面坐标系的x轴与所述第二二维图像坐标系的x轴对应的物理空间方向相同，所述第二物理平面坐标系的y轴与所述第二二维图像坐标系的y轴对应的物理空间方向相同；

根据几何关系，获取所述待测目标在所述第一物理平面坐标系中的y坐标的第一计算式，以及，所述待测目标在所述第二物理平面坐标系中的y坐标的第二计算式；

建立所述待测目标在所述第一物理平面坐标系中的y坐标和在所述第二物理平面坐标系中的y坐标之间的关系式；

根据所述待测目标对应的所述第一计算式、所述第二计算式和所述关系式，联立求解得到所述单目相机到所述第一物理平面坐标系所在平面的距离

其中，所述待测目标对应的所述第一计算式为

所述待测目标对应的所述第二计算式为

所述待测目标对应的所述关系式为Y_P2＝Y_P1-L，L表示在采集所述第一二维图像和所述第二二维图像的过程中所述检测载体移动的距离。

3.一种基于单目相机的摄影测量方法，其特征在于，包括：

采用如权利要求1～2任一项所述的摄影测量方法测量第一待测目标和第二待测目标在空间环境中的位置，其中，所述第一待测目标在空间环境中的位置为所述第一待测目标在第三空间坐标系中的坐标，所述第二待测目标在空间环境中的位置为所述第二待测目标在第四空间坐标系中的坐标；

判断所述第三空间坐标系和所述第四空间坐标系是否为同一空间坐标系；

若所述第三空间坐标系和所述第四空间坐标系为同一空间坐标系，则根据所述第一待测目标在所述第三空间坐标系中的坐标，以及，所述第二待测目标在所述第四空间坐标系中的坐标，计算得到所述第一待测目标和所述第二待测目标之间的距离。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述判断所述第三空间坐标系和所述第四空间坐标系是否为同一空间坐标系的步骤之后，所述方法还包括：

若所述第三空间坐标系和所述第四空间坐标系不为同一空间坐标系，则将所述第二待测目标在所述第四空间坐标系中的坐标变换为在所述第三空间坐标系中的坐标；

根据所述第一待测目标和所述第二待测目标在所述第三空间坐标系中的坐标，计算得到所述第一待测目标和所述第二待测目标之间的距离。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述第二待测目标在所述第四空间坐标系中的坐标变换为在所述第三空间坐标系中的坐标的步骤，包括：

分别根据所述第一待测目标对应的所述第三空间坐标系和所述第二待测目标对应的所述第四空间坐标系，确定所述第三空间坐标系对应的所述单目相机采集的第三二维图像，以及，所述第四空间坐标系对应的所述单目相机采集的第四二维图像；

获取在采集所述第三二维图像和所述第四二维图像的过程中所述检测载体移动的距离；

根据在采集所述第三二维图像和所述第四二维图像的过程中所述检测载体移动的距离，将所述第二待测目标在所述第四空间坐标系中的y坐标变换为在所述第三空间坐标系中的y坐标；

将所述第二待测目标在所述第四空间坐标系中的x坐标和z坐标分别记为在所述第四空间坐标系中的x坐标和z坐标。

6.一种基于单目相机的摄影测量***，其特征在于，用于可移动的检测载体，所述检测载体的前部安装有单目相机，所述单目相机的镜头对着路面，且与所述路面之间具有夹角，所述***包括：

标定模块，用于标定所述单目相机采集的二维图像的宽度和高度，所述单目相机的垂直视场角、水平视场角和光轴俯仰角，以及，所述单目相机连续两次采集所述二维图像的过程中所述检测载体移动的距离；

采集模块，用于控制所述检测载体移动，且采用所述单目相机采集第一二维图像和第二二维图像，其中，所述第一二维图像和所述第二二维图像为所述单目相机连续两次采集的二维图像，且所述第一二维图像和所述第二二维图像均包含待测目标；

获取模块，用于获取所述待测目标对应的像素点在所述第一二维图像中的第一二维图像坐标，以及，所述待测目标对应的像素点在所述第二二维图像中的第二二维图像坐标；

第一计算模块，用于根据所述待测目标对应的像素点的所述第一二维图像坐标和所述第二二维图像坐标，所述第一二维图像的宽度和高度，所述单目相机的垂直视场角、水平视场角和光轴俯仰角，以及，在采集所述第一二维图像和所述第二二维图像的过程中所述检测载体移动的距离，计算得到所述待测目标在空间环境中的位置；

所述计算得到所述待测目标在空间环境中的位置的步骤，包括：

基于采集所述第一二维图像的时刻，建立第一空间坐标系，其中，所述第一空间坐标系的坐标原点为采集所述第一二维图像的时刻的所述单目相机的等效点，所述第一空间坐标系的x轴和y轴均平行于所述路面，且所述第一空间坐标系的y轴的方向为所述检测载体的移动方向，所述第一空间坐标系的z轴垂直于所述路面，且所述第一空间坐标系的z轴的方向为竖直向上；

建立第一物理平面坐标系，其中，所述待测目标位于所述第一物理平面坐标系所在平面，所述第一物理平面坐标系的坐标原点为采集所述第一二维图像的时刻的所述单目相机的光轴与所述第一物理平面坐标系所在平面的交点，所述第一物理平面坐标系的x轴平行于所述第一空间坐标系的x轴，且方向相同，所述第一物理平面坐标系的y轴平行于所述第一空间坐标系的y轴，且方向相同，所述第一物理平面坐标系中的各点与所述第一二维图像坐标系中的各点一一对应，且所述第一物理平面坐标系的x轴与所述第一二维图像坐标系的x轴对应的物理空间方向相同，所述第一物理平面坐标系的y轴与所述第一二维图像坐标系的y轴对应的物理空间方向相同；

获取所述单目相机到所述第一物理平面坐标系所在平面的距离；

采用

计算所述待测目标在所述第一空间坐标系中的坐标，得到所述待测目标在空间环境中的位置；

其中，

k₂＝tanγ，

h表示所述单目相机到所述第一物理平面坐标系所在平面的距离，α表所述单目相机的垂直视场角的二分之一，β表示所述单目相机的水平视场角的二分之一，γ表示所述单目相机的光轴俯仰角，W表示所述第一二维图像的宽度，H表示所述第一二维图像的高度，(x_p1，y_p1)表示所述待测目标对应的像素点的所述第一二维图像坐标。

7.一种基于单目相机的摄影测量***，其特征在于，包括：

测量模块，用于采用如权利要求1～4任一项所述的摄影测量方法测量第一待测目标和第二待测目标在空间环境中的位置，其中，所述第一待测目标在空间环境中的位置为所述第一待测目标在第三空间坐标系中的坐标，所述第二待测目标在空间环境中的位置为所述第二待测目标在第四空间坐标系中的坐标；

判断模块，用于判断所述第三空间坐标系和所述第四空间坐标系是否为同一空间坐标系；

第二计算模块，用于若所述第三空间坐标系和所述第四空间坐标系为同一空间坐标系，则根据所述第一待测目标在所述第三空间坐标系中的坐标，以及，所述第二待测目标在所述第四空间坐标系中的坐标，计算得到所述第一待测目标和所述第二待测目标之间的距离。

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