基于双目立体视觉的平面测距研究马朝阳华云松摘要：在双目立体测量原理的基础上，结合Matlab和OpenCV，设计一个基于双目视觉的平面测距系统。该系统根据张正友标定方法，通过Matlab工具箱对双目相机进行标定，然后根据相机成像原理建立世界坐标与像素坐标之间的关系方程，在VS2015+Opencv3.3.0环境下通过最小二乘法解出目标点的三维空间坐标。最后能够实现通过鼠标选定同一平面内的两个目标点获取其空间坐标，然后计算出两点之间的距离。该系统结构简单，易于实现。实验结果显示，该系统测量精度高，且目标距离大于40cm时精度会更高。关键词：双目视觉;测距;相机标定;最小二乘法：TP317.4：ADOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.09.051【Abstract】：Basedontheprincipleofbinocularstereomeasurement，combinedwithMatlabandOpenCV，aplanardistancemeasurementsystembasedonbinocularvisionisdesigned.AccordingtothecalibrationmethodofZhangZhengyou，thesystemcalibratesthebinocularcamerathroughtheMatlabtoolbox，andthenestablishestherelationshipequationbetweenworldcoordinatesandpixelcoordinatesaccordingtothecameraimagingprinciple，andsolvesthetargetbyleastsquaremethodintheenvironmentofVS2015+Opencv3.3.0Thethree-dimensionalspacecoordinatesofthepoint.Finally，itispossibletoselecttwotargetpointsinthesameplanebythemousetoobtaintheirspatialcoordinates，andthencalculatethedistancebetweenthetwopoints.Thesystemhasasimplestructureandiseasytoimplement.Experimentalresultsshowthatthesystemhashighmeasurementaccuracy，andtheaccuracywillbehigherwhenthetargetdistanceisgreaterthan40cm.【Keywords】：Binocularvision;Ranging;Cameracalibration;Leastsquaremethod0引言機器视觉作为一种人工智能识别系统，广泛应用于医学、工业、军事、农业等方向[1-3]。相较于单目视觉，双目视觉能够很容易的获取目标物的深度信息，便于三维信息的提取，所以双目视觉已经广泛应用于生活、生产等方面。双目视觉测量技术能够在非接触的环境下获取目标之间的三维信息，并且可以达到很高的精度。因此双目测量技术能够在工业生产、农业采摘甚至航空航天领域大放异彩。平面测距系统通过左右相机获取标定板不同角度的多幅图像，利用matlab工具箱实现双目标定，再根据成像原理构建像素坐标和世界坐标的转换关系，根据最小二乘法在VS2015+OpenCV3.3.0环境下计算出左右像素点对应的空间坐标。1相机标定1.1相机标定原理双目立体视觉测量被测物体的三维信息，会涉及到各个坐标系的转换[4]，该系统需要用到的坐标系包括：世界坐标系、图像坐标系、像素坐标系和相机坐标系[5-7]。像素坐标系以像素为基本单位，像素坐标系上任意一点可以表示为。图像坐标系平行于像素坐标系，原点是摄像机光轴与成像平面的交点，图像坐标系的任意一点可以表示为。像素坐标与图像坐标之间的关系如下：（1）相机坐标系的原点与光心重合，坐标轴平行于图像坐标系的坐标轴，轴与相机的光轴重合。相机坐标系中的任意一点可以表示为。世界坐标系即绝对坐标系，用来描述真实场景中的位置，其任意一点描述为。相机坐标系与其他坐标系的关系如图1所示。1.2相机参数标定相机标定利用Matlab的toolbox工具箱来获得内外参数。采集14对不同位置和交点的标定板图片，先进行单目标定，在进行双目标定，图片分辨率为800*800。标定过程如下：（1）在Matlab命令行运行calib_gui指令，选择standard模式，读取图片，如图2所示。（2）读取图片后，点击Extractgridcorners来提取角点，如图3所示。（3）角点提取完成后，点击Calibration进行相机标定，可以获取单个相机的内参数;（4）两个相机都单独标定完之后，在命令行输入stereo_gui指令，然后读入左右两个相机的内参标定文件;（5）点击Runstereocalibration按键，即可进行双目标定，计算出旋转矩阵和平移矩阵，然后保存即可。2双目视觉测量原理双目立体视觉技术，就是依靠两个相机从不一样的角度来捕获相同场景的图片，而后得到两张图片中对应的像素点之间...