兩眼看世界 雙目攝像頭給你好看 2016年09月14日09:15 來(lái)源:|
雙目攝像頭的可用于更多場(chǎng)合
雙目攝像頭是利用仿生學(xué)原理,通過(guò)標(biāo)定后的雙攝像頭得到同步曝光圖像,然后計(jì)算獲取的2維圖像像素點(diǎn)的第三維深度信息。為了對(duì)不同的場(chǎng)合進(jìn)行監(jiān)控提出了一種新的基于雙目計(jì)算機(jī)視覺(jué)的自適應(yīng)識(shí)別算法。該算法首先利用像素點(diǎn)的深度信息對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行識(shí)別判斷,然后采用統(tǒng)計(jì)的方法為場(chǎng)景建模,并通過(guò)時(shí)間濾波克服光照漸變,以及通過(guò)深度算法特性克服光照突變。與單攝像頭相比,利用該算法實(shí)現(xiàn)的原理系統(tǒng),可應(yīng)用于更多場(chǎng)合,并利用深度信息設(shè)置級(jí)別,來(lái)降低誤檢率。
雙攝像頭能做什么
1.做距離相關(guān)的應(yīng)用
人眼能夠感知物體的遠(yuǎn)近,是由于兩只眼睛對(duì)同一個(gè)物體呈現(xiàn)的圖像存在差異,也稱“視差”。物體距離越遠(yuǎn),視差越??;反之,視差越大。視差的大小對(duì)應(yīng)著物體與眼睛之間距離的遠(yuǎn)近,這也是3D電影能夠使人有立體層次感知的原因。
圖中的人和椰子樹(shù),人在前,椰子樹(shù)在后,最下方是雙目相機(jī)中的成像??梢钥闯鲇覀?cè)成像中人在樹(shù)的左側(cè),左側(cè)成像中人在樹(shù)的右側(cè),這是因?yàn)殡p目的角度不一樣。再通過(guò)對(duì)比兩幅圖像就可以知道人眼觀察樹(shù)的時(shí)候視差小。而觀察人時(shí)視差大,因?yàn)闃?shù)的距離遠(yuǎn),人的距離近。這就是雙目三角測(cè)距的原理。雙目系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)物體距離感知是一種絕對(duì)的測(cè)量,而非估算。
2.雙攝像頭可以做光學(xué)變焦
若兩個(gè)攝像頭的FOV不一樣,一個(gè)大FOV,一個(gè)小FOV,再通過(guò)算法實(shí)現(xiàn)兩個(gè)光學(xué)之間的效果,就可以輕松做到光學(xué)變焦。
雙目攝像頭的原理
人眼是很容易對(duì)一個(gè)物體的距離進(jìn)行定位,但當(dāng)人閉上其中一個(gè)眼睛后,定位能力就會(huì)下降很多。雙攝像頭就是模擬人眼的應(yīng)用。簡(jiǎn)單的說(shuō),測(cè)距離的話,就是通過(guò)算法算出,被拍攝物體與左/右攝像頭的角度θ1和θ2,再加上固定的y值(即兩個(gè)攝像頭的中心距),就非常容易算出z值(即物體到攝像頭的距離)。
不過(guò)這也很容易推算,若兩個(gè)攝像頭中心距過(guò)小的話,可計(jì)算的物體距離就會(huì)很近。若想算出很遠(yuǎn)距離,就必須讓左右攝像頭的距離拉遠(yuǎn)。
雙目檢測(cè)的方式就是通過(guò)對(duì)兩幅圖像視差的計(jì)算,直接對(duì)前方景物(圖像所拍攝到的范圍)進(jìn)行距離測(cè)量,而無(wú)需判斷前方出現(xiàn)的是什么類型的障礙物。所以對(duì)于任何類型的障礙物,都能根據(jù)距離信息的變化,進(jìn)行必要的預(yù)警或制動(dòng)。
雙目系統(tǒng)成本比單目系統(tǒng)要高,但尚處于可接受范圍內(nèi);二是沒(méi)有識(shí)別率的限制,因?yàn)閺脑砩蠠o(wú)需先進(jìn)行識(shí)別再進(jìn)行測(cè)算,而是對(duì)所有障礙物直接進(jìn)行測(cè)量;三是精度比單目高,直接利用視差計(jì)算距離;四是無(wú)需維護(hù)樣本數(shù)據(jù)庫(kù),因?yàn)閷?duì)于雙目沒(méi)有樣本的概念。
雙目攝像頭的難點(diǎn)
雙目系統(tǒng)的一個(gè)難點(diǎn)在于計(jì)算量非常大,對(duì)計(jì)算單元的性能要求非常高,這使得雙目系統(tǒng)的化、小型化的難度較大。所以在芯片或FPGA上解決雙目的計(jì)算問(wèn)題難度比較大。國(guó)際上使用雙目的研究機(jī)構(gòu)或廠商,絕大多數(shù)是使用服務(wù)器來(lái)進(jìn)行圖像處理與計(jì)算的;也有部分將算法進(jìn)行簡(jiǎn)化后,使用FPGA進(jìn)行處理。
其次,雙目攝像頭對(duì)ISP的性能比較高。雙攝像頭的算法,不得不提到ISP,ISP主要作用是對(duì)前端圖像傳感器輸出的信號(hào)做后期處理,主要功能有線性糾正、噪聲去除、壞點(diǎn)去除、內(nèi)插、白平衡、自動(dòng)曝光控制等,依賴于ISP才能在不同的光學(xué)條件下都能較好的還原現(xiàn)場(chǎng)細(xì)節(jié),ISP技術(shù)在很大程度上決定了成像質(zhì)量。
好的拍照算法就需要搭配好的ISP,ISP和算法相輔相成,缺一不可。而雙攝像頭對(duì)ISP性能要求更多。為了使的左右攝像頭的信號(hào)能夠同時(shí)被處理,單一的ISP已經(jīng)無(wú)法滿足雙攝像頭的需求。這就需要雙路ISP實(shí)現(xiàn)此功能。
以暗光增強(qiáng)為例,彩色/黑白圖像分別進(jìn)入各自的ISP通道和校準(zhǔn)通道,然后將兩副圖片做匹配(如將兩幅圖片相同的部分提取出來(lái),去除只有一個(gè)攝像頭拍到的部分),然后通過(guò)遮擋,檢測(cè),補(bǔ)償?shù)人惴ㄌ幚硐嚓P(guān)的圖片。最后將兩幅圖片融合起來(lái),實(shí)現(xiàn)顏色的增強(qiáng)。
隨著雙攝像頭算法的演進(jìn),載有雙攝像頭的視頻系統(tǒng)也將發(fā)揮更大的作用,運(yùn)用到更多的場(chǎng)景中。
責(zé)任編輯:姚泓澤