OpenCV3历程（12）——双目视觉测距原理以及推导公式

转载自：https://blog.csdn.net/piaoxuezhong/article/details/79016615

一、双目测距原理

通过对两幅图像视差的计算，直接对前方景物（图像所拍摄到的范围）进行距离测量。双目摄像头的原理与人眼相似。人眼能够感知物体的远近，是由于两只眼睛对同一个物体呈现的图像存在差异，也称“视差”。物体距离越远，视差越小；反之，视差越大。视差的大小对应着物体与眼睛之间距离的远近，这也是3D电影能够使人有立体层次感的原因。

 上图中的人和椰子树，人在前，椰子树在后，最下方是双目相机中的成像。其中，右侧相机成像中人在树的左侧，左侧相机成像中人在树的右侧，这是因为双目的角度不一样。在通过对比两幅图像就可以知道人眼观察树的时候视差小，而观察人时视差打。因为树的距离远，人的距离近。这就是双目三角测距的原理。双目系统对目标物体距离感知是一种绝对的测量，而非估算。

二、理想双目相机成像模型

实际场景中物体的三维坐标可以通过双目立体视觉技术来确定。如下图是双目立体视觉原理图，OL和OR是左右相机的光心，他们的光轴和各自的成像表面如图所示。假设两相机的内部和外部参数完全相同，焦距为f，光心之间的距离（基线）为B，两台相机在同一平面上，是他们的投影中心的Y坐标相等。同一时刻空间点p（x,y,z）在两相机成像点分别为Pleft和Pright。

 

 根据三角形相似定律：

解得：

 

根据上述推导，要求得空间点p离相机的距离（深度）z，必须知道：

1、相机焦距：f，左右相机基线b，即两个摄像头光心之间的距离 

2、视差：

即左相机像素点（Xl，Yl）和右相机中对应点（Xr，Yr）的对应关系，这是双目相机的核心问题。