单目摄像头光学图像测距_单目相机测距(2)

      本篇文章为单目相机测距的姊妹篇，上一篇文章只考虑了摄像头平行于地面的情况，而本篇文章讨论了摄像头存在角度即悬挂的情况。

       其实本来不打算更新这篇文章，因为里面有些地方在我看来存在争议，但是刚巧我做报告要讲这一部分，因此顺便更新一下。存在争议的地方我会在文章中指出。

       本篇文章内容参考自:

       https://blog.csdn.net/mao_hui_fei/article/details/80822339

正文：

      目标：输入一个像素坐标点，然后计算出该像素点实际位置距离摄像头水平距离和垂直距离，即实现了单目摄像头测距

      限制：摄像头固定角度，倾斜照射到地面，不考虑镜头畸变(选用无畸变相机)

需要提前测得的量:

H：摄像头高度

Dmin:图像底边距摄像头实际距离

Dmax:图像顶边距摄像头实际距离

β：水平视场角

height：图像像素高度

width:图像像素宽度

输入：

X0:要测量的点的像素X坐标

Y0:要测量的点的像素Y坐标

输出：

X1:该点距摄像头的水平距离

Y1:该点距摄像头的垂直距离

       下面是具体计算过程，我是从ppt中直接截的图，如果给读者带来不便，在此表示歉意。

       在图中我标明了坐标轴，对于一些距离我也是采用的箭头标注，因为qq截图好像没有其他工具，可能有些混乱。

       这里就是有争议的地方，在原文中，作者用了一个D1变量，但是并没有说明D1究竟代表什么，他最终推导出来的结果为B1=(Y1+D1)*tan(β/2)。这也是该篇博客评论区讨论最多的地方，由于联系不上作者，我就采用了评论区中大多数人的看法:D1=Dmax-Y1，但是，问题来了，如果D1=Dmax-Y1,那么Y1+D1=Dmax,那么D1就是一个无用变量 ，这本身就不合理了。而且，该作者还提供了c++代码，在他的源码中(我后面会附上),指定了D1的值，而且我将Dmax-Y1的值输出，发现Dmax-Y1根本不等于D1。

      所以我就混乱了，为此我还特意咨询了一位评论区大神，他很坚定的告诉我D1就是Dmax-Y1，引入D1只是起了误导作用，完全没用，但是当我问他关于源码的问题，他说不要看源码。。。

      这也是为什么我本来不打算更新这篇文章的原因，因为D1究竟是什么，怎么确定的，我现在仍然不知道。

      以下为C++源码：

#include #include #include #include #include #include "windows.h"  #include "fstream" //opencv相关#include #include #include #include #include #include #include #include #include   //hog特征的c文件//自己编写的文件//#include "UART.h"//#include "findline.h"//#include "DrawImage.h"//绘制图形using namespace std;using namespace cv;using namespace cv::ml;RNG rng(12345);int main(){  float Alpha;//俯仰角Αα：阿尔法 Alpha  float Theta;//垂直视场角  西塔 Theta  float Beta;//水平视场角Ββ：贝塔 Beta,可以求  //测量出的参数，摄像头俯仰角一变，就会变化  float H1 = 44.0;//摄像头高度  float Dmin = 19.2;//最短距离  float Dmax = 187.1;//最长距离  //float D1 = 29.8;//摄像头坐标与水平面线交点差值  float X0 = 0;//像素坐标值  float Y0 = 0;//像素坐标值  float X1 = 0;//实际距离摄像头水平距离，左负右正  float Y1 = 0;//实际距离摄像头垂直距离  float width = 0;  float height = 0;  //中间变量  float d0 = 0;//步进视场角，用来计算离摄像头垂直距离,d(theta)  float B1 = 0;//每个Y1实际水平距离  //画圈半径，便于显示  int radius = 40;  //参数计算  Beta = atan(40.5 / 22.5);//水平视场角β  Alpha = atan(Dmin / H1);//俯仰角  //H2 = Dmin*H1 / Dmin1; //摄像头理论高度  Theta = atan(Dmax / H1) - Alpha;//垂直视场角  cout << "水平视场角β为：" << Beta * 180.0 / 3.1415926 << " 度" << endl;  cout << "垂直视场角θ为：" << Theta * 180.0 / 3.1415926 << " 度" << endl;  cout << "俯仰角α为：" << Alpha * 180.0 / 3.1415926 << " 度" << endl;  cout << "摄像头实际高度H1为:   " << H1 << " 厘米" << endl;  cout << "最短距离Dmin为:   " << Dmin << " 厘米" << endl;  cout << "最长距离Dmax为:   " << Dmax << " 厘米" << endl;  /*Mat srcImage = imread("1.jpg");*/  long int iiii = 1000;  Mat frame;  //【1】从摄像头读入视频  VideoCapture capture(0);  //该参数为0，则打开计算机自带摄像头，如果为1则打开外置USB摄像头  while (1)  {    iiii++;    //隔一段时间保存一张图片    if (iiii >= 100)//通过改变i后面的值来刷新图片界面    {      iiii = 0;      capture >> frame;// //读取当前帧，capture >> frame与capture.read(frame)功能一样，      if (frame.empty())      {        return 0;      }      width = frame.cols;      height = frame.rows;      cout << "图像宽度" << width << endl;      cout << "图像高度" << height << endl;      //视场中央线      line(frame, Point(width / 2, 0), Point(width / 2, height), Scalar(6, 88, 255), 3, LINE_AA);      line(frame, Point(0, height / 2), Point(width, height / 2), Scalar(6, 88, 255), 3, LINE_AA);      cout << "请输入像素坐标值X0(以回车结束):" << endl;      cin >> X0;      cout << "请输入像素坐标值Y0(以回车结束):" << endl;      cin >> Y0;      cout << "输入的结果为" << endl;      cout << "当前像素坐标值X0为：" << X0 << endl;      cout << "当前像素坐标值Y0为   " << Y0 << endl;      Point center(X0, Y0);      //绘制圆心        circle(frame, center, 3, Scalar(0, 255, 0), -1, 8, 0);      //绘制圆轮廓        circle(frame, center, radius, Scalar(155, 50, 255), 3, 8, 0);      namedWindow("原图", 0);      imshow("原图", frame);      waitKey(2);      waitKey(200);      waitKey(200);      waitKey(200);      d0 = (height - Y0) * Theta / height; //步进小角度      Y1 = H1 * tan(Alpha + d0); //垂直距离      //B1 = (Y1 + D1) * tan(Beta / 2.0);      B1 = (Dmax) * tan(Beta / 2.0);      X1 = 2.0 * B1 * (X0 - width / 2.0) / width;      cout << "距离摄像头水平距离X1为：" << X1 << " 厘米" << endl;      cout << "距离摄像头垂直距离Y1为：" << Y1 << " 厘米" << endl;    }  }  waitKey(0);}

       第138行被我改为了第139行，输出结果是不一样的，很恼火。

       由于测试不是很容易操作，因此后续看情况再决定增不增加测试部分，先这样吧