基于單目視覺和激光雷達的測距方法研究?

姬嗣愚 王永生

（海軍航空大學 煙臺 264001）

1 引言

隨著科技的進步，越來越多的行業向著智能化和自動化的方向發展，同無人機、無人車等其他無人設備一樣，無人艇能夠自主規劃和自主航行，通過各類設備及傳感器完成一系列環境感知、目標檢測、自動避障等任務［1］，因此在執行海上作戰、訓練等任務時，通過在無人艇上加裝測距裝置可以更加方便、快速、準確地獲取所需目標的位置及距離信息，對感知戰場態勢、制定下一步計劃具有重要意義。

在各類傳感器中，視覺傳感器憑借在信息獲取及成本、精度等綜合性能方面的優勢，在環境感知研究中逐漸成為主流研究之一［2］，視覺傳感器主要包括單目視覺、雙目視覺以及多目立體視覺等，雙目視覺可以測量景深，但其系統復雜，計算量大，使用受限；單目視覺［3］通過小孔成像原理定位目標，成本較低操作簡單，具有更加廣闊的應用前景。除視覺傳感器外，激光雷達測距精度高，探測立體度好［4］，也逐漸成為廣泛應用的測距傳感器。因此，本文主要研究了基于單目視覺和激光雷達的測距方法，通過實驗進行了驗證和誤差分析。

2 基于單目視覺的測距方法

2.1 攝像機成像原理

小孔成像是攝像機成像的基本原理［5］，如圖1所示。由于光線沿直線傳播，由光源P發出的光線經過相機光心Oc后會在成像平面O-XY呈現出像點P'，Oc-Zc是相機的光軸方向，Oc-XcYcZc為相機坐標系。根據三角形相似關系，即可求解相應參數，這就是小孔成像模型，該模型確定了現實世界中目標物體的三維圖像與投影平面上的二維圖像之間的映射關系，是后續三維信息恢復與重構的基礎［6］。……