1.一种农机前方作业环境视觉感知透视效应的消除方法,其特征在于,包括:
步骤1:进行相机标定,得到相机内参和相机的安装参数;
步骤2:根据所述相机内参和所述相机的安装参数,构建单点透视坐标转换公式;其中,所述单点透视坐标转换公式用于将透视图片中任一点的坐标转换为世界坐标系对应的坐标,以及逆透视图中对应的坐标;
步骤3:农机作业过程中,在相机所采集到的透视图片内选取roi顶点,并根据所述单点透视坐标转换公式和所述roi顶点,确定逆透视变换矩阵;
步骤4:根据所述逆透视变换矩阵,对所述roi顶点确定的区域范围内的各个单点进行逆透视变换,得到消除透视效应后的逆透视图。
2.根据权利要求1所述的农机前方作业环境视觉感知透视效应的消除方法,其特征在于,所述步骤1中的相机内参包括:相机横向视场角、相机纵向视场角、相机横向分辨率、相机纵向分辨率;所述相机的安装参数包括:相机安装俯仰角、相机安装高度。
3.根据权利要求1所述的农机前方作业环境视觉感知透视效应的消除方法,其特征在于,所述步骤2中单点透视坐标转换公式如下:
其中,x表示世界坐标系下的x轴坐标,y表示世界坐标系下的y轴坐标,u表示透视图片中某一点的x轴坐标,v表示透视图片中某一点的y轴坐标,h表示相机安装高度,m表示相机纵向分辨率,θ表示相机安装俯仰角,2α表示相机纵向视场角,2β表示相机横向视场角,n表示相机横向分辨率,u'表示透视图片中某一点在逆透视图中对应的x轴坐标,v'表示透视图片中某一点在逆透视图中对应的y轴坐标,c表示重构成像的像素当量。
4.根据权利要求1所述的农机前方作业环境视觉感知透视效应的消除方法,其特征在于,所述步骤3包括:
农机作业过程中,根据作业感知要求的前向距离、横向距离,在相机所采集到的透视图片内选取梯形区域的四个roi顶点(ui,vi),其中,ui表示第i个roi顶点的横坐标,vi表示第i个roi顶点的纵坐标,i=1,2,3,4;
令
其中,ui'表示基于单点透视坐标转换公式计算得到的第i个roi顶点的横坐标,vi'表示基于单点透视坐标转换公式计算得到的第i个roi顶点的纵坐标;a表示逆透视变换矩阵,a11表示逆透视变换矩阵第1行第1列的元素,a12表示逆透视变换矩阵第1行第2列的元素,a13表示逆透视变换矩阵第1行第3列的元素,a21表示逆透视变换矩阵第2行第1列的元素,a22表示逆透视变换矩阵第2行第2列的元素,a23表示逆透视变换矩阵第2行第3列的元素,a31表示逆透视变换矩阵第3行第1列的元素,a32表示逆透视变换矩阵第3行第2列的元素。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的农机前方作业环境视觉感知透视效应的消除方法,其特征在于,所述步骤4包括:
在所述roi顶点确定的区域范围内选择p个单点,通过所述逆透视变换矩阵将所述p个单点进行逆透视变换,得到对应的p个目标点;其中,p为大于1的自然数;
基于所述目标点,进行插值运算,得到q个像素点,q为大于p的自然数;
基于所述q个像素点,生成消除透视效应后的逆透视图。
6.一种农机前方作业环境视觉感知透视效应的消除系统,其特征在于,包括:
相机标定模块,用于进行相机标定,得到相机内参和相机的安装参数;
转换模块,用于根据所述相机内参和所述相机的安装参数,构建单点透视坐标转换公式;其中,所述单点透视坐标转换公式用于将透视图片中任一点的坐标转换为世界坐标系对应的坐标,以及逆透视图中对应的坐标;
确定模块,用于在相机所采集到的透视图片内选取roi顶点,并根据所述单点透视坐标转换公式和所述roi顶点,确定逆透视变换矩阵;
逆转换模块,用于根据所述逆透视变换矩阵,对所述roi顶点确定的区域范围内的各个单点进行逆透视变换,得到消除透视效应后的逆透视图。
7.根据权利要求6所述的农机前方作业环境视觉感知透视效应的消除系统,其特征在于,所述相机内参包括:相机横向视场角、相机纵向视场角、相机横向分辨率、相机纵向分辨率;所述相机的安装参数包括:相机安装俯仰角、相机安装高度。
8.根据权利要求6所述的农机前方作业环境视觉感知透视效应的消除系统,其特征在于,所述单点透视坐标转换公式如下:
其中,x表示世界坐标系下的x轴坐标,y表示世界坐标系下的y轴坐标,u表示透视图片中某一点的x轴坐标,v表示透视图片中某一点的y轴坐标,h表示相机安装高度,m表示相机纵向分辨率,θ表示相机安装俯仰角,2α表示相机纵向视场角,2β表示相机横向视场角,n表示相机横向分辨率,u'表示透视图片中某一点在逆透视图中对应的x轴坐标,v'表示透视图片中某一点在逆透视图中对应的y轴坐标,c表示重构成像的像素当量。
9.根据权利要求1所述的农机前方作业环境视觉感知透视效应的消除系统,其特征在于,所述确定模块,具体用于:
农机作业过程中,根据作业感知要求的前向距离、横向距离,在相机所采集到的透视图片内选取梯形区域的四个roi顶点(ui,vi),其中,ui表示第i个roi顶点的横坐标,vi表示第i个roi顶点的纵坐标,i=1,2,3,4;
令
其中,ui'表示基于单点透视坐标转换公式计算得到的第i个roi顶点的横坐标,vi'表示基于单点透视坐标转换公式计算得到的第i个roi顶点的纵坐标;a表示逆透视变换矩阵,a11表示逆透视变换矩阵第1行第1列的元素,a12表示逆透视变换矩阵第1行第2列的元素,a13表示逆透视变换矩阵第1行第3列的元素,a21表示逆透视变换矩阵第2行第1列的元素,a22表示逆透视变换矩阵第2行第2列的元素,a23表示逆透视变换矩阵第2行第3列的元素,a31表示逆透视变换矩阵第3行第1列的元素,a32表示逆透视变换矩阵第3行第2列的元素。
10.根据权利要求6-9中任一项所述的农机前方作业环境视觉感知透视效应的消除系统,其特征在于,所述逆转换模块,具体用于:
在所述roi顶点确定的区域范围内选择p个单点,通过所述逆透视变换矩阵将所述p个单点进行逆透视变换,得到对应的p个目标点;其中,p为大于1的自然数;
基于所述目标点,进行插值运算,得到q个像素点,q为大于p的自然数;
基于所述q个像素点,生成消除透视效应后的逆透视图。