Шамышев А.А.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАДАЧИ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ДО ОБЪЕКТА ДЛЯ СИСТЕМ КОМПЬЮТЕРНОГО ЗРЕНИЯ С ОДНИМ ОБЪЕКТИВОМ *
Аннотация:
в работе рассмотрена задача измерения расстояния до объекта для систем компьютерного зрения с одним объективом и показано, что решение этой задачи в большинстве случаев эквивалентно решению задачи определения размера объекта на изображении
Ключевые слова:
компьютерное зрение, системы определения расстояния, системы компьютерного зрения с одним объективом
УДК 004.932
Шамышев А.А.
аспирант кафедры информационных систем и программной инженерии
Владимирский государственный университет
имени А.Г. и Н.Г. Столетовых
(г. Владимир, Россия)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАДАЧИ ИЗМЕРЕНИИЯ
РАССТОЯНИЯ ДО ОБЪЕКТА ДЛЯ СИСТЕМ
КОМПЬЮТЕРНОГО ЗРЕНИЯ С ОДНИМ ОБЪЕКТИВОМ
Аннотация: в работе рассмотрена задача измерения расстояния до объекта для систем компьютерного зрения с одним объективом и показано, что решение этой задачи в большинстве случаев эквивалентно решению задачи определения размера объекта на изображении.
Ключевые слова: компьютерное зрение, системы определения расстояния, системы компьютерного зрения с одним объективом.
Системы компьютерного зрения используются в различных сферах деятельности человека. Самыми яркими примерами использования таких систем являются беспилотные автомобили, мобильные приложения для навигации слепых людей, военные беспилотники и прочее [1].
Одной из базовых задач, решаемых такими системами, является определение расстояния от прибора до физического объекта, которое позволит определить пространственное положение прибора относительно других предметов. Такая постановка задачи может показаться сложной, однако в большинстве случаев она эквивалента задаче определения размера объекта по его изображению.
Для того чтобы продемонстрировать эквивалентность, необходимо посмотреть на формулу тонкой линзы (1) и построить оптическую схему (рис. 1) [2].
где u – расстояние от линзы до объекта, v – расстояние от линзы до изображения, а f – фокусное расстояние.
Рис. 1. Оптическая схема
Из оптической схемы (рис. 1) можно вывести значения h – размер объекта (2) и H – размер объекта на изображении (3).
Если из формулы (3), выразить , подставить в формулу (2) и выразить v, то получится формула расстояния от линзы до изображения на основе физического размера объекта (h), размера объекта ни изображении (H) расстояния от линзы до изображения (4).
Если подставить (4) в (1), то можно получить формулу для расчета расстояния от линзы до объекта (5).
Таким образом, расстояние до объекта можно посчитать, зная только три значения: фокусное расстояние (f), размер объекта на изображении (h) и размер объекта (H).
Фокусное расстояние – самый простой параметр из всех. Каждая камера имеет определенное значение на момент съемки изображения и сохраняется в метаданных файла изображения и может быть получено программными средствами [3]. Более того, не зная фокусное расстояние мы никогда не сможем определить расстояние до объекта, т.к. одно и то же изображение может быть снято с разных точек, но быть идентичным из-за разного фокусного расстояния камеры.
Для определения размера объекта на изображении достаточно найти сам объект и посчитать сколько пикселей он занимает (в ширину и в высоту). На текущий момент существует большое количество алгоритмов для решения этой проблемы: алгоритм определения углов Харриса [4], алгоритм отслеживания контуров [5] и так далее.
Последним параметром является размер самого объекта – самый сложный параметр, однако и его можно рассчитать, если с помощью алгоритмов машинного обучения классифицировать объект и посмотреть его размер в заранее заготовленном справочнике.
Описанный выше подход определения расстояния до объектов для систем компьютерного зрения с одним объективом имеет ряд недостатков. Во-первых, нам необходимо знать размеры всех возможных объектов и фокусное расстояние камеры, однако в некоторых приложениях эти ограничения не являются существенными и могут использоваться для решения прикладных задач.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Номер журнала Вестник науки №9 (66) том 4
Ссылка для цитирования:
Шамышев А.А. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАДАЧИ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ДО ОБЪЕКТА ДЛЯ СИСТЕМ КОМПЬЮТЕРНОГО ЗРЕНИЯ С ОДНИМ ОБЪЕКТИВОМ // Вестник науки №9 (66) том 4. С. 339 - 342. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/10077 (дата обращения: 17.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2023. 16+