c++ - 您如何判断图片中物体的(现实世界)距离？

Question

我正在用 C++ 构建一个识别程序，为了使其更加健壮，我需要能够找到图像中物体的距离。

假设我有一张在 8.5 x 11 图片 22.3 英寸外拍摄的图像。系统正确地识别出尺寸为 319 x 409 像素的方框中的图片。
将实际高度和宽度(AH 和 AW)以及像素高度和宽度(PH 和 PW)与距离(D)相关联的有效方法是什么？

我假设当我实际使用该方程时，PH 和 PW 将与 D 成反比，而 AH 和 AW 是常数(因为识别的对象将始终是用户可以指示宽度和高度的对象) .

Answer 1

我不知道你是否在某个时候改变了你的问题，但我的第一个答案对于你想要的来说非常复杂。您可能可以做一些更简单的事情。

1) 长而复杂的解决方案(更一般的问题)

首先你需要知道物体的大小。

您可以查看计算机视觉算法。如果您知道对象(其尺寸和形状)。您的主要问题是姿势估计问题(即找到物体相对于相机的位置)，您可以从中找到距离。可以看[1][2](比如有兴趣可以找其他文章)或者搜索POSIT、SoftPOSIT。您可以将问题表述为优化问题:找到姿势以最小化真实图像和预期图像之间的“差异”(给定估计姿势的对象投影)。这个差值通常是每个图像点 Ni 与当前参数对应的对象(3D)点 Mi 的投影 P(Mi) 之间的(平方)距离之和。

从中可以提取距离。

为此，您需要校准您的相机(粗略地说，找到像素位置和视角之间的关系)。

现在您可能不想自己编写所有这些代码，您可以使用计算机视觉库，例如 OpenCV、Gandalf [3] ...

现在您可能想做一些更简单(和近似)的事情。如果您可以找到距相机相同“深度”(Z)的两点之间的图像距离，您可以将图像距离 d 与实际距离 D 相关联:d = a D/Z(其中 a 是与焦距相关的相机，您可以使用相机校准找到的像素数)

2) 简短的解决方案(针对您的简单问题)

但这是(简单、简短)的答案:如果您在与“相机平面”平行的平面上拍摄(即它完全面向相机)，您可以使用:

PH = a AH / Z
PW = a AW / Z

其中 Z 是图片平面的深度，a 是相机的内在参数。

作为引用，针孔相机模型将图像坐标 m=(u,v) 与世界坐标 M=(X,Y,Z) 相关联:

m   ~       K       M

[u]   [ au as u0 ] [X]
[v] ~ [    av v0 ] [Y]
[1]   [        1 ] [Z]

[u] = [ au as ] X/Z + u0
[v]   [    av ] Y/Z + v0

其中“~”表示“与”成比例，K 是相机的内在参数矩阵。您需要进行相机校准才能找到 K 参数。这里我假设 au=av=a 和 as=0。

您可以从这些方程中的任何一个中恢复 Z 参数(或取两者的平均值)。请注意，Z参数不是与物体的距离(在物体的不同点上有所不同)，而是物体的深度(相机平面与物体平面之间的距离)。但我想这就是你想要的。

[1] 线性N点相机位姿确定，龙泉和中单蓝

[2] 一种用于相机姿态确定的完全线性四点算法，Lihong Zhi 和 Jianliang Tang

[3] http://gandalf-library.sourceforge.net/