一种基于合成孔径聚焦图像的目标测距方法

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1、第46卷第4期2014年8月空航天UniversityofAer大学学onautics8LA报stronautlcs一种基于合成孔径聚焦图像的目标测距方法陈广东孙红梅(南京航空航天大学无人机研究院陈智，南京，210016)V01．46No．4Aug．2014摘要：基于合成孔径聚焦图像提出一种新的目标测距方法。该方法利用小孔成像模型摄像机获取与目标视线垂直的等间隔线阵机位图像序列，并将线阵与目标视线交点处机位的图像作为基准图像。根据图像序列获取各距离段所对应的像差校正叠加图像，计算基准图像中每个像素的邻域与每一幅像差校正叠加

2、图像中相应区域的相似度，并选取相似度随像差校正叠加图像变化的范围大于一预设闽值的像素作为可测距像素，相似度最大的像差校正叠加图像所对应的距离段即为该可测距像素对应目标点所处的距离段。对合成孔径原理进行了仿真分析，并根据摄像机线阵实测数据和航拍序列实测数进行了测距实验。实验表明该测距方法鲁棒性好，算法简单，并且无干扰。关键词：聚焦测距；摄像机线阵；合成孔径中图分类号：V241．62文献标志码：A文章编号：1005—2615(2014)04—0573—07TargetDistanceMeasurementBasedonSynt

3、heticApertureFocusingImageChenGuangdong，SunHongmei，ChenZhi(ResearchInstituteofUnmannedAircraft，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Anovelmethodisproposedtoobtainthetargetdepth．Asequenceofimagesistakenbylinearcameraarraysspread

4、ingperpendicularlytothelineofsight．Theimagefromthecameraattheintersec—tionofthelinearcameraarrayandthelineofsightisselectedasthereferenceimage．Themeasurablerangeisdividedintoseveraldistancesegments．Foreachsegment，aparallaxcorrectionstackimageiscalculated，thenthere

5、gionalsimilarityofthereferenceimageandthestackimageisgot．Thetargetdis—tanceisinthesegmentwhichhasmaximumsimilarityofthereferenceimageandthestackimage．With—outimagematching，depthfromsyntheticaperturefocushasgoodrobustnessandcannotbeinfluencedbysingleimageerrorordev

6、iation．Simulationresultsverifytheefficacyofthisscheme．Moreover，therangeprecisionisalsoanalyzed．Withoutelectromagneticpollution，themethodhastheadvantagesofconcealment．Keywords：depthfromfocus；cameralineararrays；syntheticaperture视觉测距作为机器视觉领域内基础技术之一，广泛应用于机器视觉定位、目标跟踪、视

7、觉避障等领域，尤其是作为视觉导航和伺服控制中不可或缺的基础技术受到广泛的关注。机器视觉测量主要分为：单目视觉测量、双目视觉测量、结构光视觉测量等。单目视觉不存在特征点匹配等问题[1’7]，且由于结构简单、运算速度快而具有广阔的应用前景。单目视觉距离的分辨率与光学镜头孔径正相关，要获得高的距离测量精度，就需用大孔径镜头成像。大孔径光学镜头除制造难度大外，成像面移动、镜头孑L径(35圈)张缩等动作需做机械运动，使用不便。在光学镜头的生产制造技术实践中，人们很早就意识到光学镜头大孔径可看成由诸多子孔径合成两来。合成孑L径原理早已

8、被国内外业晃知收稿日期：2013—01—05；修订日期：2014—04—09通信作者：陈广东，男，副研究员，E—mail：steve-chen3596@163。CON。航略．川京№“南dHO574南京航空航天大学学报第46卷晓，但与信号处理相结合的应用却时间不长。在成像载体为胶片和模拟信号感光器的年代，