Explication détaillée des méthodes d'estimation de la profondeur et des principes de calcul en vision par ordinateur

L'estimation de la profondeur de la vision par ordinateur utilise la technologie de vision par ordinateur pour estimer les informations de distance des objets dans l'image, c'est-à-dire la distance de l'objet à la caméra. L'estimation de la profondeur a de nombreuses applications dans des domaines tels que la conduite autonome, la navigation robotisée et la réalité virtuelle. Cet article présentera la méthode d'estimation de la profondeur et le processus de calcul des informations sur la profondeur.

1. Méthodes d'estimation de la profondeur par vision par ordinateur

Les méthodes d'estimation de la profondeur par vision par ordinateur peuvent être divisées en deux catégories : l'estimation de la profondeur visuelle monoculaire et l'estimation de la profondeur visuelle binoculaire.

1. Estimation visuelle monoculaire de la profondeur

L'estimation visuelle monoculaire de la profondeur consiste à estimer la profondeur d'un objet à travers une image. Les principales méthodes sont : la méthode de parallaxe, la méthode structurelle et la méthode d'apprentissage.

(1) Méthode basée sur la géométrie : Déduisez la distance entre l'objet et la caméra en calculant des informations géométriques telles que la taille et la position de l'objet dans l'image. Cette méthode est principalement utilisée pour l’estimation de la profondeur dans des scènes statiques.

(2) Méthode basée sur le mouvement : déduire la distance entre l'objet et la caméra grâce aux informations de mouvement de l'objet dans la séquence d'images. Cette méthode est principalement utilisée pour l'estimation de la profondeur dans les scènes dynamiques.

(3) Méthode basée sur l'apprentissage profond : l'estimation de la profondeur est obtenue en utilisant un modèle d'apprentissage profond pour apprendre la relation cartographique entre les images et la profondeur. Cette méthode a été largement utilisée ces dernières années.

2. Estimation de la profondeur de la vision binoculaire

L'estimation de la profondeur de la vision binoculaire consiste à estimer les informations de profondeur d'un objet à travers deux images. Les principales méthodes d'estimation de la profondeur de la vision binoculaire sont les suivantes :

(1) Méthode basée sur la parallaxe : en calculant la différence de position des pixels d'un même point dans les images gauche et droite, la distance entre l'objet et la caméra est déduit. Cette méthode nécessite une correction et une correspondance d'image, mais offre une précision plus élevée.

(2) Méthode basée sur la triangulation : Déduire la distance de l'objet à la caméra en calculant les positions des deux caméras et la position de l'objet dans les deux images. Cette méthode nécessite un calibrage précis de la caméra, mais peut obtenir des résultats d’estimation de profondeur plus précis.

(3) Méthode basée sur l'apprentissage profond : l'estimation de la profondeur est obtenue en utilisant un modèle d'apprentissage profond pour apprendre la relation de correspondance entre les images gauche et droite. Cette méthode a également été largement utilisée dans l’estimation de la profondeur de la vision binoculaire.

2. Comment calculer les informations de profondeur

Pour l'estimation visuelle monoculaire de la profondeur, les informations de profondeur d'un objet peuvent être calculées par la formule suivante :

D=frac{ftimes w}{p}

Parmi eux, D représente la profondeur de l'objet, f représente la distance focale de la caméra, w représente la largeur réelle de l'objet dans l'image et p représente la largeur en pixels de l'objet dans l'image.

Pour l'estimation de la profondeur de la vision binoculaire, les informations de profondeur de l'objet peuvent être calculées par la formule suivante :

Z=frac{Btimes f}{d}

où Z représente la profondeur de l'objet. objet, et B représente la longueur de base des deux caméras, f représente la distance focale de la caméra et d représente la taille de parallaxe du même point dans les images de gauche et de droite.

Il convient de noter que l'étalonnage de la caméra et la correction de l'image sont nécessaires avant de calculer les informations de profondeur afin d'obtenir des paramètres de caméra précis et des relations de correspondance. Dans le même temps, la précision de l'estimation de la profondeur est également affectée par divers facteurs, tels que la qualité de l'image, la complexité de la scène, les paramètres de la caméra, etc.

En général, l'estimation de la profondeur de la vision par ordinateur est une tâche complexe qui nécessite l'utilisation complète de plusieurs technologies de vision par ordinateur, telles que l'extraction de caractéristiques, la correspondance d'images, l'apprentissage en profondeur, etc. Différentes méthodes d'estimation de la profondeur et formules de calcul conviennent à différents scénarios et tâches. Nous devons choisir une méthode d'estimation de la profondeur appropriée en fonction de la situation spécifique afin d'obtenir des informations précises sur la profondeur.

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