(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211299599.4 (22)申请日 2022.10.24 (71)申请人 中国人民解 放军国防科技大 学 地址 410073 湖南省长 沙市开福区德雅路 109号 (72)发明人 吕建明　甘子豪　洪华杰　陈亚萍　 刘召阳　 (74)专利代理 机构 长沙国科天河知识产权代理 有限公司 432 25 专利代理师 彭小兰 (51)Int.Cl. G01C 11/00(2006.01) G02B 3/14(2006.01) H04N 5/232(2006.01) G06T 7/50(2017.01)G06T 7/00(2017.01) (54)发明名称 基于液态仿生视觉的两级单目深度测量方 法、 系统和介质 (57)摘要 本申请涉及一种基于液态仿生视觉的两级 单目深度测量方法、 系统和介质。 所述方法包括： 首先， 采用多项式拟合方式确定液态仿生透镜的 焦距与控制电压的调节函数， 基于单目光学系统 的等效焦距及相似三角形关系式确定固态透镜 主平面与单目光学系统的等效焦点之间的第一 距离、 固态透镜主平面与单目光学系统的等效主 平面之间的第二距离及等效像距， 并结合高斯等 效公式， 得到控制电压和物距的非线性映射模 型， 利用自动对焦算法调节液态仿生透镜的控制 电压对目标测量区域进行对焦， 根据清晰度评价 函数的变化确定控制电压， 代入非线性映射模型 以获取目标测量区域的深度信息。 采用本方法能 够解决测量范围与测量精度之间的矛盾及测量 目标无限制等优点。 权利要求书3页 说明书10页 附图6页 CN 115355887 A 2022.11.18 CN 115355887 A 1.一种基于液态仿生视 觉的两级单目深度测量方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 获取单目光学系统 的等效焦距； 所述单目光学系统沿光轴设置 固态透镜与 液态仿生透 镜； 采用多项式拟合方式确定所述液态仿生透 镜的焦距与控制电压的调节函数； 获取所述固态透镜主平面与 所述单目光学系统 的等效焦点之间的第 一距离、 所述固态 透镜主平面与所述单目光学系统的等效主平面之间的第二距离以及等效像距； 将所述等效焦距、 所述等效像距以及所述调节函数输入预先构建的高斯等效公式， 得 到所述控制电压和物距的非线性映射模型； 其中， 所述高斯等效公式表示等效物距和等效 像距与等效焦距之间的关系； 采用预先设置的自动对焦算法， 通过调节所述控制电压， 对目标测量区域进行自动对 焦， 并且输出对焦后的物 距及其深度信息 。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 根据所述液态仿生透镜的变焦距、 所述固 态透镜的定焦距及两块透 镜之间的距离， 确定所述 等效焦距的值， 公式表示 为： 式中， 为等效焦距， 为液态仿生透镜的变焦距， 为固态透镜的定焦距， 为两块透 镜之间的距离 。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述采用多项式拟合方式确定所述液态仿 生透镜的焦距与控制电压的调节函数， 步骤 包括： 通过焦距测量仪对液态仿生透镜在不同电压下的焦距实验进行测量， 获得所述液态仿 生透镜的焦距初始数据； 对所述液态仿生透镜的焦距初始数据进行多项式插值拟合， 得到所述液态仿生透镜的 焦距与控制电压的调节函数， 公式表示 为： 式中， 为光焦度， 用液态仿生透镜变焦距的倒数值表示， U为电压， 通过已知数据集可 以得到拟合函数 和已知数据点 之间的误差， 进而得到误差函数 ， 根据误差最小化原则可以确定调节函数中权系数 ， 其中， 为已知数据集的样本值。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 当所述液态仿生透镜的光焦度值为负时， 所述液态仿生透镜起 发散作用， 点光源入射光线与折射光线组成的三角形符合相似三角形 关系式： 式中， 表示点光源平行入射高度， 表示点光源经液态仿生透镜折射后到达固态透 镜的高度， 表示固态透 镜主平面与单目光学系统的等效焦点之间的第一距离； 根据所述相似三角形关系式， 分别获取固态透镜主平面与单目光学系统 的等效焦点之 间的第一距离 、 固态透镜主平面与单目光学系统的等效主平面之间的第二距离 及等效权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115355887 A 2像距 ， 公式表示 为： 式中， 表示固态透 镜主平面与单目光学系统的相机传感器之间的第三距离； 当所述液态仿生透镜的光焦度为正时， 液态仿生透镜起汇聚作用， 点光源入射光线与 折射光线组成的三角形符合相似三角形关系式： 根据所述相似三角形关系式， 分别获取固态透镜主平面与单目光学系统 的等效焦点之 间的第一距离 、 固态透镜主平面与单目光学系统的等效主平面之间的第二距离 及等 效像距 ， 公式表示 为： 。 5.根据权利要求 4所述的方法， 其特 征在于， 所述高斯 等效公式表示 为： 式中，uc表示当目标处于正焦状态时的等效物 距； 将所述等效焦距、 所述等效像距以及所述调节函数输入预先构建的高斯等效公式， 得 到所述控制电压和物 距的非线性映射模型， 公式表示 为： 。 6.根据权利要求5所述的方法， 其特征在于， 所述采用预先设置的自动对焦算法， 调节 所述控制电压， 对所述单目光学系统进行自动对焦， 步骤 包括： 设置所述液态仿生透 镜的起始控制电压； 采用长步长 对所述控制电压进行递增以调节对焦区域的清晰度； 通过图像清晰度评价 函数计算所述对焦区域的清晰度评价 值并存储； 当所述清晰度评价值开始下降时， 采用短步长 对所述控制电压进行递减， 直到所述 清晰度评价 值达到最高； 对所述液态仿生透 镜施加所述清晰度评价 值最高时的控制电压值， 则对焦成功。 7.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于， 将所述单目光学系统对焦后的所述控制电 压值， 输入所述控制电压和物 距的非线性映射模型， 得到对焦后的物 距。 8.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述获取单目光学系统的等效焦距之前， 还包括： 对两级视觉装置的相对位姿参数进行标定； 所述两级视觉装置包括： 广角测量系统和 长焦测量系统；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115355887 A 3