展前景，具有非常重要的理论意义和科学研究的现实意义。

1。2 国内外研究现状

第二章 需求分析与总体设计

2。1 课题目标

本课题名称为基于 Jetson-tk1 嵌入式终端的双目测距后端系统的设计与开发，系统 要完成的任务为使用摄像头获取物体的图像并对图像进行处理和计算，最终得到摄像头 与物体之间的距离。本课题的开发与运行环境为基于 Jetson-tk1 的 Linux 嵌入式终端。 2。2 功能描述

（1）图像获取功能：系统可以打开并使用摄像头拍摄目标物体，并将拍摄到的视 频图像实时的显示在显示终端。可以根据用户的需求随时保存当前正在显示的画面，并 以指定的分辨率大小保存至工作目录，以备后续算法调用。

（2）图像预处理功能：系统可以对拍摄下来的图像进行一系列的处理，使图像更 符合计算机处理图像的要求。

（3）特征提取与匹配功能：可以对处理过的图像进行特征点的提取，并将两幅图 像中相同的特征点相匹配。

（4）距离计算功能：系统可以根据获取到的必须的信息计算出摄像头与物体之间 的距离，并对得到的距离信息进行纠正。最终要求得到的数据的误差不大于 5%。

2。3 系统总体设计

本课题利用的是相似性的原理，如图 1-1 所示，原理图表示的是用两个摄像头在一 定条件下对同一个物体进行拍摄时的示意图，表示的是从俯视的角度观察目标物体与摄 像机之间的位置关系。摄像头摆放所需的条件在理想的情况下应为两个摄像头中心轴相 互平行，摄像头的成像平面在同一平面上。其中 a 是所测物体上的一个兴趣点，这个点 应该具有与其他点相区分的特性以便在两个摄像头拍摄到的图像上都很容易的检测出 此点来。X1 和 X2 分别代表 a 在两个摄像头拍摄到的图像的上的像，d 是两个摄像头现 实当中的距离，f 为摄像头的焦距，Z 是就是要测的距离。

图 1-1 双目测距原理图

根据图 1-1 可以看出目标物体上的点、摄像头和目标物体的像组成的图形中含有一 对相似三角形，在已知条件充足的情况下就可以利用数学知识计算出与物体的实际距 离。所以如果要获得精确的物体距离需要获得以下信息：1、摄像头的焦距 f；2、两个 摄像头之间的距离 d；3、目标物上同一点在两个成像平面上的横坐标 X1 和 X2。之后的 工作也主要是围绕着如何获取这些关键信息而展开的。

根据最终实现功能所需的条件，可以将系统分为图像获取模块、图像预处理模块、 特征检测模块、特征匹配模块、距离计算模块等五个模块，每个模块单独设计完成，最 后再将所有模块级联以实现双目测距的功能。分功能模块设计图与流程图见图 1-2 和图 1-3：

图 1-2 双目测距模块划分

（1）图像获取模块

图 1-3 双目测距系统流程图

本课题是在实验室摄像头标定的基础上完成，所以第一步需要完成的任务是图像的 获取，图像获取模块要完成的任务是打开两个摄像头，将两个摄像头的图像动态的实时 的同时显示在显示器上。当用户按下指定的拍照按键时，以指定的分辨率保存当前窗口 显示的图像到工作目录，以供后续模块的使用。

（2）图像预处理模块 图像预处理模块需要完成的功能为将图像获取模块截取的图像信息进行一系列的处理，是图像更加清晰，更加符合后续模块对图像的需求。论文网

（3）图像特征检测模块 图像处理模块的作用是在已完成预处理的图像中提取出特征点，这些特征点将作为测量距离的基准点，要求对物体提取出的特征点数量要足够的多并且尽可能的准确。本 课题采用 sift 算法提取特征点。