一种基于摄像头测量长度的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于摄像头测量长度的方法，包括如下步骤：S01：在物体中选取待测长度的两个端点，调整各个摄像头的焦距进行拍摄；S02：在摄像头阵列中选取任意两个摄像头，形成一个计算对，根据计算对中两个摄像头的坐标以及对应的拍摄图片，分别计算出图片中待测长度两个端点对应的三维坐标；S03：处理单元根据待测长度两个端点中的三维坐标计算这两个端点之间的长度；S04：夹角测量设备带动摄像头阵列中所有摄像头同时进行旋转，重复步骤S01‑S03。本发明专利技术提供的一种基于摄像头测量长度的方法及装置，能够利用摄像头阵列计算物体空间的三维坐标，并利用夹角测量设备矫正存在的偏角，进而计算长度。

A Method and Device for Measuring Length Based on Camera

The invention discloses a method for measuring length based on camera, which comprises the following steps: S01: selecting two endpoints of the length to be measured in the object, adjusting the focal length of each camera for shooting; S02: selecting any two cameras in the camera array to form a calculation pair, and calculating the coordinates of the two cameras and the corresponding photographs respectively according to the calculation. The three-dimensional coordinates corresponding to the two endpoints of the length to be measured in the picture; S03: the processing unit calculates the length between the two endpoints according to the three-dimensional coordinates of the two endpoints of the length to be measured; S04: the angle measuring device drives all the cameras in the camera array to rotate at the same time, repeating 01 S03. The invention provides a method and device for measuring length based on a camera, which can calculate three-dimensional coordinates of object space by using camera array, and rectify existing deflection angle by using angle measuring device, thereby calculating length.

【技术实现步骤摘要】
一种基于摄像头测量长度的方法及装置
本专利技术涉及数据识别领域，具体设计一种基于摄像头测量长度的方法及装置。
技术介绍
日常生活中，常常需要测量物体的长度等信息，由于测量物体长度需要米尺等工具，而米尺未必随身携带。目前手机几乎人手一部，手机上的摄像头能够随时拍照，所以可以利用手机摄像功能测算物体的三维坐标，进而计算物体长度。但是手机摄像头由于拍摄的是三维空间在二维空间的一个投影，所以当主光轴不垂直于拍摄物体所在平面时，会产生较大的误差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于摄像头测量长度的方法及装置，能够利用摄像头阵列计算物体空间的三维坐标，并利用夹角测量设备矫正存在的偏角，进而计算物体长度。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于摄像头测量长度的方法，包括如下步骤：S01：在物体中选取待测长度的两个端点，将这两个端点所在区域设定为待测物体的焦点区域，图形匹配模块在摄像头阵列的D个摄像头中匹配焦点区域，以焦点区域为中心分别调整各个摄像头的焦距进行拍摄，并将拍摄图像传输至处理单元中；其中，各个摄像头的主光轴平行；D为大于等于2的整数；S02：处理单元以参照摄像头中镜头和主光轴的交点为原点，建立三维坐标系，在摄像头阵列中选取任意两个摄像头，形成一个计算对，根据计算对中两个摄像头的坐标以及对应的拍摄图片，分别计算出图片中待测长度两个端点对应的三维坐标；所述参照摄像头为所述摄像头阵列中的一个摄像头；S03：处理单元根据待测长度两个端点中的三维坐标计算这两个端点之间的长度；S04：夹角测量设备带动摄像头阵列中所有摄像头同时进行旋转，每旋转一个角度，所述图形匹配模块在摄像头阵列的D个摄像头中匹配焦点区域，重复步骤S01-S03，计算该角度下对应的两个端点之间的长度；当根据旋转前后的摄像头阵列拍摄的图片计算出来的两端点之间的长度满足：时，输出两端点之间的平均长度其中，E为阈值，L(i)表示第i个时刻计算的两个端点之间的长度，k表示摄像头阵列的拍摄次数，每一次拍摄对应一个时刻。进一步地，所述步骤S02包括选取M个计算对，分别计算待测长度两个端点对应的三维坐标，并求取X，Y，Z的平均值，并将X，Y，Z的平均值作为待测长度两个端点对应的三维坐标，其中，0<M≤D*(D-1)/2。进一步地，所述步骤S02包括选取M个计算对，分别计算得出待测长度两个端点对应的M组三维坐标；所述步骤S03包括处理单元根据待测长度两个端点的M组三维坐标计算得出这两个端点之间的M个长度，对M个长度求平均值，并将平均值作为待测长度两个端点的三维坐标计算这两个端点之间的长度，其中，0<M≤D*(D-1)/2。进一步地，所述步骤S01之前对摄像头阵列进行透镜畸变矫正。进一步地，所述图形匹配模块采用特征匹配方法在摄像头阵列的D个摄像头中匹配焦点区域。进一步地，所述步骤S02中计算端点对应的三维坐标的方法为：其中，W1、H1、w1、h1和f1分别表示计算对中第一个摄像头拍摄的图片在X轴方向上的总像素个数、在Y轴方向上的总像素个数、在X轴方向上像素偏移的个数、在Y轴方向上像素偏移的个数和焦距；W2、H2、w2、h2和f2分别表示计算对中第二个摄像头拍摄的图片在X轴方向上的总像素个数、在Y轴方向上的总像素个数、在X轴方向上像素偏移的个数、在Y轴方向上像素偏移的个数和焦距；Δx表示计算对中第二个摄像头与参照摄像头在X轴上距离原点的偏差，Δy表示计算对中第二个摄像头与参照摄像头在Y轴上距离原点的偏差；其中，X轴和Y轴是以参照摄像头的主光轴为法线，以参照摄像头中镜头和主光轴的交点为原点的平面。进一步地，所述S04中L(i)的计算方法为：S041：选取第i时刻和第j时刻拍摄的图像，重复步骤S03分别计算这两个时刻对应的两个端点之间的长度Li’和Lj’；其中，第i时刻和第j时刻，所述夹角测量设备旋转的角度不同；S042：计算第i时刻两个端点之间的长度其中，A表示第i个时刻和第j时刻分别对应的摄像头的主光轴所在直线的夹角，且A≠0。进一步地，所述夹角测量设备还可以为陀螺仪或倾角传感器。本专利技术提供的一种基于摄像头测量长度的装置，包括图形匹配模块、摄像头阵列、夹角测量设备、显示屏、存储单元和处理单元，所述摄像头阵列包括D个摄像头，所述夹角测量设备带动所述摄像头阵列中所有摄像头同时进行旋转，所述摄像头阵列和夹角测量设备同时连接所述显示屏、存储单元所述处理单元，所述显示屏用于显示所述摄像头拍摄的照片，在所述夹角测量设备带动所述摄像头阵列旋转不同角度过程中，每旋转一个角度，所述图形匹配模块在摄像头阵列的D个摄像头中匹配焦点区域，所述处理单元以参照摄像头中镜头和主光轴的交点为原点，建立三维坐标系，在摄像头阵列中选取任意两个摄像头，形成一个计算对，所述处理单元根据计算对中两个摄像头的坐标以及对应的拍摄图片，计算出旋转不同角度下待测长度两个端点之间长度，并存储在存储单元中，当根据旋转前后的摄像头阵列拍摄的图片计算出来的两端点之间的长度满足：时，输出两端点之间的平均长度其中，E为阈值，L(i)表示第i个时刻计算的两个端点之间的长度，k表示摄像头阵列的拍摄次数，每一次拍摄对应一个时刻。本专利技术的有益效果为：本专利技术利用摄像头阵列快速测算物体长度；当摄像头的数量大于等于2时，可得到较为精确的三维坐标，且随着摄像头数量增多，三维坐标将逼近准确值；当按照要求使用夹角测量设备后，可修正倾斜角引起的偏差。附图说明附图1为本专利技术一种基于摄像头测量长度方法的流程图。附图2为本专利技术其中一个摄像头为参照摄像头的示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步的详细说明。如附图1所示，本专利技术提供的一种基于摄像头测量长度的方法，包括如下步骤：S01：在物体中选取待测长度的两个端点，将这两个端点所在区域设定为待测物体的焦点区域，图形匹配模块在摄像头阵列的D个摄像头中匹配焦点区域，以焦点区域为中心分别调整各个摄像头的焦距进行拍摄，并将拍摄图像传输至处理单元中；其中，各个摄像头的主光轴平行；D为大于等于2的整数。在此之前，对摄像头阵列进行透镜畸变矫正。具体可利用棋盘法对摄像头阵列中所有摄像头成像进行透视畸变矫正。本专利技术中需要测量的长度为待测长度两个端点之间的距离，因此，该两个端点需要在不同的图片中均被拍摄到，并且需要在不同的图片中被准确识别出来，才能进行后续的计算，具体的，在不同的图片中采用特征匹配方法进行标记。具体地，在拍摄多个图片的时候普，需要将待测物体放入各个摄像头中心位置，并对焦于该物体，使得摄像头将相距调整至最佳对焦位置。S02：处理单元以参照摄像头中镜头和主光轴的交点为原点，建立三维坐标系，在摄像头阵列中选取任意两个摄像头，形成一个计算对，根据计算对中两个摄像头的坐标以及对应的拍摄图片，分别计算出图片中待测长度两个端点对应的三维坐标；参照摄像头为所述摄像头阵列中的一个摄像头。其中，由于每个拍摄图像具有两个端点，因此，每个计算对中含有四个三维坐标。三维坐标的计算方法具体为：其中，W1、H1、w1、h1和f1分别表示计算对中第一个摄像头拍摄的图片在X轴方向上的总像素个数、在Y轴方向上的总像素个数、在X轴方向上像素偏移本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于摄像头测量长度的方法，其特征在于，包括如下步骤：S01：在物体中选取待测长度的两个端点，将这两个端点所在区域设定为待测物体的焦点区域，图形匹配模块在摄像头阵列的D个摄像头中匹配焦点区域，以焦点区域为中心分别调整各个摄像头的焦距进行拍摄，并将拍摄图像传输至处理单元中；其中，各个摄像头的主光轴平行；D为大于等于2的整数；S02：处理单元以参照摄像头中镜头和主光轴的交点为原点，建立三维坐标系，在摄像头阵列中选取任意两个摄像头，形成一个计算对，根据计算对中两个摄像头的坐标以及对应的拍摄图片，分别计算出图片中待测长度两个端点对应的三维坐标；所述参照摄像头为所述摄像头阵列中的一个摄像头；S03：处理单元根据待测长度两个端点中的三维坐标计算这两个端点之间的长度；S04：夹角测量设备带动摄像头阵列中所有摄像头同时进行旋转，每旋转一个角度，所述图形匹配模块在摄像头阵列的D个摄像头中匹配焦点区域，重复步骤S01‑S03，计算该角度下对应的两个端点之间的长度；当根据旋转前后的摄像头阵列拍摄的图片计算出来的两端点之间的长度满足：

【技术特征摘要】
1.一种基于摄像头测量长度的方法，其特征在于，包括如下步骤：S01：在物体中选取待测长度的两个端点，将这两个端点所在区域设定为待测物体的焦点区域，图形匹配模块在摄像头阵列的D个摄像头中匹配焦点区域，以焦点区域为中心分别调整各个摄像头的焦距进行拍摄，并将拍摄图像传输至处理单元中；其中，各个摄像头的主光轴平行；D为大于等于2的整数；S02：处理单元以参照摄像头中镜头和主光轴的交点为原点，建立三维坐标系，在摄像头阵列中选取任意两个摄像头，形成一个计算对，根据计算对中两个摄像头的坐标以及对应的拍摄图片，分别计算出图片中待测长度两个端点对应的三维坐标；所述参照摄像头为所述摄像头阵列中的一个摄像头；S03：处理单元根据待测长度两个端点中的三维坐标计算这两个端点之间的长度；S04：夹角测量设备带动摄像头阵列中所有摄像头同时进行旋转，每旋转一个角度，所述图形匹配模块在摄像头阵列的D个摄像头中匹配焦点区域，重复步骤S01-S03，计算该角度下对应的两个端点之间的长度；当根据旋转前后的摄像头阵列拍摄的图片计算出来的两端点之间的长度满足：时，输出两端点之间的平均长度其中，E为阈值，L(i)表示第i时刻计算的两个端点之间的长度，k表示摄像头阵列的拍摄次数，每一次拍摄对应一个时刻。2.根据权利要求1所述的一种基于摄像头测量两个端点之间长度的方法，其特征在于，所述步骤S02包括选取M个计算对，分别计算待测长度两个端点对应的三维坐标，并求取X，Y，Z的平均值，并将X，Y，Z的平均值作为待测长度两个端点对应的三维坐标，其中，0<M≤D*(D-1)/2。3.根据权利要求1所述的一种基于摄像头测量两个端点之间长度的方法，其特征在于，所述步骤S02包括选取M个计算对，分别计算得出待测长度两个端点对应的M组三维坐标；所述步骤S03包括处理单元根据待测长度两个端点的M组三维坐标计算得出这两个端点之间的M个长度，对M个长度求平均值，并将平均值作为待测长度两个端点的三维坐标计算这两个端点之间的长度，其中，0<M≤D*(D-1)/2。4.根据权利要求1所述的一种基于摄像头测量两个端点之间长度的方法，其特征在于，所述步骤S01之前对摄像头阵列进行透镜畸变矫正。5.根据权利要求1所述的一种基于摄像头测量两个端点之间长度的方法，其特征在于，所述图形匹配模块采用特征匹配方法在摄像头阵列的D个摄像头中匹配焦点区域。6.根据权利要求1所述的一种基于摄像头测量两个端点之间长度的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：余学儒，李琛，王鹏飞，段杰斌，王修翠，傅豪，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31