一种数字图像内置虚拟标尺的测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种数字图像内置虚拟标尺的测量装置及方法，其装置包括：网格投影单元，用于在目标物体所在平面上投影形成网格状光斑；图像获取单元，用于获取成像视野内包含网格状光斑和目标物体的光斑图像；计算单元，用于分析和处理光斑图像，并根据选取的光斑图像中的两个光斑之间的像素距离以及两个光斑之间的实际距离的比例关系，通过目标物体的像素尺寸计算目标物体的实际尺寸。本发明专利技术采用在数字图像中自带虚拟标尺的方式，克服了因外加标尺所带来的问题，作为一种非接触式测量方法，可用于任何宏观或微观物体尺寸的测量，特别是对一些难以触及的目标物体的测量具有明显优势，测量精度高，误差小。

Measuring device and method for built-in virtual ruler in digital image

The invention provides a device and method for measuring digital image with built-in virtual scale, the device includes a grid projection unit used in the object plane projection form a grid spot; an image acquisition unit for obtaining the spot image contains grid spot and object imaging field; calculation unit for analysis and processing the spot image, and according to the proportion of the actual distance between the pixels between the two spots in the selected spot image and the distance of the two spot, the actual size of the pixel size of the object through the calculation of the target object. The invention adopts in the digital image with the virtual ruler, to overcome the problems caused by the external scale, as a kind of non-contact measurement method can be used to measure any macroscopic or microscopic size of objects, especially the measurement of some hard to reach the target object has obvious advantages, high accuracy, small error.

【技术实现步骤摘要】
一种数字图像内置虚拟标尺的测量装置及方法
本专利技术涉及数字图像测量
，具体涉及一种数字图像内置虚拟标尺的测量装置及方法。
技术介绍
随着全球经济一体化进程的加快，制造业的发展进入了黄金时代，对测量技术也提出了进一步的要求。其中，精度和可靠性是衡量测量技术最重要的两个指标。目前，测量技术的测量精度已大幅度提高，精度从原来的0.1mm左右，现已达到10μm甚至是更高的水平。传统的测量方式一般是借助尺子，比如说千分尺，游标卡尺等，通过肉眼或者放大镜进行观察读取数值，然而其测量精度非常有限，并且对一些微小物体的尺寸难以测量；基于显微镜技术的图像处理技术，与传统的测量方式相比，显微镜技术对于一些微小物体的尺寸测量具有显著优势，其分辨的最小极限可达到0.1μm，然而其对于一些难以触及的目标物体还是不能精确测量。现有技术中有一些通过外加标尺作为参照的测量技术，主要原理是通过在视野里放置标准框，将标准框左右边距的实际尺寸与成像后的所含像素个数形成对应关系作为标尺。虽然这种技术的测量准确性有所提高，可靠性增加，也大大加快了工作效率，但是为了保证标准框与被测物体在同一视野中成像，往往需要将标准框放置在被测物体附近，因此对于一些高危或者难以接触的物体，同样也存在着实际操作困难的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种数字图像内置虚拟标尺的测量装置及方法，以解决现有技术中对难以触及的目标物体的尺寸不能精确测量的问题。第一方面，本专利技术实施例提供一种数字图像内置虚拟标尺的测量装置，包括：网格投影单元，用于在目标物体所在平面上投影形成网格状光斑；图像获取单元，用于获取成像视野内包含所述网格状光斑和所述目标物体的光斑图像；计算单元，用于分析和处理所述光斑图像，并根据选取的所述光斑图像中的两个光斑之间的像素距离以及两个光斑之间的实际距离的比例关系，通过所述目标物体的像素尺寸计算所述目标物体的实际尺寸。作为本专利技术第一方面的优选方式，所述网格投影单元包括光源和圆台状零件，其中所述光源提供投影所需的光线，所述圆台状零件基于所述光线，通过其上设置的多个孔道在目标物体所在平面上投影形成网格状光斑。作为本专利技术第一方面的优选方式，所述圆台状零件上设有多个规则排列的倾斜孔道，多个所述孔道的两端分别在所述圆台状零件的上顶面和下顶面形成一个由圆孔组成的网格；位于中心位置处的中心孔道与对称设置在所述中心孔道两侧的第一孔道和第二孔道之间，还分别设置有第三孔道和第四孔道，其中所述中心孔道、所述第三孔道和所述第四孔道相互平行；除所述第一孔道、所述第二孔道、所述第三孔道和所述第四孔道外，所述孔道中的其余孔道的延长线均相交于所述圆台状零件上顶面一侧的交点处。第二方面，本专利技术实施例提供一种数字图像内置虚拟标尺的测量方法，包括：在目标物体所在平面上投影形成网格状光斑；获取成像视野内包含所述网格状光斑和所述目标物体的光斑图像；选取所述光斑图像中的两个光斑作为标尺光斑，并计算两个所述标尺光斑之间的实际距离；根据两个所述标尺光斑之间的像素距离以及两个所述标尺光斑之间的实际距离的比例关系，通过所述目标物体的像素尺寸计算所述目标物体的实际尺寸。作为本专利技术第二方面的优选方式，所述选取所述光斑图像中的两个光斑作为标尺光斑，并计算两个所述标尺光斑之间的实际距离之前，还包括：从所述光斑图像中提取所述网格状光斑和所述目标物体，并分别获取由所述第一孔道和所述第二孔道投影形成的第一光斑和第二光斑之间的像素距离以及由所述第三孔道和所述第四孔道投影形成的第三光斑和第四光斑之间的像素距离；根据所述第一光斑和第二光斑之间的像素距离和所述第三光斑和第四光斑之间的像素距离，计算所述交点到目标物体所在平面的实际距离。作为本专利技术第二方面的优选方式，所述交点到目标物体所在平面的实际距离按照下式计算得到：其中，S1为第一光斑和第二光斑之间的像素距离，S0为第三光斑和第四光斑之间的像素距离，L为交点到目标物体所在平面的实际距离，d为中心孔道和第一孔道或第二孔道在圆台状零件的上顶面上形成的圆孔之间的实际距离，θ1为中心孔道和第一孔道或第二孔道之间的夹角。作为本专利技术第二方面的优选方式，所述选取所述光斑图像中的两个光斑作为标尺光斑，并计算两个所述标尺光斑之间的实际距离包括：选取所述光斑图像中离所述目标物体最近的两个光斑作为标尺光斑；根据所述交点到目标物体所在平面的实际距离以及所述交点到所述圆台状零件的上顶面的实际距离的比例关系，通过形成两个所述标尺光斑的孔道在所述圆台状零件的上顶面上的实际距离，计算两个所述标尺光斑之间的实际距离。作为本专利技术第二方面的优选方式，形成两个所述标尺光斑的孔道在所述圆台状零件的上顶面上的实际距离按照下式计算得到：其中，lab为形成两个标尺光斑的孔道在圆台状零件的上顶面上形成的圆孔之间的实际距离，xa、xb、ya和yb分别为形成两个标尺光斑的孔道在圆台状零件的上顶面上形成的圆孔的坐标，坐标轴以中心孔道在圆台状零件的上顶面上形成的圆孔为原点。作为本专利技术第二方面的优选方式，所述两个光斑之间的实际距离按照下式计算得到：其中，la'b'为两个标尺光斑之间的实际距离，lab为形成两个标尺光斑的孔道在圆台状零件的上顶面上形成的圆孔之间的实际距离，L为交点到目标物体所在平面的实际距离，L1为交点到圆台状零件的上顶面的实际距离。作为本专利技术第二方面的优选方式，所述目标物体的实际尺寸按照下式计算得到：其中，n为目标物体的实际尺寸，m为目标物体的像素尺寸，la'b'为两个标尺光斑之间的实际距离，Sa'b'为两个标尺光斑之间的像素距离。本专利技术提供的一种数字图像内置虚拟标尺的测量装置及方法，采用在数字图像中自带虚拟标尺的方式，克服了因外加标尺所带来的问题，作为一种非接触式测量方法，可用于任何宏观或微观物体尺寸的测量，特别是对一些难以触及的目标物体的测量具有明显优势。另外，在传统目标物体尺寸测量的基础上，通过设置圆台状零件，并调整其上设置的孔道的倾斜角，可以增大视野成像区域，实现了成像区域的最大化，能有效地将目标物体调整到网格状光斑中，有效提高了测量的精度，误差小。本专利技术提供的测量装置结构简单、标尺灵活、制造成本低，而且测量方法中的计算原理简单易懂，可实现自动化计算。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种数字图像内置虚拟标尺的测量装置的结构框图；图2为本专利技术实施例提供的一种数字图像内置虚拟标尺的测量装置中圆台状零件的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种数字图像内置虚拟标尺的测量方法的流程示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种数字图像内置虚拟标尺的测量方法中的投影示意图；图5为本专利技术实施例提供的圆台状零件的上顶面的平面坐标示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字图像内置虚拟标尺的测量装置，其特征在于，包括：网格投影单元，用于在目标物体所在平面上投影形成网格状光斑；图像获取单元，用于获取成像视野内包含所述网格状光斑和所述目标物体的光斑图像；计算单元，用于分析和处理所述光斑图像，并根据选取的所述光斑图像中的两个光斑之间的像素距离以及两个光斑之间的实际距离的比例关系，通过所述目标物体的像素尺寸计算所述目标物体的实际尺寸。

【技术特征摘要】
1.一种数字图像内置虚拟标尺的测量装置，其特征在于，包括：网格投影单元，用于在目标物体所在平面上投影形成网格状光斑；图像获取单元，用于获取成像视野内包含所述网格状光斑和所述目标物体的光斑图像；计算单元，用于分析和处理所述光斑图像，并根据选取的所述光斑图像中的两个光斑之间的像素距离以及两个光斑之间的实际距离的比例关系，通过所述目标物体的像素尺寸计算所述目标物体的实际尺寸。2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述网格投影单元包括光源和圆台状零件，其中所述光源提供投影所需的光线，所述圆台状零件基于所述光线，通过其上设置的多个孔道在目标物体所在平面上投影形成网格状光斑。3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述圆台状零件上设有多个规则排列的倾斜孔道，多个所述孔道的两端分别在所述圆台状零件的上顶面和下顶面形成一个由圆孔组成的网格；位于中心位置处的中心孔道与对称设置在所述中心孔道两侧的第一孔道和第二孔道之间，还分别设置有第三孔道和第四孔道，其中所述中心孔道、所述第三孔道和所述第四孔道相互平行；除所述第一孔道、所述第二孔道、所述第三孔道和所述第四孔道外，所述孔道中的其余孔道的延长线均相交于所述圆台状零件上顶面一侧的交点处。4.一种数字图像内置虚拟标尺的测量方法，其特征在于，包括：在目标物体所在平面上投影形成网格状光斑；获取成像视野内包含所述网格状光斑和所述目标物体的光斑图像；选取所述光斑图像中的两个光斑作为标尺光斑，并计算两个所述标尺光斑之间的实际距离；根据两个所述标尺光斑之间的像素距离以及两个所述标尺光斑之间的实际距离的比例关系，通过所述目标物体的像素尺寸计算所述目标物体的实际尺寸。5.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述选取所述光斑图像中的两个光斑作为标尺光斑，并计算两个所述标尺光斑之间的实际距离之前，还包括：从所述光斑图像中提取所述网格状光斑和所述目标物体，并分别获取由所述第一孔道和所述第二孔道投影形成的第一光斑和第二光斑之间的像素距离以及由所述第三孔道和所述第四孔道投影形成的第三光斑和第四光斑之间的像素距离；根据所述第一光斑和第二光斑之间的像素距离和所述第三光斑和第四光斑之间的像素距离，计算所述交点到目标物体所在平面的实际距离。6.根据权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄仕平，孙英宁，陈智杰，
申请(专利权)人：广州市九州旗建筑科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44