[发明专利]一种测量物体的三维坐标的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及位置测量，尤其涉及一种测量物体的三维坐标的方法和装置。

背景技术

目前，非接触动态测量物体的三维坐标在很多场合都会用到，而测量方法也多种多样。

其中一种方法是根据当作被检测物的光学元件或其模具的边缘求出面形状和多个面的相对位置关系等进行三维坐标测定，这种方法是用于测量被测物的外形和设计坐标系的相对位置，要求被测物为金属模具或光学元件等，而金属模具也限定为用塑料成型或玻璃成型制造光学元件时使用的构件，因此，尽管这种方法测量精度较高，但对于对精度要求不高的场合，考虑到造价，这种方法显然不是一个好选择。

另外一种方法是采用光学的方法来进行三维坐标的测量，其是通过CCD摄像机采集位于光笔上的至少三个光靶标的图像，传递给计算机，由计算机根据采集到的光靶标的图像信息确定该光笔上的球形探头的位置，这种方法实现起来相对简单，且可以便携使用，但是对于测量物体的位置不便接触的情形，测量者便无法近距离的将光笔的球形探头与被测物体接触，另外，该光笔要单独制造，其造价也非常可观。

还有一种方法是使用加速度计和陀螺仪，该方案探测运动物体的加速度，经过积分得到物体的位移，然而这种方案不仅装置复杂，而且价格昂贵。

发明内容

本发明实施例提供一种测量物体的三维坐标的方法和装置，以便动态、7非接触的测量物体相对于摄像头的三维坐标。

本发明实施例的上述目的是通过如下技术方案实现的：

一种测量物体的三维坐标的方法，所述方法包括：通过摄像头获取固定于被测物体的靶标的图像；根据所述图像提取靶标的像的中心所在的像素点相对于所述摄像头的图像传感器中心的坐标以及靶标的像在所述摄像头的图像传感器上的面积；根据所述靶标的像的中心所在的像素点相对于所述摄像头的图像传感器中心的坐标以及所述摄像头的图像传感器上的像素点的间隔，获取所述靶标的像的实际距离坐标；根据所述靶标的像在所述摄像头的图像传感器上的面积获得靶标与摄像头的距离；根据所述靶标与摄像头的距离和所述靶标的图像的实际距离坐标以及所述摄像头的透镜中心与所述摄像头的图像传感器的距离获得靶标相对于所述摄像头的坐标；根据靶标相对于所述摄像头的坐标获得被测物体相对于所述摄像头的坐标。

一种测量物体的三维坐标的装置，所述装置包括：靶标，固定于被测物体上；摄像头，用于获取所述固定于被测物体的靶标的图像，该摄像头包括图像传感器和透镜；处理器，用于根据所述图像确定所述靶标相对于所述摄像头的坐标，该处理器包括：提取单元，用于根据所述图像提取靶标的像的中心所在的像素点相对于所述摄像头的图像传感器中心的坐标以及靶标的像在所述摄像头的图像传感器上的面积；第一计算单元，用于根据所述靶标的像的中心所在的像素点相对于所述摄像头的图像传感器中心的坐标以及所述摄像头的图像传感器上的像素点的间隔，计算获得所述靶标的像的实际距离坐标；第二计算单元，用于根据所述靶标的像在所述摄像头的图像传感器上的面积计算获得靶标与摄像头的距离；第三计算单元，用于根据所述靶标与摄像头的距离和所述靶标的图像的实际距离坐标以及所述摄像头的透镜中心与所述摄像头的图像传感器的距离计算获得靶标相对于所述摄像头的坐标；确定单元，用于根据靶标相对于所述摄像头的坐标获得被测物体相对于所述摄像头的坐标。

本发明实施例提供的方法和装置与现有技术提供的三维坐标测量方案相比，计算速度快，可以实时监控，由于采用非接触测量，提高了适用性，且所述装置结构简单、成本低、所需计算参数少。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为本发明实施例的方法流程图；

图2A和图2B为本发明实施例的摄像头的结构示意图；

图3为本发明实施例的摄像头与靶标的位置及坐标示意图；

图4A为本法实施例的图像传感器、透镜与靶标的位置示意图；

图4B为图4A中从Y轴看的示意图；

图4C为图4A中的靶标成像于图像传感器的示意图；

图5为本发明实施例的装置组成框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

图1为本发明实施例提供的一种测量物体的三维坐标的方法的流程图，请参照图1，该方法包括：

101：通过摄像头获取固定于被测物体的靶标的图像；