[发明专利]一种数字图像内置虚拟标尺的测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字图像测量技术领域，具体涉及一种数字图像内置虚拟标尺的测量装置及方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明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。

作为本发明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。

作为本发明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，本发明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。

作为本发明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。

作为本发明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。