[发明专利]一种机器视觉测距装置和测距方法

说明书

本发明公开了本发明提出了一种机器视觉测距装置和测距方法，包括以下步骤：获取图像中的成像像素点，根据小孔成像原理，得到成像像素点和目标点的映射关系，建立线性模型；通过成像像素点和目标点的几何关系，获取成像像素点的深度信息；根据线性模型和深度信息计算目标点的成像坐标；通过摄像机标定对目标的成像坐标进行修正，得到目标点的位置信息。本发明操作简单，且保证了测距的精度，实现了多机器人协作和服务机器人目标追踪的过程中对目标物体或同伴进行准确的目标定位。

技术领域

本发明涉及机器视觉测量技术领域，具体涉及一种机器视觉测距装置和测距方法。

背景技术

近年来，机器视觉测量技术发展迅速，已广泛应用于多个领域。

现有技术中一般通过两种方式进行图像的目标物测距定位，一种是在机器上安装激光测距装置进行测距；另一种是通过机器视觉对二维数字图像中目标深度信息进行计算，然后根据图像像素信息及相机成像原理计算目标物距离。

传统工业生产过程中工件等空间定位存在问题，且双目视觉中立体匹配不足，且需要多幅图像完成图像深度信息的获取，计算及操作繁复，无法满足多机器人协作和目标追踪等需求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种机器视觉测距装置和测距方法，操作简单，且保证了测距的精度，实现了多机器人协作和服务机器人目标追踪的过程中对目标物体或同伴进行准确的目标定位。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种机器视觉测距方法，包括以下步骤：

步骤1：获取图像中的成像像素点，根据小孔成像原理，得到成像像素点和目标点的映射关系，建立线性模型；

步骤2：通过成像像素点和目标点的几何关系，获取成像像素点的深度信息；

步骤3：根据线性模型和深度信息计算目标点的成像坐标；

步骤4：通过摄像机标定对目标的成像坐标进行修正，得到目标点的位置信息。

进一步的，上述步骤2具体为：

步骤201：选取目标参照物，将目标参照物放置于距摄像头一定距离的某位置处并拍摄图像，得到目标参照物的真实尺寸Rm、与摄像头的距离和固定像素Apix；

步骤202：将目标参照物放置于目标点并拍摄，得到目标参照物的目标区域内像素Bpix。

进一步的，上述步骤3具体为：根据线性模型和深度信息计算目标点的成像坐标，计算公式为：

Lm＝K*Bpix

其中，Lm为目标点与摄像头的距离，K为常数。

进一步的，上述常数K的计算公式为：

其中，α的摄像头垂直视场角的一半。

一种机器视觉测距装置，包括：外壳体，所述外壳体的前端设有单目摄像头，所述外壳体外表面设有显示屏、记忆存储数据功能键和测量功能键，所述外壳体内部设有中央处理单元，所述中央处理单元分别与所述记忆存储数据功能键、测量功能键、单目摄像头和显示屏连接。

进一步的，上述中央处理单元包括：

电源电路；

分别与所述电源电路连接的单片机和单目摄像头，所述单片机与所述单目摄像头连接；

与所述单片机的信号输出端的显示电路；

与所述单片机通过串口通信电路连接的上位机系统。

进一步的，上述单片机为STM32微处理器。