[發(fā)明專利]基于激光圖像及對應(yīng)像素距離度量的位移測量裝置及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810014281.0
• 申請日: 2008-02-22
• 公開（公告）號: CN101236081A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 艾長勝;張輝;趙洪華;孫選;李國平;王娜
• 申請（專利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;G01C11/36;G06K9/64
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 張勇

1、一種基于激光圖像及對應(yīng)像素距離度量的位移測量裝置，其特征是：它由成像設(shè)備、數(shù)字圖像信號處理設(shè)備和位移數(shù)據(jù)輸出接口設(shè)備組成；其中成像設(shè)備包括光源及相關(guān)光路組件和攝像裝置組成，攝像裝置輸出端與數(shù)字圖像信號處理設(shè)備輸入端連接，數(shù)字圖像信號處理設(shè)備輸出端則與位移數(shù)據(jù)輸出接口設(shè)備連接。

2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光圖像及對應(yīng)像素距離度量的位移測量裝置，其特征是：所述光源為激光光源。

3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光圖像及對應(yīng)像素距離度量的位移測量裝置，其特征是：所述攝像裝置為CCD/CMOS圖像傳感器。

4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光圖像及對應(yīng)像素距離度量的位移測量裝置，其特征是：所述數(shù)字圖像信號處理設(shè)備為DSP芯片。

5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光圖像及對應(yīng)像素距離度量的位移測量裝置，其特征是：所述位移數(shù)據(jù)輸出接口設(shè)備為復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD、RS232或者RS485接口中的至少一種。

6、一種權(quán)利要求1所述基于激光圖像及對應(yīng)像素距離度量的位移測量裝置的測量方法，其特征是：它的步驟為

1)圖像采集

各設(shè)備初始化后，當(dāng)被測物體移動時，利用CCD/CMOS圖像傳感器得到多幀連續(xù)圖案序列；

2)圖像分析

數(shù)字圖像信號處理設(shè)備對所得圖像進(jìn)行數(shù)字圖像處理；

3)位移測定

數(shù)字圖像信號處理設(shè)備對數(shù)字圖像進(jìn)行比對計算，確定被測物理的位移量，并輸出結(jié)果。

7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于激光圖像及對應(yīng)像素距離度量的位移測量方法，其特征是：所述步驟1)中，圖像采集時，利用激光光源照射被測物體；將所照射到的被測物體表面成像到CCD/CMOS圖像傳感器上，當(dāng)被測物體移動時，CCD/CMOS圖像傳感器得到多幀連續(xù)圖案序列。

8、根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于激光圖像及對應(yīng)像素距離度量的位移測量方法，其特征是：所述步驟2)中，數(shù)字圖像處理過程為

CCD/CMOS圖像傳感器將連續(xù)的圖像在其坐標(biāo)空間和性質(zhì)空間都離散化為數(shù)字圖像，它是照射物體表面形貌的可視數(shù)字化表達(dá)；每幅圖像可以用一個二維數(shù)組f(x，y)來表示，x和y為二維二維空間XY中的一個離散坐標(biāo)點的位置，而f(x，y)則代表圖像在點(x，y)的顏色、亮度等屬性；一個二維數(shù)字圖像是由像素組成的二維矩陣，用M行N列像素矩陣F可表示為：

它表示一幅圖像在XY中屬性的分布模式，對于單色圖像而言，每個像素的亮度用一個數(shù)值來表示，通常數(shù)值范圍在0-255之間，0表示黑、255表示白，其他值表示灰度。

9、根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于激光圖像及對應(yīng)像素距離度量的位移測量方法，其特征是：所述步驟3)中，位移量測定過程為，

圖像傳感器上的每幀圖像都離散化為像素點陣列組成的數(shù)字圖像，通過數(shù)字信號處理器DSP對獲取的圖片進(jìn)行濾波、增強(qiáng)、恢復(fù)等圖像預(yù)處理后，對前后兩幅圖片進(jìn)行圖像匹配相關(guān)分析，可計算出相鄰兩幅圖像相對移動的像素點個數(shù)；

根據(jù)已知的象素點間距即可得到相鄰圖像的運(yùn)動距離，在確定的光路系統(tǒng)中景物到圖像的放大倍數(shù)是一定的，圖像的位移量與物體的移動量具有一一對應(yīng)的關(guān)系，從而通過精確的圖像分析即可以判斷計算物體移動的方向以及位移，利用前一幅圖像和后一幅圖像進(jìn)行象素特征點對比，從而計算出物體移動的方向和距離。

10、根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于激光圖像及對應(yīng)像素距離度量的位移測量方法，其特征是：所述步驟9)中，圖像的位移量計算過程為，數(shù)字圖像信號處理設(shè)備分析像素矩陣[Fi]；

當(dāng)像素矩陣值[Fi]＝[Fi-1]時，返回步驟1)；當(dāng)像素矩陣值[Fi]≠[Fi-1]時，

數(shù)字圖像信號處理設(shè)備根據(jù)[Fi]-[Fi-1]偏差量，計算位移量；

然后將[Fi-1]保存到[Fi]；

輸出位移量。