[發明專利]立體距離測定方法及其系統

有效

• 申請號: 201310086963.3
• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號: CN104061901A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 陳文宗
• 申請（專利權）人: 力誠儀器有限公司
• 主分類號: G01C3/00
• 分類號: G01C3/00;G01B11/14
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 王玉雙;常大軍

技術領域

本發明涉及一種距離測定方法及其系統，尤其涉及一種利用光學影像運算的立體距離測定方法及其系統。

背景技術

常用的距離測量方式，包含有直接測量法以及間接測量法。在直接測量法方面，量測者可以直接以尺具量測物體與物體之間的距離，而此種測量方法往往因為量測者的操作方式不同而產生誤差。而間接測量法方面，可以使用標竿配合儀器來進行測量，通過計算其對應角度推算出物體與物體之間的距離。雖然此種方式的準確度較直接使用尺具量測高，但仍因場地以及兩個量測者等限制，在實際操作上仍有不便的地方。

近年來，許多其他距離檢測方式被開發出來，例如使用聲波、無線電波或者激光等。其中，激光距離測量方式因為具有準確度高、能清楚標定檢測點、量測方便等優點，被廣泛應用于交通、建筑、地形勘測等方面。以激光測距儀(laser rangefinder)為例，其基本原理是以一激光發射器對目標物射出一激光束，再通過一激光接收器以接收由該目標物反射回來的信號，將取得的信號進行計算分析發出激光束與接收反射信號之間的時間差，可求得激光測距儀與目標物之間的距離。然而，一般激光測距儀一次只能測量單一目標點與激光測距儀的距離，無法針對多個檢測點進行檢測點之間的距離測量，仍限制了激光測距方式的應用領域。

發明內容

本發明的主要目的，在于解決傳統激光測距儀無法進行多個檢測點之間進行距離測量的問題。為達上述目的，本發明提供一種立體距離測定系統，包括有一光源發射裝置，一聚焦元件，一感光記憶元件，以及一電性連接于該感光記憶元件的運算單元。該光源發射裝置發射至少一形成一投射平面的光線組以投射至一待測物體表面，該光線組包含有多個分別以一預設的第一路徑函數并沿一直線排列射出至該待測物體表面形成檢測點的光束線。該聚焦元件包含有一供該待測物體表面反射的該光線組的光束線通過的焦點。該感光記憶元件接收通過該聚焦元件的焦點的光線組的光束線并形成一感測影像。該運算單元取得該感光記憶元件的感測影像，根據該感光記憶元件上每個該光束線成像位置與該聚焦元件的焦點位置得到相對應的第二路徑函數，計算該每一相對應第一路徑函數與該第二路徑函數的交點位置。

于一實施例中，該光源發射裝置包含有一以一發光路徑射出該光線組的發光源，以及一位于該發光路徑上的第一繞射光學元件。該光源發射裝置包含有一位于該發光源與該第一繞射光學元件之間發光路徑的第二繞射光學元件。

于一實施例中，該光線組投射出的光束線具有一供該運算單元解讀的圖形碼。

于一實施例中，該聚焦元件的焦點位于該投射平面上。

于一實施例中，該多個該光線組所形成的多個投射平面相互交集于一相交軸上，該相交軸通過該聚焦元件的焦點。該光源發射裝置包含有一以一發光路徑射出該光線組的發光源，以及一位于該發光路徑的第一繞射光學元件，該投射平面相互交集的相交軸通過該第一繞射光學元件。

于一實施例中，該立體距離測定系統更包含有一設置于該聚焦元件與該待測物體表面之間的濾鏡，該濾鏡容許只有該光束線頻率的光線進入該聚焦元件。

于一實施例中，該立體距離測定系統更包含有一容設該光源發射器、該聚焦元件、該感光記憶體以及該運算單元的殼體。

本發明更提供一種立體距離測定方法，包含步驟有：

步驟a)：提供至少一形成一投射平面的光線組以投射至一待測物體表面，該光線組包含有多個分別以一預設的第一路徑函數并沿一直線排列射出至該待測物體表面形成檢測點的光束線；

步驟b)：由該待測物體表面反射的該光線組的光束線通過一聚焦元件的焦點而于一感光記憶元件形成一感測影像；

步驟c)：根據該感光記憶元件上每個該光束線成像位置與該聚焦元件的焦點位置得到相對應的第二路徑函數；以及

步驟d)：計算該每一相對應第一路徑函數與該第二路徑函數的交點位置即該待測物體的檢測點的空間位置。

于一實施例中，該步驟b)中更包含有容許只有該光束線頻率的光線進入該聚焦元件的步驟。

于一實施例中，該立體距離測定方法更包含步驟f)：通過該感光記憶元件取得由該待測物體表面反射的自然光影像。

于一實施例中，該立體距離測定方法于該步驟b)與該步驟c)之間更包含有比對步驟f)該感光記憶元件的自然光影像以及步驟b)該感光記憶元件的感測影像，取得一只有該光線組的影像的步驟。

于一實施例中，該立體距離測定方法更包含步驟e)：根據不同該待測物體檢測點的空間位置以計算出該不同檢測點之間的距離。