[發明專利]基于相機和可控頻閃光源的限界檢測測距方法及系統

有效

• 申請號: 201710158503.5
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN106970024B
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 魯寨軍;梁習鋒;李鵬;劉應龍
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/84;H04N5/232;H04N5/235;H04N5/247
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 何湘玲

1.一種基于相機和可控頻閃光源的限界檢測測距方法，包括以下步驟：

S1：在列車行駛狀態下，調節CMOS面陣相機幀頻和可控頻閃光源的閃光頻率，使可控頻閃光源在CMOS面陣相機曝光周期同一幀內進行多次頻閃，并將該幀時長對應的列車運動視為勻速，進而使小于CMOS面陣相機視場三分之一的被測物在CMOS面陣相機同一幀圖像中周期成像；所述CMOS面陣相機和所述可控頻閃光源安裝在列車的端部，可控頻閃光源覆蓋CMOS面陣相機的全視角；

S2：基于被測物在光源照射下亮度較大且周期成像，對周期成像圖像進行傅里葉變換，在幅度譜曲線中的特定頻率處幅值達到最大，該最大值點所對應的頻率即為頻閃周期內被測物重復成像之間的像素數量，將頻閃周期內被測物重復成像之間的像素數量與CMOS面陣相機像素長度相乘，即得一幀圖像中同一物體重復成像之間的間距d；

S3：根據相機成像原理計算得到被測物距離，計算公式如下：

式中，h為物距，單位為mm；f為CMOS面陣相機的焦距，單位為mm；V為列車運行速度，單位為m/s；F為可控光源頻閃頻率，單位為fps；d為一幀圖像中同一物體重復圖像之間的間距，單位為mm。

2.根據權利要求1所述的基于相機和可控頻閃光源的限界檢測測距方法，其特征在于：步驟S3中，列車運行速度V由如下方法測量得到：

S301：通過沿列車長度方向并列設置的兩臺線陣CCD相機采集列車線路時序圖像，兩臺線陣CCD相機的視角存在交錯重疊，并先后兩次通過該兩臺線陣CCD相機同時采集圖像，且同一相機先后兩次所采集的圖像存在重疊；

S302：根據先后兩次所采集的圖像中重疊的圖像，對單臺線陣CCD相機在先后兩次間隔的時間段△t內采集的時序圖像進行循環相關運算，獲得該時間段△t內列車移動的像素個數；

S303：對兩臺線陣CCD相機在同一時刻所采集的時序圖像進行循環相關運算，經循環相關運算后得到的結果除兩臺線陣CCD相機的軸間距，即得線陣CCD相機每個像素代表的實際距離；

S304：列車在時間段△t內移動的像素個數與每個像素代表的實際距離相乘即得到時間段△t內線陣CCD相機移動的距離；

S305：時間段△t內線陣CCD相機移動的距離除以時間段△t，即得列車的運行速度V。

3.根據權利要求2所述的基于相機和可控頻閃光源的限界檢測測距方法，其特征在于：步驟S302和步驟S303中，對線陣CCD相機采集的時序圖像進行循環相關運算之前，先對圖像進行高通濾波處理，過濾掉圖像中的低頻部分。

4.根據權利要求2所述的基于相機和可控頻閃光源的限界檢測測距方法，其特征在于：步驟S301中，所述線陣CCD相機采集列車線路時序圖像時所用的主動照明光源為紅外光源，所述紅外光源為寬度不小于5mm的線光源，紅外光源的長度覆蓋兩臺線陣CCD相機視場范圍的總和。

5.根據權利要求1所述的基于相機和可控頻閃光源的限界檢測測距方法，其特征在于：步驟S1中，所述可控頻閃光源的閃光頻率大于所述CMOS面陣相機幀率的三倍，可控頻閃光源在CMOS面陣相機視場區域內等周期頻閃。

6.根據權利要求1-5中任一項所述的基于相機和可控頻閃光源的限界檢測測距方法，其特征在于：所述可控頻閃光源為紅光、藍光或紫光LED頻閃光源。

7.一種執行上述權利要求1至6任一所述方法的基于相機和可控頻閃光源的限界檢測測距系統。