[發(fā)明專利]一種數(shù)字圖像內(nèi)置虛擬標尺的測量裝置及方法

在審

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• 申請日: 2017-07-06
• 公開（公告）號: CN107289858A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃仕平;孫英寧;陳智杰
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州市九州旗建筑科技有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標代理有限公司44202
• 代理人: 郝傳鑫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字圖像測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)字圖像內(nèi)置虛擬標尺的測量裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著全球經(jīng)濟一體化進程的加快，制造業(yè)的發(fā)展進入了黃金時代，對測量技術(shù)也提出了進一步的要求。其中，精度和可靠性是衡量測量技術(shù)最重要的兩個指標。目前，測量技術(shù)的測量精度已大幅度提高，精度從原來的0.1mm左右，現(xiàn)已達到10μm甚至是更高的水平。

傳統(tǒng)的測量方式一般是借助尺子，比如說千分尺，游標卡尺等，通過肉眼或者放大鏡進行觀察讀取數(shù)值，然而其測量精度非常有限，并且對一些微小物體的尺寸難以測量；基于顯微鏡技術(shù)的圖像處理技術(shù)，與傳統(tǒng)的測量方式相比，顯微鏡技術(shù)對于一些微小物體的尺寸測量具有顯著優(yōu)勢，其分辨的最小極限可達到0.1μm，然而其對于一些難以觸及的目標物體還是不能精確測量。

現(xiàn)有技術(shù)中有一些通過外加標尺作為參照的測量技術(shù)，主要原理是通過在視野里放置標準框，將標準框左右邊距的實際尺寸與成像后的所含像素個數(shù)形成對應(yīng)關(guān)系作為標尺。雖然這種技術(shù)的測量準確性有所提高，可靠性增加，也大大加快了工作效率，但是為了保證標準框與被測物體在同一視野中成像，往往需要將標準框放置在被測物體附近，因此對于一些高危或者難以接觸的物體，同樣也存在著實際操作困難的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種數(shù)字圖像內(nèi)置虛擬標尺的測量裝置及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中對難以觸及的目標物體的尺寸不能精確測量的問題。

第一方面，本發(fā)明實施例提供一種數(shù)字圖像內(nèi)置虛擬標尺的測量裝置，包括：

網(wǎng)格投影單元，用于在目標物體所在平面上投影形成網(wǎng)格狀光斑；

圖像獲取單元，用于獲取成像視野內(nèi)包含所述網(wǎng)格狀光斑和所述目標物體的光斑圖像；

計算單元，用于分析和處理所述光斑圖像，并根據(jù)選取的所述光斑圖像中的兩個光斑之間的像素距離以及兩個光斑之間的實際距離的比例關(guān)系，通過所述目標物體的像素尺寸計算所述目標物體的實際尺寸。

作為本發(fā)明第一方面的優(yōu)選方式，所述網(wǎng)格投影單元包括光源和圓臺狀零件，其中所述光源提供投影所需的光線，所述圓臺狀零件基于所述光線，通過其上設(shè)置的多個孔道在目標物體所在平面上投影形成網(wǎng)格狀光斑。

作為本發(fā)明第一方面的優(yōu)選方式，所述圓臺狀零件上設(shè)有多個規(guī)則排列的傾斜孔道，多個所述孔道的兩端分別在所述圓臺狀零件的上頂面和下頂面形成一個由圓孔組成的網(wǎng)格；

位于中心位置處的中心孔道與對稱設(shè)置在所述中心孔道兩側(cè)的第一孔道和第二孔道之間，還分別設(shè)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長線均相交于所述圓臺狀零件上頂面一側(cè)的交點處。

第二方面，本發(fā)明實施例提供一種數(shù)字圖像內(nèi)置虛擬標尺的測量方法，包括：

在目標物體所在平面上投影形成網(wǎng)格狀光斑；

獲取成像視野內(nèi)包含所述網(wǎng)格狀光斑和所述目標物體的光斑圖像；

選取所述光斑圖像中的兩個光斑作為標尺光斑，并計算兩個所述標尺光斑之間的實際距離；

根據(jù)兩個所述標尺光斑之間的像素距離以及兩個所述標尺光斑之間的實際距離的比例關(guān)系，通過所述目標物體的像素尺寸計算所述目標物體的實際尺寸。

作為本發(fā)明第二方面的優(yōu)選方式，所述選取所述光斑圖像中的兩個光斑作為標尺光斑，并計算兩個所述標尺光斑之間的實際距離之前，還包括：

從所述光斑圖像中提取所述網(wǎng)格狀光斑和所述目標物體，并分別獲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間的像素距離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間的像素距離；

根據(jù)所述第一光斑和第二光斑之間的像素距離和所述第三光斑和第四光斑之間的像素距離，計算所述交點到目標物體所在平面的實際距離。

作為本發(fā)明第二方面的優(yōu)選方式，所述交點到目標物體所在平面的實際距離按照下式計算得到：

其中，S₁為第一光斑和第二光斑之間的像素距離，S₀為第三光斑和第四光斑之間的像素距離，L為交點到目標物體所在平面的實際距離，d為中心孔道和第一孔道或第二孔道在圓臺狀零件的上頂面上形成的圓孔之間的實際距離，θ₁為中心孔道和第一孔道或第二孔道之間的夾角。