[發明專利]一種非接觸快速測定空間中兩點距離的方法

有效

• 申請號: 201811071212.3
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN109211186B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 黃志東;蔡夢潔;陳閩江;楊上蘋
• 申請（專利權）人: 國網福建省電力有限公司;國網福建省電力有限公司檢修分公司
• 主分類號: G01C3/00
• 分類號: G01C3/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明涉及一種非接觸快速測定空間中兩點距離的方法，具體為利用SURF特征檢測算法檢測并跟蹤攝像頭所獲取視頻的特征點，并通過特征點位移矢量和攝像頭像素?角度對應關系計算出攝像頭轉動的角度，結合激光測距儀的測量結果，得到空間中任意兩點的距離，本發明測量方法簡單容易操作，耗時極短，成本低廉，不需要高精密的轉動機構就能達到工業級的測量精度。

技術領域

本發明涉及工業檢測領域，特別是一種非接觸快速測定空間中兩點距離的方法。

背景技術

在電力等工業領域，由于設備高度較高、帶電無法接近等原因，用非接觸手段測量空間中任意兩點的距離具有重要的意義，特別是施工車輛和大型吊臂在帶電設備附近工作，需要快速準確地測量安全距離是否符合條件；傳統的測量方法需要依靠全站型電子測距儀，該儀器體積和重量較大，操作復雜，使用前需要支好三腳架進行調平等準備工作，而且價格十分昂貴，配備到一線班組成本高昂。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提出一種非接觸快速測定空間中兩點距離的方法,能夠快速地得到空間中任意兩點的距離，輕便、成本低廉，測量精度與全站型電子測距儀相當。

本發明采用以下方案實現：一種非接觸快速測定空間中兩點距離的方法，包括以下步驟：

步驟S1：攝像頭與激光測距儀平行固定，用以確保激光光斑能夠與視頻中心重合；

步驟S2：攝像頭對準A點，激光測距儀測量到A點的距離D₁；

步驟S3：使用SURF特征檢測算法檢測攝像頭視頻圖像中間區域的特征點，得到特征點P₁,P₂,P₃...P_n，n表示特征點的總個數；

步驟S4：攝像頭轉動到B點，轉動過程中，每隔10幀得到步驟S3中特征點的新坐標，并計算出特征點P₁,P₂,P₃...P_n的移動矢量

步驟S5：采用濾波算法對步驟S4中的移動矢量進行濾波，得到濾波后移動矢量求出濾波后移動矢量的均值其中，移動矢量總數為k，因為有n-k個移動矢量被濾波算法剔除；

步驟S6：累加攝像頭轉動過程所有時刻t濾波后的移動矢量均值得到攝像頭轉動像素矢量并通過像素移動矢量-角度轉換算法計算攝像頭轉動角度θ；

步驟S7：攝像頭對準B點，激光測距儀測量到B點的距離D₂；

步驟S8：計算A點與B點之間的距離。

進一步地，在步驟S3中，檢測攝像頭視頻圖像中間區域的特征點，具體方法為：由于普遍的鏡頭現有技術原因，攝像頭所獲取的視頻圖像邊緣存在一定畸變，所看到的未畸變圖像是攝像頭軟件調整后的結果，因此采用邊緣區域的特征點計算會造成較大誤差，對于像素為M×N的圖像，選擇中間0.6M×0.6N像素區域進行特征點檢測。

進一步地，在步驟S4中，攝像頭轉動的具體過程為，攝像頭初始位置P₁，完全精確的測量中能夠轉動到P₁′，但是由于操作者手持過程中難以避免的少許移動d，最終到達位置P₂，P₁到P₁′測量角度為θ，真實測量角度為θ_r＝θ-α，α表示因操作者手部少許移動導致的角度測量偏差值，其中α＝d/L，L為鏡頭到待測物體距離。

進一步地，少許移動距離d,正常遵守測量方法d不大于0.05m，攝像頭鏡頭到待測物體距離L，L大于10m，則α＜0.005rad＝0.287°。