CN105423998A - 一种透镜测距装置及其测量方法 - Google Patents

一种透镜测距装置及其测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105423998A
CN105423998A CN201510751197.7A CN201510751197A CN105423998A CN 105423998 A CN105423998 A CN 105423998A CN 201510751197 A CN201510751197 A CN 201510751197A CN 105423998 A CN105423998 A CN 105423998A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
module
data processing
processing module
camera lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510751197.7A
Other languages
English (en)
Inventor
刘朋
刘泽峰
张戈
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shaanxi University of Science and Technology
Original Assignee
Shaanxi University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shaanxi University of Science and Technology filed Critical Shaanxi University of Science and Technology
Priority to CN201510751197.7A priority Critical patent/CN105423998A/zh
Publication of CN105423998A publication Critical patent/CN105423998A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

一种透镜测距装置及其测量方法，装置包括机架，在机架内安装有镜头与CCD感光元件，镜头通过移动装置与步进电机相连，步进电机与控制板的输出端连接，CCD感光元件的输出端连接控制板的输入端；将装置对准所测量的物体，移动装置将被测物***于显示屏的中央取景框内，通过图像检测模块分析上述图像，判断镜头是否位于最佳的位置，即成像最清晰时镜头的位置；将步进电机运转的旋转方向、脉冲个数的数据传送到数据处理模块，计算得出像距，再通过1/u+1/v＝1/f，得出物距，即被测物体的距离；本发明具有***简单，成本低，在测量时受环境因素影响小，适用于对中近程的静止物体的距离测量，测量精度高的特点。

Description

一种透镜测距装置及其测量方法
技术领域
本发明涉及测距技术领域，特别涉及一种透镜测距装置及其测量方法。
背景技术
测距装置是工程上常用的测绘仪器，现有的测距装置如超声波测距，传统的激光测距、红外线测距等，会受到测量环境地理条件等因素的影响。红外线测距测量的精度低，距离近，方向性差；激光测距需要注意人体安全，且制作难度大，成本高，而且必须保证光学***干净，否则将影响测量；超声波测距虽然可以在较差的环境下使用，但是其精度低，成本高。
发明内容
为了克服上述现有的不足，本发明的目的在于提供一种透镜测距装置及其测量方法，利用高斯成像公式的透镜测距装置，具有***简单，成本低，在测量时受环境因素影响小，适用于对中近程的静止物体的距离测量，具有测量精度高的特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种透镜测距装置，包括机架1，在机架1内部安装有镜头2与CCD感光元件4，CCD感光元件4位于机架1内部的暗室中，镜头2通过移动装置与步进电机3相连，步进电机3设置在机架1上端，步进电机3与控制板10的输出端连接，CCD感光元件4的输出端连接控制板10的输入端，控制板10的输出端连接显示装置。
所述的控制板10内包括电机驱动模块9、数据处理模块5、图像检测模块11与显示模块12；所述的图像检测模块11的输入端连接CCD感光元件4的输出端，图像检测模块11的输出端连接数据处理模块5的输入端，数据处理模块5的输出端分别连接电机驱动模块9的输入端和显示模块12的输入端；所述的电机驱动模块9的输出端连接步进电机3，显示模块12的输出端连接显示装置的输入端。
所述的显示装置包括显示屏6，在显示屏6上设置有取景框13，在显示屏6上还安装有确认键14和输出键15。
所述的移动装置包括与步进电机3相连接的齿轮8，齿轮8与安装在机架1顶部的齿条相啮合，镜头2与齿条7的一端相连接。
一种透镜测距的测量方法，首先，被测物体通过镜头2在CCD感光元件4上成像，图像检测模块11计算出图像的对比度并记录在数据处理模块5中；然后，由数据处理模块5发出镜头移动的信号，通过电机驱动模块9驱动步进电机3带动镜头2向某个方向移动特定的距离，镜头2移动的位移和方向由数据处理模块5发送给电机驱动模块9的脉冲数和方向信号决定，且将其记录在数据处理模块5中；当镜头2移动到新位置后，重新利用图像检测模块11计算图像的对比度并记录在数据处理模块5中，如果该次移动后对比度提升，则由数据处理模块5发出信号控制镜头2继续向相同方向移动，并重复上述步骤，否则向相反方向移动镜头2，直至找到对比度最大值时镜头2的位置；最后，通过数据处理模块5计算步进电机3旋转的脉冲数和旋转的方向，即被测物体能够清晰成像时镜头2的位置，由此可计算出清晰成像时的相距v。
步进电机驱动模块9根据数据处理模块5反馈的镜头移动信号，通过控制脉冲的个数和设定方向来驱动步进电机3运转，调节镜头2的位置。
所述的数据处理模块5分为两部分，一部分是记录图像检测模块11中的对比度值，通过比较对比度值，发出镜头移动的信号，寻找出最优对比度时的成像；另一部分是记录步进电机3的旋转方向与运转的脉冲数，计算得出清晰成像时的像距v，再通过1/u+1/v＝1/f，最终得出被测物体的距离u；
所述的显示模块12将被测物体的图像在显示屛6上显示出来便于选择所要测量的物体，并将最终的测量距离进行显示。
本发明的有益效果：
本发明结构简单，成本低，测量时受环境因素影响小，适用于对中近程的静止物体的距离测量，测量精度高，并可结合摄像头将测距与监控同时完成。
附图说明
图1是本发明的原理示意图。
图2是本发明的结构示意图。
图3是本发明工作流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图2所示，一种透镜测距装置，包括机架1，在机架1内部安装有镜头2与CCD感光元件4，CCD感光元件4位于机架1内部的暗室中，镜头2通过移动装置与步进电机3相连，步进电机3设置在机架1上端，步进电机3与控制板10的输出端连接，CCD感光元件4的输出端连接控制板10的输入端，控制板10的输出端连接显示装置。
所述的控制板10内包括电机驱动模块9、数据处理模块5、图像检测模块11与显示模块12；所述的图像检测模块11的输入端连接CCD感光元件4的输出端，图像检测模块11的输出端连接数据处理模块5的输入端，数据处理模块5的输出端分别连接电机驱动模块9的输入端和显示模块12的输入端；所述的电机驱动模块9的输出端连接步进电机3，显示模块12的输出端连接显示装置的输入端。
所述的显示装置包括显示屏6，在显示屏6上设置有取景框13，在显示屏6上还安装有确认键14和输出键15。
所述的移动装置包括与步进电机3相连接的齿轮8，齿轮8与安装在机架1顶部的齿条相啮合，镜头2与齿条7的一端相连接。
如图3所示，一种透镜测距的测量方法，首先，被测物体通过镜头2在CCD感光元件4上成像，图像检测模块11计算出图像的对比度并记录在数据处理模块5中；然后，由数据处理模块5发出镜头移动的信号，通过电机驱动模块9驱动步进电机3带动镜头2向某个方向移动特定的距离，而且镜头每发出一个信号，电机驱动模块输出给定脉冲数，则步进电机旋转的角度为定值，即镜头移动的距离为定值。然后重新利用图像检测模块11计算图像的对比度并记录在数据处理模块5中，如果该次移动后对比度提升，则由数据处理模块发出镜头移动的信号，继续驱动电机移动特定的距离并重复上述步骤，否则向相反方向移动镜头，直至找到对比度最大值时镜头的位置；最后，通过数据处理模块5计算步进电机旋转的脉冲数和旋转的方向，即被测物体能够清晰成像时镜头2的位置。
步进电机驱动模块9根据数据处理模块5反馈的镜头移动信号，通过控制脉冲的个数和设定方向来驱动步进电机3运转，调节镜头2的位置。
所述的数据处理模块5分为两部分，一部分是记录图像检测模块11中的对比度值，通过比较对比度值，发出镜头移动的信号，寻找出最优对比度时的成像；另一部分是记录进电机3的旋转方向与运转的脉冲个数，计算得出清晰成像时的像距v，再通过1/u+1/v＝1/f，最终得出被测物体的距离u；
所述的显示模块12将被测物体的图像在显示屛6上显示出来便于选择所要测量的物体，并将最终的测量距离进行显示。
本发明的工作原理：
如图3所示：步骤一：将透镜测距装置对准被测量的物体，移动透镜测距装置将被测物***于显示屏6的中央取景框13内，之后按下确认键14；
步骤二：通过图像检测模块11分析上述图像，判断镜头2是否位于最佳的位置，即成像最清晰时镜头2的位置；若不是，则发出镜头移动的信号；
步骤三：步进电机驱动模块9根据数据处理模块5反馈的镜头移动信号，通过控制脉冲的个数和设定方向来驱动步进电机3运转，调节镜头2的位置。
步骤四：重复步骤二和步骤三，直至CCD感光元件4上得到被测物体最清晰的图像；
步骤五：利用记录在数据处理模块5中每次步进电机3的旋转方向和脉冲个数计算镜头2的位移并得出像距v，再通过1/u+1/v＝1/f，得出物距u，即被测物体的距离，其中：u是物距,v是像距,f是焦距；
步骤六：最后按下输出键15，将被测物体的距离在显示屏6上输出。

Claims (5)

1.一种透镜测距装置，包括机架(1)，在机架(1)内部安装有镜头(2)与CCD感光元件(4)，CCD感光元件(4)位于机架(1)内部的暗室中，其特征在于，镜头(2)通过移动装置与步进电机(3)相连，步进电机(3)设置在机架(1)上端，步进电机(3)与控制板(10)的输出端连接，CCD感光元件(4)的输出端连接控制板(10)的输入端，控制板(10)的输出端连接显示装置。
2.根据权利要求1所述的一种透镜测距装置，其特征在于，所述的控制板(10)内包括电机驱动模块(9)、数据处理模块(5)、图像检测模块(11)与显示模块(12)；所述的图像检测模块(11)的输入端连接CCD感光元件(4)的输出端，图像检测模块(11)的输出端连接数据处理模块(5)的输入端，数据处理模块(5)的输出端分别连接电机驱动模块(9)的输入端和显示模块(12)的输入端；所述的电机驱动模块(9)的输出端连接步进电机(3)，显示模块(12)的输出端连接显示装置的输入端。
3.根据权利要求1所述的一种透镜测距装置，其特征在于，所述的显示装置包括显示屏(6)，在显示屏(6)上设置有取景框(13)，在显示屏(6)上还安装有确认键(14)和输出键(15)。
4.根据权利要求1所述的一种透镜测距装置，其特征在于，所述的移动装置包括与步进电机(3)相连接的齿轮(8)，齿轮(8)与安装在机架(1)顶部的齿条相啮合，镜头(2)与齿条(7)的一端相连接。
5.基于权利要求1至4任一权利要求所述装置的一种透镜测距方法，其特征在于，首先，被测物体通过镜头(2)在CCD感光元件(4)上成像，图像检测模块(11)计算出图像的对比度并记录在数据处理模块(5)中；然后，由数据处理模块(5)发出镜头移动的信号，通过电机驱动模块(9)驱动步进电机(3)带动镜头(2)向某个方向移动特定的距离，镜头(2)移动的位移和方向由数据处理模块(5)发送给电机驱动模块(9)的脉冲数和方向信号决定，且将其记录在数据处理模块(5)中；当镜头(2)移动到新位置后，重新利用图像检测模块(11)计算图像的对比度并记录在数据处理模块(5)中，如果该次移动后对比度提升，则由数据处理模块(5)发出信号控制镜头(2)继续向相同方向移动，并重复上述步骤，否则向相反方向移动镜头(2)，直至找到对比度最大值时镜头(2)的位置；最后，通过数据处理模块(5)计算步进电机(3)旋转的脉冲数和旋转的方向，即被测物体能够清晰成像时镜头(2)的位置；
所述的步进电机驱动模块(9)根据数据处理模块(5)反馈的镜头(2)移动信号，通过控制脉冲的个数和设定方向来驱动步进电机(3)运转，调节镜头(2)的位置；
所述的数据处理模块(5)分为两部分，一部分是记录图像检测模块(11)中的对比度值，通过比较对比度值，发出镜头移动的信号，寻找出最优对比度时的成像；另一部分是记录进电机(3)的旋转方向与运转的脉冲个数，计算得出清晰成像时的像距v，再通过1/u+1/v＝1/f，最终得出被测物体的距离u；
所述的显示模块(12)将被测物体的图像在显示屛(6)上显示出来便于选择所要测量的物体，并将最终的测量距离进行显示。
CN201510751197.7A 2015-11-07 2015-11-07 一种透镜测距装置及其测量方法 Pending CN105423998A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510751197.7A CN105423998A (zh) 2015-11-07 2015-11-07 一种透镜测距装置及其测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510751197.7A CN105423998A (zh) 2015-11-07 2015-11-07 一种透镜测距装置及其测量方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105423998A true CN105423998A (zh) 2016-03-23

Family

ID=55502377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510751197.7A Pending CN105423998A (zh) 2015-11-07 2015-11-07 一种透镜测距装置及其测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105423998A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107449589A (zh) * 2017-09-07 2017-12-08 望新（上海）科技有限公司 一种hud成像位置检测装置及方法
CN107806830A (zh) * 2017-10-12 2018-03-16 陕西科技大学 一种基于变焦摄像头的测距装置及使用方法
CN109269981A (zh) * 2018-10-18 2019-01-25 苏州精濑光电有限公司 一种检测用ccd模组
CN116068568A (zh) * 2023-04-07 2023-05-05 天津宜科自动化股份有限公司 一种获取物体距离的数据处理***

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0282517A1 (en) * 1986-09-15 1988-09-21 Morander Karl Erik APPARATUS FOR DETERMINING THE ACTUAL OR VIRTUAL DISTANCE SEPARATING A LIGHT SOURCE FROM A MEASUREMENT PLANE.
US4777505A (en) * 1985-11-08 1988-10-11 Ricoh Company, Ltd. Automatic focusing control system
CN101210995A (zh) * 2006-12-28 2008-07-02 三星Techwin株式会社 摄影设备和方法
CN101339348A (zh) * 2007-07-05 2009-01-07 株式会社理光 摄像设备及摄像方法
CN101465972A (zh) * 2007-12-21 2009-06-24 三星Techwin株式会社 在数字图像处理装置中使图像背景模糊的设备和方法
CN202196428U (zh) * 2011-06-27 2012-04-18 王晓鹏 单图像传感器自适应双眼虹膜同步采集***
CN103780831A (zh) * 2012-10-25 2014-05-07 安讯士有限公司 设置数码摄像机的对焦的方法和执行该方法的数码摄像机
CN104683693A (zh) * 2015-02-10 2015-06-03 深圳市金立通信设备有限公司 一种自动聚焦的方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4777505A (en) * 1985-11-08 1988-10-11 Ricoh Company, Ltd. Automatic focusing control system
EP0282517A1 (en) * 1986-09-15 1988-09-21 Morander Karl Erik APPARATUS FOR DETERMINING THE ACTUAL OR VIRTUAL DISTANCE SEPARATING A LIGHT SOURCE FROM A MEASUREMENT PLANE.
CN101210995A (zh) * 2006-12-28 2008-07-02 三星Techwin株式会社 摄影设备和方法
CN101339348A (zh) * 2007-07-05 2009-01-07 株式会社理光 摄像设备及摄像方法
CN101465972A (zh) * 2007-12-21 2009-06-24 三星Techwin株式会社 在数字图像处理装置中使图像背景模糊的设备和方法
CN202196428U (zh) * 2011-06-27 2012-04-18 王晓鹏 单图像传感器自适应双眼虹膜同步采集***
CN103780831A (zh) * 2012-10-25 2014-05-07 安讯士有限公司 设置数码摄像机的对焦的方法和执行该方法的数码摄像机
CN104683693A (zh) * 2015-02-10 2015-06-03 深圳市金立通信设备有限公司 一种自动聚焦的方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107449589A (zh) * 2017-09-07 2017-12-08 望新（上海）科技有限公司 一种hud成像位置检测装置及方法
CN107449589B (zh) * 2017-09-07 2023-12-15 望新（上海）科技有限公司 一种hud成像位置检测装置及方法
CN107806830A (zh) * 2017-10-12 2018-03-16 陕西科技大学 一种基于变焦摄像头的测距装置及使用方法
CN109269981A (zh) * 2018-10-18 2019-01-25 苏州精濑光电有限公司 一种检测用ccd模组
CN109269981B (zh) * 2018-10-18 2024-04-16 苏州精濑光电有限公司 一种检测用ccd模组
CN116068568A (zh) * 2023-04-07 2023-05-05 天津宜科自动化股份有限公司 一种获取物体距离的数据处理***

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107588913B (zh) 一种桥梁挠度检测***及检测方法
CN105423998A (zh) 一种透镜测距装置及其测量方法
CN103940357A (zh) 一种非接触式空间位移测量装置
CN103759695A (zh) 自动测量钢轨轮廓的检测装置和检测方法
CN111638041B (zh) 一种位置调整装置、曲面显示屏测试设备及测试方法
CN205725157U (zh) 一种机器人图像自动识别***
CN103674963A (zh) 一种基于数字全景摄像的隧道检测装置及其检测方法
CN110470247B (zh) 一种零件内外圆面同轴度的检测装置及检测方法
CN102998677A (zh) 车载扫描式半导体激光预警雷达及其探测障碍物的方法
CN103162937B (zh) 一种激光线光源的综合检测方法及实现该方法的***
CN111024242A (zh) 红外热像仪及其连续自动对焦方法
CN102967261A (zh) 一种基于数字散斑相关法的激光位移测量方法
CN104154885A (zh) 一种小圆环零件微翘曲检测方法
CN106908802B (zh) 一种基于图像处理的激光束空间定位装置及方法
CN109642820B (zh) 光传感装置、检测***及检测方法
CN203772216U (zh) 一种模具检测装置
CN103464694A (zh) 一种用于镁合金铸造的液位检测装置及其检测方法
CN102589846B (zh) 一种远场激光命中率动态测试***
CN108507472B (zh) 一种汽车安全气囊封条尺寸非接触式视觉检测方法
CN105092883A (zh) 一种测量云台转速的方法及其装置
TWI632347B (zh) 立體影像與雷射掃描測距整合方法
CN210464437U (zh) 一种自动瞄准的接触网激光检测仪
CN204831273U (zh) 一种基于单摄像头的捕捉物体和测距***
CN210720179U (zh) 复检相机对焦测距装置和玻璃复检设备
CN110470250B (zh) 一种零件表面平面度的检测装置及检测方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160323