CN100468456C - 通过数字照相机测量尺寸的方法 - Google Patents

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Abstract

借助于数字照相机(1)通过得到包括第一可检测点(5)的第一图像(7)、然后移动照相机(1)、随后得到包括第二可检测点(6)的另一图像(8)来测量物体(2)上所述第一可检测点(5)和所述第二可检测点(6)之间的距离。计算图像(7，8)上可检测点(5，6)的坐标。通过照相机(1)得到两个或多个重叠图像(7，8)，随后检测在重叠图像(7，8)的重叠部分(9)中的相应可检测点(C)以便确定照相机(1)的位移量。

Description

通过数字照相机测量尺寸的方法
本发明涉及一种通过数字照相机测量物体尺寸的方法，该照相机设有图像处理装置、检测图像上的点的检测装置以及计算图像上的检测点的坐标的坐标计算装置，借此通过得到包括第一可检测点的第一图像、然后移动数字照相机的视场以及随后得到包括第二可检测点的另一图像，来测量物体上所述第一可检测点和所述第二可检测点之间的距离，借此计算所述第一图像上的所述第一可检测点的坐标和所述另一图像上的所述第二可检测点的坐标，以及借此确定所述视场的位移量以便计算所述第一可检测点和所述第二可检测点之间的所述距离。数字照相机优选是CCD照相机(CCD意指电荷耦合器件)，或是CMOS照相机(CMOS意指互补金属氧化物半导体)，或任何其他数字成像设备。
这种高精度测量物体尺寸的方法，特别是测量在挤压产品的冲模中的开口或间隙尺寸的方法，以及应用该方法的设备在EP-A-0500400中公开。由此，通过沿垂直于数字照相机摄像方向的方向移动数字照相机而移动视场。
为了通过数字照相机测量物体的两个点之间的距离，物体可以以预定位置并且与照相机相隔预定距离处放置在照相机的视场中。基于来自数字照相机的信号，图像可以被处理，显示出照相机的视场以及显示出所述两个点，只要这些点是可检测的。在这些点被检测以后以及在计算这两个点的坐标以后，两个点之间的距离可以容易地被测量，即计算。
例如，在点是所谓的强度反转点的情况下，即图像上的点在两个不同颜色特别是黑色和白色或暗和亮的颜色的边界处的情况下，点是可检测的。特别是在图像上显示出有角顶点、锐曲线或线的相交的情况下，这些点在图像上是可检测的。在图像上的点被检测后，它的坐标可以计算，因此其在图像上的位置可以精确地确定。
在两个点之间的距离大于数字照相机的视场时，照相机可以拉摄以扩大其视场。这也可以通过增加数字照相机和物体之间的距离来实现。然而，在这种情况下，测量的准确度将降低。因此，如果必须保持准确度，不选择拉摄。
EP-A-0500400提出了一种通过使用可以沿垂直于摄像方向的方向移动的CCD照相机解决该问题的方法。得到显示第一可检测点的第一图像和显示第二可检测点的另一图像，此外，CCD照相机的位移量通过测量CCD照相机的X和Y坐标进行检测。因此，提出X轴表和单独的Y轴表以确定摄像期间CCD照相机的位置。
本发明的目的是通过数字照相机测量物体尺寸的方法，借此被测量的距离大于数字照相机的视场，以及借此不需要确定数字照相机视场位移量的附加装置。
为了实现该目的，通过数字照相机得到两个或多个重叠图像，以便重叠图像的重叠部分中的相应的可检测点被检测，其后计算图像中所述相应可检测点的坐标以便确定数字照相机的视场相对于将被测量的物体的位移量。
重叠图像意味着将被测量的物体的某个部分，或周围区域的某个部分，呈现在数字照相机视场移动之前得到的图像上以及呈现在该移动之后得到的图像上。由此，一幅图像的一部分与另一图像的一部分显示了相同的图像，即两个部分是相同的。通过检测两个所述相同部分上的可检测点和通过计算两幅图像的每一幅上的所述点的坐标，可以精确地确定在得到这两幅图像的片刻之间的数字照相机视场的位移量。坐标的差异相应于数字照相机视场的位移量。计算视场位移量的方式可以通过使用已经存在的装置来实现，因此不需要测量数字照相机位移量的附加装置，特别是如在EP-A-0500400中提出的机械附加装置。
在一个优选实施例中，所述视场通过沿垂直于数字照相机摄像方向的方向移动数字照相机来移动。由此，数字照相机可以安装在一个机架中，该机架可以相对于将被测量的物体移动，如EP-A-0500400中所示。
在另一优选实施例中，通过相对于数字照相机移动将被测量的物体来移动所述使用的视场。由于移动的距离和方向通过由数字照相机得到的图像来确定，因此不需要控制所述移动的特殊要求。物体可以移动一段未知的距离，只要存在适当的重叠。这种重叠应当包括一个或多个可检测点。
在又一优选实施例中，视场通过可调光学器件如一个或多个可移动反射镜和/或透镜由数字照相机看见。通常，反射镜或透镜的相对小的移动可以引起视场相对大的位移量，并且很清楚当测量这种小的移动时准确度低。然而，根据本发明，因为测量了该结果即视场的位移量，所以不需要测量反射镜和/或透镜的移动。
在一个优选实施例中，处理许多重叠图像，借此所有图像显示物体的可检测线。这种线可以是物体轮廓的一部分，或者是不同颜色之间的边界等。视场可以跟随那条线，并且数字照相机可以不时地进行摄影，以便图像可以被处理。视场到下一幅图像的位移量可以通过图像上的线的形状进行控制，因此视场的移动跟随那条线。
本发明也涉及一种测量物体尺寸的系统，其包括数字照相机，该照相机设有图像处理装置，检测图像上的点的检测装置，以及计算图像上的检测点的坐标的坐标计算装置，以便可以通过得到包括第一可检测点的第一图像、然后移动数字照相机的视场、随后得到包括第二可检测点的另一图像来测量物体上所述第一可检测点和所述第二可检测点之间的距离，借此可以计算所述第一图像上的所述第一可检测点的坐标和所述另一图像上的所述第二可检测点的坐标，以及借此可以确定所述视场的位移量以便计算所述第一可检测点和所述第二可检测点之间的所述距离，借此存在检测两个重叠图像上的相应可检测点的装置，以及通过计算在移动之前得到的图像上和在移动之后得到的重叠图像上的相应可检测点的坐标，确定视场的位移量的装置。
下面将通过测量系统的实施例的描述来进一步说明本发明，借此参考包括仅为示意表示的图的附图，其中:
图1示出了测量系统；
图2示出了照相机的视场；以及
图3示出了两个重叠的视场。
图1示出了数字成像器件1，在该例子中为CCD照相机，以及照相机1前的物体2。在CCD照相机1能看见的位置处示出了物体2。在物体2的后面，从照相机1看，存在光源3和漫射片4。光源3照明漫射片4，从而可以通过CCD照相机1看见物体2的轮廓为暗的颜色(物体2)和亮的颜色(周围区域，即漫射片)之间的明显的边界。
此外，测量系统设有基于CCD照相机的信号处理图像的图像处理装置，检测处理图像上的点的检测装置，以及计算图像上的检测点的坐标的坐标计算装置。
在该例子中，物体2的长度必须通过测量系统进行测量。当物体通过CCD照相机1看时，即处于相对于照相机1的某个位置时，物体的长度是物体2的两个端部5，6之间的距离。通过测量物体2的该尺寸，可以检查物体2的具体性质，只要测量的准确度足够高。
CCD照相机1可以以整个物体2在其视场内的方式被调节，以便图像可以被处理，显示出物体2的整个轮廓。该图像在图2中示出，用成带的线(striped line)表示。然后物体2的两个端部5，6可以检测为图像上的点A和点B，随后可以计算图像上的这两个点A，B的坐标，这样可以确定它们之间的距离。
这种测量的准确度取决于图像上象元或象素的数量。原则上，图像上检测点的计算坐标的准确度与象素的尺寸(象素大小)相应。当使用专用的技术如灰度值的内插时，有可能增加准确度，但是准确度仍然是有限的。
为了增加测量的准确度，CCD照相机1可以推摄以增加图像上表现物体2的比例，借此所处理图像上物体2的尺寸较大。然而，CCD照相机1的视场相应降低，借此可能发生不能在一幅图像上表现整个物体2。在该情况下，两个重叠图像(即部分重叠)可以被处理，一起示出整个物体2。
图3示出了这两个重叠图像7，8，其用成带的线(striped line)表示。在第一图像7通过CCD照相机得到(即基于照相机的信号通过图像处理装置处理)后，照相机沿垂直于其摄像方向的方向移动，随后得到第二图像。照相机1的所述移动方向用箭头10表示，借此移动也可以具有垂直于附图平面的分量。两幅图像7，8具有重叠区域9，并且它们一起表示整个物体2。
物体2的两个端部5，6之间的距离如下确定。在第一图像7上，物体2的下端5通过检测装置检测为点A，随后第一图像7上该点A的坐标通过坐标计算装置进行计算。然后，在第二图像8上，物体2的上端6检测为点B，计算第二图像8上该点B的坐标。这两个检测点A，B的坐标的准确度相对较高，相应于图像7，8上物体2表现的增加比例。
很清楚在第一图像7相对于第二图像8的位置已知以后，点A和点B之间的距离可以容易地确定。两幅图像7，8之间的相互关系通过在两幅图像7，8上检测在两幅图像7，8的重叠区域中的相同的可检测点或点的图案来确定。在实施例的所述例子中，可检测点C通过检测装置进行检测。点C是物体2的可检测点，因为它表示物体2的轮廓中的锐曲线。然后，在两幅图像7，8的每一幅中的点C的坐标通过坐标计算装置进行计算。事实上，两组坐标之间的差异表示两幅图像7，8的相互关系，以便确定第一图像7的位置相对于第二图像8的位置。
在两幅图像的重叠区域中的可检测点也可以是不存在于将被测量的物体上的点的表示，但存在于该物体附近的结构上，例如在漫射片4上。因此，漫射片4可以设有可检测点和/或线的图案。在漫射片4和CCD照相机1之间的距离精确已知的情况下，当计算在两幅图像7，8的重叠区域9中所示漫射片4上的某个可检测点的坐标时，两幅图像的相互关系可以确定。
在实施例的所述例子中，整个物体2表现在两幅图像7，8上。然而，本发明也可以通过使用大于两幅图像而应用，只要每两幅相邻图像彼此部分重叠，这样在每个重叠区域中可以找到一个或多个可检测点。
当检查比CCD照相机的视场大得多的物体时，可以得到许多相互重叠的图像，借此CCD照相机的视场沿(曲)线移动，其在物体的图像上被检测。在系统必须检测具有已知形状的物体的情况下，视场可以沿预定线移动。但是在所有的这些情况下，得到重叠图像，因此可以检查物体的形状。
上述实施例仅是测量物体的尺寸和/或形状的方法的例子；许多其他实施例是可能的。例如，在必须检测物体上颜色差异的情况下，图1中的光源3不应当定位在物体2之后(从照相机1看)，而是在物体3的另一侧(在图1中，右侧)。

Claims (6)

1.一种通过数字照相机(1)测量物体(2)尺寸的方法，该照相机设有图像处理装置、检测图像(7，8)上的点(A，B)的检测装置以及计算图像(7，8)上的检测点(A，B)的坐标的坐标计算装置，借此通过得到包括第一可检测点(A)的第一图像(7)、然后移动数字照相机(1)的视场、随后得到包括第二可检测点(B)的另一图像(8)，来测量物体(2)上所述第一可检测点(A)和所述第二可检测点(B)之间的距离，借此计算所述第一图像(7)上的所述第一可检测点(A)的坐标和所述另一图像(8)上的所述第二可检测点(B)的坐标，以及借此确定所述视场的位移量以便计算所述第一可检测点(A)和所述第二可检测点(B)之间的所述距离，特征在于通过数字照相机(1)得到两个或多个重叠图像(7，8)，随后检测在重叠图像(7，8)的重叠部分中的相应可检测点(C)，其后计算两幅重叠图像(7，8)中所述相应可检测点(C)的坐标以便确定所述视场的位移量。
2.根据权利要求1的方法，特征在于通过沿垂直于该数字照相机摄像方向的方向移动该数字照相机(1)而移动所述视场。
3.根据权利要求1的方法，特征在于通过移动要测量的物体(2)而移动所述视场。
4.根据权利要求1的方法，特征在于所述视场通过可调光学器件由数字照相机(1)看见。
5.根据前述任一权利要求所述的方法，特征在于处理许多重叠图像(7，8)，借此所有图像显示出物体(2)的可检测线。
6.一种测量物体(2)尺寸的系统，其包括数字照相机(1)，该照相机设有图像处理装置、检测图像(7，8)上的点(A，B)的检测装置以及计算图像(7，8)上的检测点(A，B)的坐标的坐标计算装置，这样通过得到包括第一可检测点(A)的第一图像(7)、然后移动数字照相机(1)的视场、随后得到包括第二可检测点(B)的另一图像(8)，测量物体(2)上所述第一可检测点(A)和所述第二可检测点(B)之间的距离，借此计算所述第一图像(7)上的所述第一可检测点(A)的坐标和所述另一图像(8)上的所述第二可检测点(B)的坐标，以及借此确定所述视场的位移量以便计算所述第一可检测点(A)和所述第二可检测点(B)之间的所述距离，特征在于检测两个重叠图像(7，8)上的相应可检测点(C)的装置，以及通过计算在移动之前得到的图像(7)上和在移动之后得到的重叠图像(8)上的相应可检测点(C)的坐标来确定视场的位移量的装置。
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