CN101782370A - 基于usb摄像头的测量定位方法及测量运动物体的运动轨迹的方法 - Google Patents

Abstract

基于USB摄像头的测量定位方法及测量运动物体的运动轨迹的方法，涉及基于视频图像处理的定位系统及定位方法，解决了现有技术的传感器测量定位系统存在开发周期长、成本高、安装不方便、应用不够灵活的问题，基于USB摄像头的测量定位系统，USB摄像头通过USB数据线与计算器的USB串行接口相连，USB摄像头设置位置使得USB摄像头的视场覆盖被测运动物体的二维运动平面。基于USB摄像头的测量定位方法，首先利用矩形标定纸板对被测运动物体二维运动平面进行标定，确定标定纸板的图像与空间实际平面坐标系的对应关系；然后对位置信息进行实时测量；最后对位置信息进行校正；本发明适用于测量静止物体位置和实时测量运动物体的位置信息。

Description

基于USB摄像头的测量定位方法及测量运动物体的运动轨迹的方法

技术领域

本发明涉及图像传感定位检测技术领域，特别涉及基于视频图像处理的定位系统及定位方法。

背景技术

随着社会的不断发展，人类正处于信息时代，信息技术的三大支柱是测控技术、通信技术和计算机技术。作为信息技术的三大支柱之一的测控技术的基础，传感器与检测技术渗透到了人们的生产活动、科学实验和日常生活的各个方面，在生产、生活和科学研究等领域起着极其重要的作用。传感器是自动检测与控制系统中感知、获取与检测信息的窗口。科学研究和生产过程要获取的信息，都要通过传感器转换成容易传输和处理的电信号。可以说科学技术越发达，其自动化程度愈高，人类对传感器的依赖就愈大。

传统的传感器可分为接触式和非接触式两类。接触式传感器一般需要利用机械式位移变换装置等与被测物体接触，如利用两个互相垂直的行走轨道来获取平面二维方向上的位置信息，这种工作模式在工程应用上有时会受到很大的限制。非接触式传感器一般采用电容式、电感式、涡流式和霍尔效应传感器等，通过电场或磁场与被测物体产生联系，只能获取物体在某一个方向上的移动信息，若测量平面二维方向上的位置信息时则需要两套传感器。近年来，图像传感检测技术是在测量领域中迅速发展起来的一种全新的传感检测技术，具有广阔的发展前景和潜力。有关数据显示，人类所获得的外界信息的70％以上是来自眼睛摄取的图像，可见视觉图像是人类获取信息的主要来源。在许多场合没有其他形式比图像所表达的信息更丰富和真切。图像传感器与上述传统的传感器相比具有明显的优点，因此目前采用图像传感器的图像检测技术得到了人们广泛的重视。

传统的以CCD摄像机和图像采集卡为核心的图像采集系统，在图像传感的领域中，一直占有主导地位。但是一方面，这种采集系统对于CCD摄像机获取到的模拟信号必须通过一个A/D(模数转换)转换器转换为数字信号，同时要有数据存储器来存储数据，存在着开发周期长、成本高的问题。另一方面，图像采集卡大都是基于PCI接口的，安装不方便，不支持热插拔，应用不够灵活，难以小型化且价格较贵，对某些特殊应用场合并不是很适用。近年来，随着网络科技的发展和感光成像器件技术的成熟，数字摄像头得到了普遍应用。数字摄像头的出现，使摄像头不仅仅是视频信号源，更具有了视频捕获和处理的功能。数字摄像头可以直接捕捉影像并进行A/D转换，经数字信号处理芯片(DSP)加工处理后，通过串、并口或者UBS接口传输到计算机里。目前市场上可见的大部分都是USB数据传输接口的数字摄像头，它不仅设备简单、价格便宜，更具备了USB接口数据传输的各种优点。

USB(UniversalSerialBus)通用串行总线是应用在微机领域的接口技术，它具备其他总线无法比拟的优点，比如支持热插拔、应用灵活、传输速度快且稳定、低耗能等等。因此，目前USB已成为微机与外围设备通信的首选接口。尤其是USB2.0协议的发布，是USB技术发展史上的里程碑，它在USB1.0的基础上有了质的提高，其理论传输速度可达480Mbps，为计算机与外设的高速数据交换提供了可能，是高分辨率动态图像采集系统接口的理想选择。

发明内容

本发明为了解决现有技术的传感器测量定位系统存在开发周期长、成本高、安装不方便、应用不够灵活的问题，提出一种基于USB摄像头的测量定位方法及测量运动物体的运动轨迹的方法。

基于USB摄像头的测量定位方法，具体步骤如下：

步骤一、采用USB摄像头和矩形标定纸板对被测物体所在二维平面进行标定，获得标定信息，所述标定信息是指标定纸板的图像与所述二维平面实际平面坐标系的对应关系；所述的标定信息包括坐标校正信息和坐标转换关系；

步骤二、将被测物体放置到标定后的二维平面中；

步骤三、采用USB摄像头采集被测物体的图像信息，获得单帧图像；

步骤四、对单帧图像进行分析，并结合标定信息获得单帧图像中被测物体的实际位置信息。

基于USB摄像头的测量运动物体的运动轨迹方法，具体步骤如下：

步骤A、采用USB摄像头和矩形标定纸板对被测运动物体所在的二维运动平面进行标定，获得标定信息，所述标定信息是指标定纸板的图像与所述二维运动平面实际平面坐标系的对应关系；所述的标定信息包括坐标校正信息和坐标转换关系；

步骤B、将被测运动物体放置到标定后的二维运动平面中，并使所述被测运动物体在所述二维运动平面中运动；

步骤C、采用USB摄像头连续采集被测运动物体的图像信息，获得多幅单帧图像，并记录采集每幅单帧图像的时刻；

步骤D、逐一对每幅单帧图像进行分析，并结合标定信息获得每幅单帧图像中被测运动物体的实际位置信息；

步骤E、根据每一幅单帧图像中被测运动物体的实际位置信息，以及每一幅单帧图像的采集时刻获得被测运动物体的运动轨迹。

本发明选用USB摄像头作为被测物体的图像采集工具，提供了一套性价比高的便携式定位系统，其意义在于：

1)本发明采用单个USB摄像头记录物体的平面二维运动信息，解决了传统式传感器在测量平面二维方向上的位置信息时需要两套传感器，分别在两个方向上获取位置信息的复杂定位系统问题。

2)本发明采用价格便宜的USB摄像头作为图像采集工具，解决了传统以CCD摄像机和图像采集卡为核心的图像采集设备价格昂贵、开发周期长、应用不灵活、难以小型化等问题。

3)本发明利用计算机控制USB摄像头，解决了普通摄像头只提供简单的视频图像显示，用户无法直接对图像进行实时捕获和处理的问题。

本发明适用于测量静止物体位置和实时测量运动物体的位置信息。

附图说明

图1为基于USB摄像头的测量运动物体的运动轨迹方法的原理示意图。图2为基于USB摄像头的测量定位方法的流程图。图3为基于USB摄像头的测量运动物体的运动轨迹方法的流程图。图4为具体实施方式六的流程图。图5为图像校正x方向畸变校正原理示意图。图6为图像校正y方向畸变校正原理示意图。图7为基于USB摄像头的超声波探头传感器测量定位系统的结构示意图。图8为基于USB摄像头的测量定位方法的原理示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图2和图8说明本实施方式，基于USB摄像头的测量定位方法，具体过程如下：

步骤一、采用USB摄像头1和矩形标定纸板5对被测物体9所在二维平面进行标定，获得标定信息，所述标定信息是指标定纸板5的图像与所述二维平面实际平面坐标系的对应关系；所述的标定信息包括坐标校正信息和坐标转换关系；

步骤二、将被测物体9放置到标定后的二维平面中；

步骤三、采用USB摄像头1采集被测物体9的图像信息，获得单帧图像；

步骤四、对单帧图像进行分析，并结合标定信息获得单帧图像中被测物体9的实际位置信息。

本实施方式是基于以下硬件结构实现的：所述硬件结构包括USB摄像头1和图像处理设备2，所述USB摄像头1通过USB数据线与图像处理设备2的USB串行接口相连，USB摄像头1设置位置使得USB摄像头1的视场覆盖被测物体9的二维运动平面。

图像处理设备2为计算机。

具体实施方式二、结合图5和图6说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一中步骤一的进一步说明，步骤一中“采用USB摄像头1和矩形标定纸板5对被测物体9所在二维平面进行标定，获得标定信息”的具体过程如下：

步骤一一、调节USB摄像头1，使USB摄像头1的主光轴与标定纸板5垂直，采用USB摄像头1采集标定纸板5的图像；

步骤一二、采用四点校正算法对步骤一一采集的图像进行校正，获得坐标校正信息（

，

），具体过程为；

提取标定纸板5所成梯形图像的四个角点坐标，计算标定纸板5内任意点P分别在X、Y方向上的畸变量，任意点P在X方向上的畸变以线性变化近似求解，对于标定纸板5所在的标定区域内的任意点P，假设P点从E点移动到F点，则认为它在X方向上的畸变是线性增大的，即从中线E点线性增大到畸变边缘F点的最大畸变量x₁；任意点P在X方向的畸变量表示为：

其中，EP表示任意点P与校正后矩形中线的距离，EF表示校正后矩形中线E点与畸变边缘F点的距离，FG表示畸变边缘F点与校正后矩形的边缘G点的距离；

任意点P在Y方向上的畸变也以线性变化近似求解，对于标定区域内的任意点P，假设P点从E’点移动到F’点，则认为它在Y方向上的畸变是线性增大的，即从未发生畸变的边缘E’点线性增大到畸变边缘F’点的最大畸变量y₁，任意点P在Y方向的畸变量表示为：

其中，E’P表示任意点P与未发生畸变的边缘E’点的距离，E’F’表示未发生畸变的边缘E’点与畸变边缘F’点的距离，F’G’表示畸变边缘F’点与校正后矩形的边缘G’点的距离；

步骤一三、矩形标定纸板5的长为m、宽为n，测量校正后的标定纸板5的图像的长度l和宽度w，图像平面内每个像素所对应的实际目标场景的宽度Wx=n/w，长度Ly=m/l；获得标定纸板5的图像与空间实际平面坐标转换关系。

具体实施方式三、结合图1和图3说明本实施方式，基于USB摄像头的测量运动物体的运动轨迹方法，具体步骤如下：

步骤A、采用USB摄像头1和矩形标定纸板5对被测运动物体3所在的二维运动平面进行标定，获得标定信息，所述标定信息是指标定纸板5的图像与所述二维运动平面实际平面坐标系的对应关系；所述的标定信息包括坐标校正信息和坐标转换关系；

步骤B、将被测运动物体3放置到标定后的二维运动平面中，并使所述被测运动物体3在所述二维运动平面中运动；

步骤C、采用USB摄像头1连续采集被测运动物体3的图像信息，获得多幅单帧图像，并记录采集每幅单帧图像的时刻；

步骤D、逐一对每幅单帧图像进行分析，并结合标定信息获得每幅单帧图像中被测运动物体3的实际位置信息；

步骤E、根据每一幅单帧图像中被测运动物体3的实际位置信息，以及每一幅单帧图像的采集时刻获得被测运动物体的运动轨迹。

本实施方式是基于以下硬件结构实现的：所述硬件结构包括USB摄像头1和图像处理设备2，所述USB摄像头1通过USB数据线与图像处理设备2的USB串行接口相连，USB摄像头1设置位置使得USB摄像头1的视场覆盖被测运动物体3的二维运动平面。

图像处理设备2为计算机。

本发明选用基于VFW中的AVICap窗口作为被测运动物体3图像采集的开发工具。

图像采集速度可以根据被测运动物体的运动速度而定。

具体实施方式四、结合图5和图6说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式三中步骤A的进一步说明，步骤A中“采用USB摄像头1和矩形标定纸板5对被测运动物体3所在的二维运动平面进行标定，获得标定信息”的具体过程如下：

步骤A1、调节USB摄像头1，使USB摄像头1的主光轴与标定纸板5垂直，利用USB摄像头1采集标定纸板5的图像；

步骤A2、采用四点校正算法对步骤A1采集的图像进行校正，获得坐标校正信息（

，

），具体过程为；

提取标定纸板5所成梯形图像的四个角点坐标，计算标定纸板5内任意点P分别在X、Y方向上的畸变量，任意点P在X方向上的畸变以线性变化近似求解，对于标定纸板5所在的标定区域内的任意点P，假设P点从E点移动到F点，则认为它在X方向上的畸变是线性增大的，即从中线E点线性增大到畸变边缘F点的最大畸变量x₁；任意点P在X方向的畸变量表示为：

其中，EP表示任意点P与校正后矩形中线的距离，EF表示校正后矩形中线E点与畸变边缘F点的距离，FG表示畸变边缘F点与校正后矩形的边缘G点的距离；

任意点P在Y方向上的畸变也以线性变化近似求解，对于标定区域内的任意点P，假设P点从E’点移动到F’点，则认为它在Y方向上的畸变是线性增大的，即从未发生畸变的边缘E’点线性增大到畸变边缘F’点的最大畸变量y₁，任意点P在Y方向的畸变量表示为：

其中，E’P表示任意点P与未发生畸变的边缘E’点的距离，E’F’表示未发生畸变的边缘E’点与畸变边缘F’点的距离，F’G’表示畸变边缘F’点与校正后矩形的边缘G’点的距离；

步骤A3、矩形标定纸板5的长为m、宽为n，测量校正后的标定纸板5的图像的长度l和宽度w，图像平面内每个像素所对应的实际目标场景的宽度Wx=n/w，长度Ly=m/l；获得标定纸板5的图像与空间实际平面坐标转换关系。

从标定纸板5和被测运动物体3的图像得到的位置数据的值都是相对值，如获得的标定纸板5和被测运动物体3的位置是用象素表示的。为了从图像中提取空间物体的几何信息，必须建立图像中像点位置和空间物体平面位置的相互对应关系。即为了得到被测运动物体3在空间实际平面坐标系下的数据值，必须进行标定。如果忽略摄像头的径向畸变，具体标定程序可采用采集给定尺寸的标定纸板5静态图像来进行，同时将此标定纸板5覆盖区域作为被测被测运动物体3的运动区域。

由于USB摄像头1径向畸变的存在，特别是当USB摄像头1的主光轴与标定纸板5不垂直，即存在一定倾角时，畸变现象则随着倾角的增大明显的增大。为了保证图像中被测运动物体3位置的定位准确，就必须对上述USB摄像头1采集的被测运动物体3图像进行合理的校正，消除畸变影响。

本发明USB摄像头1采集的图像过程中，边缘畸变的现象并不明显，主要表现为透视失真，本发明采用了四点校正算法，即通过提取发生畸变后的任意四边形的四个角点坐标，计算标定区域内任意点分别在X、Y方向上的畸变量，从而校正获得任意点的实际位置。对于采集的被测运动物体3的实时位置图像，以此算法完成对发生畸变图像的校正，亦即校正了被测运动物体3的实时位置。

具体实施方式五、本实施方式与具体实施方式三或四的不同之处在于矩形标定纸板5的长m=120mm，宽n=90mm。

具体实施方式六、结合图4说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式三中步骤D的进一步说明，步骤D中的“逐一对每幅单帧图像进行分析，并结合标定信息获得每幅单帧图像中被测运动物体的实际位置信息”具体过程如下：

步骤D1、图像处理设备2存储采集到的被测运动物体3单帧图像；

步骤D2、提取被测运动物体3在所述单帧图像中的图像位置（x,y）；

步骤D3、根据步骤A获得的坐标校正信息对所述图像位置进行校正，获得校正后的图像位置（x ₀ ,y ₀），并存储述校正后的图像位置信息（x ₀ ,y ₀）；

步骤D4、根据步骤A获得的坐标转换信息对获得的校正后的图像位置信息进行坐标转换，获得被测运动物体3在实际平面坐标系的实际位置信息，并存储述校正后的实际位置信息。

具体实施方式七、本实施方式与具体实施方式六的不同之处在于步骤D3中“获得校正后的图像位置（x ₀ ,y ₀）”，具体过程如下：

如果被测运动物体3在校正后矩形中线的右侧，则校正后的图像位置的横坐标x ₀=x+ ，校正后的图像位置的纵坐标y ₀=y+

；

如果被测运动物体3在校正后矩形中线的左侧，则校正后的图像位置的横坐标x ₀=x-

，校正后的图像位置的纵坐标y ₀=y+

。

具体实施方式八、结合图7说明本实施方式，本实施方式以对传感器进行测量定位具体说明本发明的装置和方法，本实施方式中的被测运动物体3为超声波探头传感器6，USB摄像头1固定在夹持装置4上，USB摄像头1通过USB数据线与计算器2的USB串行接口相连，USB摄像头1设置位置使得USB摄像头1的视场覆盖超声波探头传感器6的二维运动平面，超声波探头传感器6与计算机2的数据输入端相连，利用超声波探头传感器6进行焊缝检测，利用USB摄像头1实时采集超声波探头传感器6的图像，实时定位超声波探头传感器6的行走位置，通过USB数据线与计算机2互联实施定位检测。

选用120mm×90mm的矩形标定纸板5，并将所述标定纸板5置于被测超声波探头传感器6二维运动平面，即焊缝所在平面，以此标定超声波探头传感器6运动区域，标定过程中USB摄像头1的主光轴与标定纸板5垂直；采用矩形标定纸板5对被测超声波探头传感器6的二维运动平面进行标定，获得标定信息，所述标定信息是指标定纸板5的图像与所述二维运动平面实际平面坐标系的对应关系；所述的标定信息包括坐标校正信息和坐标转换关系；

当超声波探头传感器6在焊缝所在二维平面运动时，根据实际采集速度要求连续采集超声波探头传感器6的图像信息，获得多幅单帧图像；

目前USB摄像头理论采集图像速度可以达到每秒30帧，实际中软件是采集一帧，处理一帧，提取一个位置点，目前可以达到每秒15帧左右。

逐一对每幅单帧图像进行分析，并结合标定信息获得每幅单帧图像中被测运动物体的实际位置信息；根据每一幅单帧图像中被测运动物体的实际位置信息，图像采集速度获得被测运动物体的运动轨迹、以及某一时刻被测运动物体的实际位置信息。

将超声波探头传感器6看成是刚体，其上每一点的移动情况都是一样的，这样提取其上任意一点的实时位置信息即可，因此将超声波探头传感器6表面以单一颜色标记，然后再用差别非常明显的颜色在超声波探头传感器6表面适当位置标记一圆形区域，通过Hough变换处理，就可以较直接、快速的提取出所标记圆形区域的圆心位置信息，以此作为超声波探头传感器6的实时位置信息，超声波探头传感器6与计算机2的数据输入端相连，当超声波探头传感器6检测到焊缝缺陷信号时，计算机返回此时超声波探头传感器6的位置信息。

本实施方式采集的图像分辨率为640×480，USB摄像头1距超声波探头传感器6的垂直高度为25cm，在此条件下本发明具有的定位精度为：当USB摄像头1主光轴与被测物体尽可能垂直时，定位误差不超过0.5mm；在摄像头主光轴与超声波探头传感器6的倾角在10°范围内时，定位误差不超过1.5mm。另外，随着USB摄像头1像素以及所采集图像分辨率的提高，定位精度也会相应提高。 

Claims (7)

1. 基于USB摄像头的测量定位方法，其特征在于它的具体过程如下：

步骤一、采用USB摄像头(1)和矩形标定纸板(5)对被测物体(9)所在二维平面进行标定，获得标定信息，所述标定信息是指标定纸板(5)的图像与所述二维平面实际平面坐标系的对应关系；所述的标定信息包括坐标校正信息和坐标转换关系；

步骤二、将被测物体(9)放置到标定后的二维平面中；

步骤三、采用USB摄像头(1)采集被测物体(9)的图像信息，获得单帧图像；

步骤四、对单帧图像进行分析，并结合标定信息获得单帧图像中被测物体(9)的实际位置信息。

2.根据权利要求1所述的基于USB摄像头的测量定位方法，其特征在于步骤一中“采用USB摄像头(1)和矩形标定纸板(5)对被测物体(9)的二维运动平面进行标定，获得标定信息”的具体过程如下：

步骤一一、调节USB摄像头(1)，使USB摄像头(1)的主光轴与标定纸板(5)垂直，采用USB摄像头(1)采集标定纸板(5)的图像；

步骤一二、采用四点校正算法对步骤一一采集的图像进行校正，获得坐标校正信息（

，

），具体过程为；

提取标定纸板(5)所成梯形图像的四个角点坐标，计算标定纸板(5)内任意点P分别在X、Y方向上的畸变量，任意点P在X方向上的畸变以线性变化近似求解，对于标定纸板(5)所在的标定区域内的任意点P，假设P点从E点移动到F点，则认为它在X方向上的畸变是线性增大的，即从中线E点线性增大到畸变边缘F点的最大畸变量x₁；任意点P在X方向的畸变量表示为：

其中，EP表示任意点P与校正后矩形中线的距离，EF表示校正后矩形中线E点与畸变边缘F点的距离，FG表示畸变边缘F点与校正后矩形的边缘G点的距离；

任意点P在Y方向上的畸变也以线性变化近似求解，对于标定区域内的任意点P，假设P点从E’点移动到F’点，则认为它在Y方向上的畸变是线性增大的，即从未发生畸变的边缘E’点线性增大到畸变边缘F’点的最大畸变量y₁，任意点P在Y方向的畸变量表示为：

其中，E’P表示任意点P与未发生畸变的边缘E’点的距离，E’F’表示未发生畸变的边缘E’点与畸变边缘F’点的距离，F’G’表示畸变边缘F’点与校正后矩形的边缘G’点的距离；

步骤一三、矩形标定纸板(5)的长为m、宽为n，测量校正后的标定纸板(5)的图像的长度l和宽度w，图像平面内每个像素所对应的实际目标场景的宽度Wx=n/w，长度Ly=m/l；获得标定纸板(5)的图像与空间实际平面坐标转换关系。

3.基于USB摄像头的测量运动物体的运动轨迹的方法，其特征在于它的具体过程如下：

步骤A、采用USB摄像头(1)和矩形标定纸板(5)对被测运动物体(3)所在的二维运动平面进行标定，获得标定信息，所述标定信息是指标定纸板(5)的图像与所述二维运动平面实际平面坐标系的对应关系；所述的标定信息包括坐标校正信息和坐标转换关系；

步骤B、将被测运动物体(3)放置到标定后的二维运动平面中，并使所述被测运动物体(3)在所述二维运动平面中运动；

步骤C、采用USB摄像头(1)连续采集被测运动物体(3)的图像信息，获得多幅单帧图像，并记录采集每幅单帧图像的时刻；

步骤D、逐一对每幅单帧图像进行分析，并结合标定信息获得每幅单帧图像中被测运动物体(3)的实际位置信息；

步骤E、根据每一幅单帧图像中被测运动物体(3)的实际位置信息，以及每一幅单帧图像的采集时刻获得被测运动物体的运动轨迹。

4.根据权利要求3所述的基于USB摄像头的测量运动物体的运动轨迹方法，其特征在于步骤A中“采用USB摄像头(1)和矩形标定纸板(5)对被测运动物体(3)所在的二维运动平面进行标定，获得标定信息”的具体过程如下：

步骤A1、调节USB摄像头(1)，使USB摄像头(1)的主光轴与标定纸板(5)垂直，利用USB摄像头(1)采集标定纸板(5)的图像；

步骤A2、采用四点校正算法对步骤A1采集的图像进行校正，获得坐标校正信息（

，

），具体过程为；

提取标定纸板(5)所成梯形图像的四个角点坐标，计算标定纸板(5)内任意点P分别在X、Y方向上的畸变量，任意点P在X方向上的畸变以线性变化近似求解，对于标定纸板(5)所在的标定区域内的任意点P，假设P点从E点移动到F点，则认为它在X方向上的畸变是线性增大的，即从中线E点线性增大到畸变边缘F点的最大畸变量x₁；任意点P在X方向的畸变量表示为：

其中，EP表示任意点P与校正后矩形中线的距离，EF表示校正后矩形中线E点与畸变边缘F点的距离，FG表示畸变边缘F点与校正后矩形的边缘G点的距离；

任意点P在Y方向上的畸变也以线性变化近似求解，对于标定区域内的任意点P，假设P点从E’点移动到F’点，则认为它在Y方向上的畸变是线性增大的，即从未发生畸变的边缘E’点线性增大到畸变边缘F’点的最大畸变量y₁，任意点P在Y方向的畸变量表示为：

其中，E’P表示任意点P与未发生畸变的边缘E’点的距离，E’F’表示未发生畸变的边缘E’点与畸变边缘F’点的距离，F’G’表示畸变边缘F’点与校正后矩形的边缘G’点的距离；

步骤A3、矩形标定纸板(5)的长为m、宽为n，测量校正后的标定纸板(5)的图像的长度l和宽度w，图像平面内每个像素所对应的实际目标场景的宽度Wx=n/w，长度Ly=m/l；获得标定纸板(5)的图像与空间实际平面坐标转换关系。

5.根据权利要求3或4所述的基于USB摄像头的测量运动物体的运动轨迹方法，其特征在于矩形标定纸板(5)的长m=120mm，宽n=90mm。

6.根据权利要求3所述的基于USB摄像头的测量运动物体的运动轨迹方法，其特征在于步骤D中的“逐一对每幅单帧图像进行分析，并结合标定信息获得每幅单帧图像中被测运动物体的实际位置信息”具体过程如下：

步骤D1、图像处理设备(2)存储采集到的被测运动物体(3)单帧图像；

步骤D2、提取被测运动物体(3)在所述单帧图像中的图像位置（x,y）；

步骤D3、根据步骤A获得的坐标校正信息对所述图像位置进行校正，获得校正后的图像位置（x ₀ ,y ₀），并存储述校正后的图像位置信息（x ₀ ,y ₀）；

步骤D4、根据步骤A获得的坐标转换信息对获得的校正后的图像位置信息进行坐标转换，获得被测运动物体(3)在实际平面坐标系的实际位置信息，并存储述校正后的实际位置信息。

7.根据权利要求6所述的基于USB摄像头的测量运动物体的运动轨迹方法，其特征在于步骤D3中“获得校正后的图像位置（x ₀ ,y ₀）”，具体过程如下：

如果被测运动物体(3)在校正后矩形中线的右侧，则校正后的图像位置的横坐标x ₀=x+

，校正后的图像位置的纵坐标y ₀=y+

；

如果被测运动物体(3)在校正后矩形中线的左侧，则校正后的图像位置的横坐标x ₀=x-

，校正后的图像位置的纵坐标y ₀=y+

。

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