CN105806320B - 拍摄测量系统以及拍摄测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及拍摄测量系统以及方法。拍摄测量系统具备：拍摄装置，能够间隔预定的时间对物体进行拍摄；数据处理装置，根据由所述拍摄装置得到的图像中的所述物体或者所述物体上的某个部分的长度以及所述物体在两个图像中的间距，能够计算出所述物体或者所述物体上的某个部分的实际长度。其中，所述物体以速度V运动，所述拍摄装置间隔时间t两次拍摄所述物体，所述物体在两次拍摄所得到的两个图像中的间距为Dp，所述物体或者所述物体上的某个部分在图像中的长度为Lp，所述物体或者所述物体上的某个部分的实际长度为L能够由如下的公式得到，

。

Description

拍摄测量系统以及拍摄测量方法

技术领域

本发明涉及一种拍摄测量系统以及拍摄测量方法。

背景技术

运动物体的速度测量和长度测量在生产和生活中有着极大的需求。雷达测速仪器的使用寿命有限，并且其精度有限。此外，激光测速价格偏高。此外，在流水线上对运动中的物品的长度测量是质量控制、产品分级的重要手段。进而，长度测量是尺度测量、精确测控的基础，运动物体的测量是一个有挑战的技术问题，廉价的测量手段更应该是人类追求的方向，其开发和应用必将促进相关技术的发展，提升人们的生活质量和生产水平。

此外，行驶中的车辆的测量是交通监管、安全检查中的重要课题。在车辆的各种扫描中，特别是在X射线扫描中，对行车的测控有着很高的要求。采用性价比高的测长和测速手段是测控的关键基础。

在最近发展起来的顶照射式X射线检查系统中，为了规避拖动装置对扫描图像的影响而引入了接力式拖动（即，前后两个拖动装置分别拖动），从而完成平稳和无缝的接力式拖动，但是，如何精确测控也是影响扫描图像质量的关键。

发明内容

本发明是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供一种利用拍摄法来测量运动物体的速度以及长度的拍摄测量系统以及拍摄测量方法，能够以简单的结构进行测量，从而降低了测量成本，并且能够得到精确的测量结果。

为了达到上述目的，本发明提供一种拍摄测量系统，其特征在于，包括：

与被测物体相对运动方向大致垂直方向上的拍摄装置，所述拍摄装置能够间隔预定的时间对所述被测物体进行至少两次拍摄，分别得到至少两个图像；以及

数据处理装置，根据由所述拍摄装置得到的图像中的所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分的长度、所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分在两个图像中的横向移动距离以及所述被测物体的速度，计算出所述被测物体或者所述被测物体的所述至少一部分的实际长度。

此外，在本发明的拍摄测量系统中，

还具备：测速装置，测量所述被测物体沿相对运动方向上的速度。

此外，在本发明的拍摄测量系统中，

所述被测物体以速度V运动、所述拍摄装置间隔时间t两次拍摄所述被测物体，

所述被测物体在两次拍摄所得到的两个图像中的横向移动距离为Dp、所述被测物体或者所述被测物体的所述至少一部分在图像中的长度为Lp，所述被测物体或者所述被测物体的所述至少一部分的实际长度L能够由如下的公式得到，

。

此外，在本发明的拍摄测量系统中，

所述被测物体不动，所述拍摄装置在与拍摄方向垂直的方向上以速度V运动并且间隔时间t两次拍摄所述被测物体，

所述被测物体在两次拍摄所得到的两个图像中的横向移动距离为Dp，所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分在图像中的长度为Lp，所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分的实际长度L能够由如下的公式得到，

。

此外，在本发明的拍摄测量系统中，

所述被测物体不动，所述拍摄装置在彼此距离为S的两个位置分别对所述被测物体进行拍摄而得到两个图像，

所述被测物体在所述两个图像中的横向移动距离为Dp，所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分在图像中的长度为Lp，所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分的实际长度L能够由如下的公式得到，

。

此外，在本发明的拍摄测量系统中，

所述两个图像是利用两个参数相同的拍摄装置在彼此距离为S的两个位置得到的。

此外，在本发明的拍摄测量系统中，

还具备在与所述拍摄装置进行拍摄的方向不同的方向上对所述被测物体进行拍摄的另一拍摄装置，根据所述另一拍摄装置得到的图像，得到所述被测物体的第三个维度的尺寸。

此外，在本发明的拍摄测量系统中，

所述另一拍摄装置的拍摄方向与所述拍摄装置的拍摄方向垂直。

此外，在本发明的拍摄测量系统中，

具有两个所述拍摄装置，分别是在与所述被测物体的运动方向平行的方向上以预定的距离依次配置的第一拍摄装置和第二拍摄装置，

所述第一拍摄装置对所述被测物体拍照，所述第二拍摄装置对所述被测物体进行摄像，所述数据处理装置对由所述第二拍摄装置得到的摄像视频的帧进行检索，得到与由所述第一摄像装置得到的照片最接近的帧，计算拍照和帧图像拍摄的时间之差，从而得到所述被测物体的运动速度。

此外，在本发明的拍摄测量系统中，

所述数据处理装置提取由所述第二拍摄装置得到的摄像视频的两个帧，计算出这两个帧的时间间隔t，

所述被测物体在所述两个帧中的横向移动距离为Dp、所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分在帧图像中的长度Lp，结合所得到的所述被测物体的运动速度V，利用如下公式得到所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分的实际长度L，

。

此外，在本发明的拍摄测量系统中，

还具备：第一传感器，以在所述被测物体的运动方向上与所述第一拍摄装置隔开预定距离L1的方式设置在所述第一拍摄装置的下游；第二传感器，以在所述被测物体的运动方向上与所述第二拍摄装置隔开比预定距离L1小的预定距离L2的方式设置在所述第二拍摄装置的下游，

所述预定距离L2小于所述预定距离L1，并且，所述预定距离L2小于所述被测物体的在运动方向上的长度，

当所述第一传感器检测到所述被测物体到达时，所述第一拍摄装置启动，当所述第二传感器检测到所述被测物体到达时，所述第二拍摄装置启动。

此外，在本发明的拍摄测量系统中，

还具备：第三传感器，在所述被测物体的运动方向上设置在所述第二拍摄装置的上游，

当所述第三传感器检测到所述被测物体通过了时，所述第二拍摄装置停止工作。

此外，在本发明的拍摄测量系统中，

所述第一拍摄装置是相机，所述第二拍摄装置是摄像机。

此外，在本发明的拍摄测量系统中，

具有两个所述拍摄装置，分别是在与所述被测物体的运动方向平行的方向上以预定的距离依次配置的第一拍摄装置和第二拍摄装置，

所述第一拍摄装置是单拍相机，所述第二拍摄装置是能够连续多次拍照的相机，

在由所述第二拍摄装置得到的多个照片中找到与所述第一拍摄装置得到的照片最相似的几幅，利用插值法得到与所述第一拍摄装置的照片一致的图像，或者用最相似的几幅图像上的一个部分的位置插值出单拍图像上相同部分的位置，从插值过程中得到插值图对应的拍摄时间，其与单拍图拍摄时间存在时间差，结合所述第一拍摄装置和所述第二拍摄装置的距离，计算出所述被测物体的运动速度，

在所述第一拍摄装置和所述第二拍摄装置的距离为S、所述被测物体在插值图像与单拍图像中的横向移动距离为Dp、所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分在图像中的长度为Lp的情况下，所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分的实际长度L能够由如下的公式得到，

。

此外，本发明提供一种拍摄测量方法，其特征在于，具备如下步骤：

（a）利用拍摄装置在与被测物体相对运动方向大致垂直的方向上间隔预定的时间对所述被测物体进行至少两次拍摄，分别得到至少两个图像；以及

（b）根据由所述拍摄装置得到的图像中的所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分的长度、所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分在两个图像中的横向移动距离以及所述被测物体的速度，计算出所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分的实际长度。

此外，在本发明的拍摄测量方法中，

所述被测物体以速度V运动，在步骤（a）中所述拍摄装置间隔时间t两次拍摄所述被测物体，

在步骤（b）中得到所述被测物体在两次拍摄所得到的两个图像中的横向移动距离Dp以及所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分在图像中的长度Lp，由此，利用如下公式得到所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分的实际长度为L，

。

此外，在本发明的拍摄测量方法中，

所述被测物体不动，在步骤（a）中所述拍摄装置在与拍摄方向垂直的方向上以速度V运动并且间隔时间t两次拍摄所述被测物体，

在步骤（b）中得到所述被测物体在两次拍摄所得到的两个图像中的横向移动距离Dp以及所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分在图像中的长度Lp，由此，利用如下公式得到所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分的实际长度为L，

。

此外，在本发明的拍摄测量方法中，

所述被测物体不动，在步骤（a）中所述拍摄装置在彼此距离为S的两个位置分别对所述被测物体进行拍摄而得到两个图像，

在步骤（b）中得到所述被测物体在所述两个图像中的横向移动距离Dp以及所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分在图像中的长度为Lp，由此，利用如下公式得到所述被测物体或者所述被测物体的至少部分的实际长度为L，

。

此外，在本发明的拍摄测量方法中，

所述两个图像是利用两个参数相同的拍摄装置在彼此距离为S的两个位置得到的。

此外，在本发明的拍摄测量方法中，

还具备如下的步骤（c）：利用另一拍摄装置在与所述拍摄装置进行拍摄的方向不同的方向上对所述被测物体进行拍摄，根据所述另一拍摄装置得到的图像，得到所述被测物体的第三个维度的尺寸。

此外，在本发明的拍摄测量方法中，

所述另一拍摄装置的拍摄方向与所述拍摄装置的拍摄方向垂直。

此外，在本发明的拍摄测量方法中，

在所述拍摄测量方法中利用在与所述被测物体的运动方向平行的方向上以预定的距离依次配置的第一拍摄装置和第二拍摄装置，

在步骤（a）中所述第一拍摄装置对所述被测物体拍照，所述第二拍摄装置对所述被测物体进行摄像，在步骤（b）中对由所述第二拍摄装置得到的摄像视频的帧进行检索，得到与由所述第一摄像装置得到的照片最接近的帧，计算拍照和帧图像拍摄的时间之差，从而得到所述被测物体的运动速度。

此外，在本发明的拍摄测量方法中，

在步骤（b）中，提取由所述第二拍摄装置得到的摄像视频的两个帧，计算出这两个帧的时间间隔t，测出所述被测物体在所述两个帧中的横向移动距离Dp以及所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分在帧图像中的长度Lp，结合所得到的所述被测物体的运动速度V，利用如下公式得到所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分的实际长度L，

。

此外，本发明提供一种拍摄测量系统，其特征在于，包括：

与被测物体相对运动方向大致垂直方向上的拍摄装置，所述拍摄装置能够间隔预定的时间对所述被测物体进行至少两次拍摄，分别得到至少两个图像；以及

数据处理装置，根据由所述拍摄装置得到的图像中的所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分的长度、所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分在两个图像中的横向移动距离以及所述被测物体或者所述被测物体的所述至少一部分的实际长度，计算出所述被测物体的速度。

此外，在本发明的拍摄测量系统中，

在设所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分的实际长度为L、由所述拍摄装置得到的图像中的所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分的长度为Lp、所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分在两个图像中的横向移动距离为Dp、两次拍摄之间的时间间隔为t的情况下，

所述数据处理装置根据如下公式计算出所述被测物体的运动速度V，

V＝（L×Dp）/（Lp×t）。

此外，本发明提供一种拍摄测量方法，其特征在于，具备如下步骤：

（a）利用拍摄装置在与被测物体相对运动方向大致垂直的方向上间隔预定的时间t对所述被测物体进行至少两次拍摄，分别得到至少两个图像；以及

（b）测量根据由所述拍摄装置得到的图像中的所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分的长度Lp、所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分在两个图像中的横向移动距离Dp，在所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分的实际长度为L的情况下，根据如下公式计算出所述被测物体的运动速度V，

V＝（L×Dp）/（Lp×t）。

此外，根据本发明，不难扩展的是，围绕运动物体设置两套测量装置，能够测量物体三维的尺寸。这为流水线上产品的评级质控等等应用提供了便利。

本发明的系统和方法具有广泛的自适应性，不需要繁琐的约定或标定。

附图说明

图1是本发明的拍摄测量系统的一个实施方式的示意图。

图2是本发明的拍摄测量计算方法的示意图。

图3是对静止物体进行测量的示意图。

图4是进行三维测量的示意图。

图5是双拍摄装置测量的示意图。

图6是应用例中的车辆拖动系统的一个实施方式的俯视图。

图7是车辆拖动系统的工作示意图。

图8是车辆拖动系统的另一个示意图。

图9是通过两次拍照进行测量的示意图。

图10是诸如辊子的推动件与车轮接触时的位置关系图。

图11是诸如辊子的推动件的速度-时间曲线。

图12是车辆拖动系统的另一方式的示意图。

图13是控制推动件的示意图。

图14是诸如辊子的推动件的速度-时间曲线示意图。

图15是推动件设有检测推动件是否与车辆的车轮接触的检测装置以及反馈装置。

图16是用于检测推动件是否到达预定位置的位置检测装置。

图17是车辆拖动系统的示意俯视图，其中车辆拖动系统的拖动装置包括板链。

具体实施方式

以下，参照附图详细地对本发明进行说明。

首先，对本发明的结构以及工作原理进行说明。本发明的拍摄测量系统具备：拍摄装置，能够间隔预定的时间对被测物体进行至少两次拍摄，分别得到至少两个图像；数据处理装置，根据由所述拍摄装置得到的图像中的所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分的长度、所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分在两个图像中的横向移动距离以及被测物体的速度，计算出所述被测物体或者所述被测物体的所述至少一部分的实际长度。此外，还可以具备测速装置，测速装置能够测量被测物体沿相对运动方向上的速度。在本发明中，设物体的运动速度为V、两次拍摄的时间间隔为t、物体在两个图像中的间距为Dp、物体或者物体的一部分在图像中的长度为Lp、物体或者物体的一部分的实际长度为L，则有下述的公式（1）成立，即，L/Lp＝Vt/Dp。根据公式（1）可知，在物体的运动速度V已知的情况下，由于时间间隔t是能够根据需要设定的，即，t是已知的，所以，能够得到物体或者物体的一部分的长度L。相反地，在已知物体或者物体的一部分的长度L的情况下，能够根据上述的公式（1）得到物体的运动速度。

此外，在利用本发明的拍摄测量系统进行测量时，优选拍摄装置配置在与物体的运动方向垂直的方向上进行拍摄，即，进行拍摄的方向与物体的运动方向垂直。此外，关于时间间隔t，为了测量的精确性，t不宜太大，例如t＜物体长度/V/n，其中，n优选是一个整数，例如n取10、20、30等。

此外，在本发明中，拍摄装置可以是相机或者摄像机，但是并不限于此，只要是能够根据要求取得物体的图像，也可以是其他的拍摄装置。此外，关于数据处理装置，只要是能够根据公式（1）进行计算的装置即可，在本发明中没有特别的限定。此外，如上所述的情况是物体进行运动时来测量物体的尺寸，相反地，在物体静止的情况下，使拍摄装置相对于物体进行运动，与上述公式（1）类似地，也同样能够测量出物体的长度。

此外，关于本发明的拍摄测量方法，具有如下步骤：（a）利用拍摄装置在与物体相对运动方向大致垂直的方向上以预定的时间间隔t对物体进行至少两次拍摄，分别得到至少两个图像；（b）测量物体在两个图像中的间距Dp以及物体或者物体的一部分在图像中的长度为Lp；（c）在已知物体的运动速度V的情况下，根据公式L/Lp＝Vt/Dp，得到物体或者物体的一部分的实际长度L，或者，在已知物体或者物体的一部分的实际长度L的情况下，根据公式L/Lp＝Vt/Dp，得到物体的运动速度V。

以上说明了在能够测量出物体的运动速度或者物体的运动速度已知的情况下求得物体或者物体的一部分的实际长度的情况，但是，本发明不限于此，也可以在已知物体或者物体的一部分的实际长度的情况下，得到物体的运动速度。

具体地说，在上述情况下，本发明的拍摄测量系统具备：拍摄装置，间隔预定的时间对被测物体进行至少两次拍摄，分别得到至少两个图像；数据处理装置，根据由所述拍摄装置得到的图像中的所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分的长度、所述被测物体或者所述被测物体的至少一部分在两个图像中的横向移动距离以及所述被测物体或者所述被测物体的所述至少一部分的实际长度，计算出所述被测物体的速度。即，与得到物体或者物体的一部分的实际长度时原理类似的原理，根据公式（1）即

，其中，L是物体或者物体的一部分的实际长度，Lp是在图像中物体或者物体的一部分的长度，V是物体的运动速度，t是两次拍摄之间的时间间隔，由上述公式（1）可以得到物体的运动速度V＝（L×Dp）/（Lp×t）。此外，在本拍摄测量系统中，关于时间间隔t、拍摄装置、数据处理装置等与前述都是相同的。

此外，关于利用拍摄方法求取物体的速度，具有如下步骤：（a）利用拍摄装置在与物体相对运动方向大致垂直的方向上以预定的时间间隔t对物体进行至少两次拍摄，分别得到至少两个图像；（b）测量物体在两个图像中的间距Dp以及物体或者物体的一部分在图像中的长度为Lp；（c）由于物体或者物体的一部分的实际长度L已知，所以能够根据公式V＝（L×Dp）/（Lp×t）得到物体的运动速度V。

以下，示出本发明的几个具体的实施例。

实施例1

图1是本发明的拍摄测量系统的实施例1的示意图。如图1所示那样，在本实施例1中，拍摄装置是相机，物体沿着图1中的箭头方向（即，图1中的向左的方向）运动，布置于物体运动通道周围的相机对物体拍照。优选地，相机垂直于物体的运动方向（即，相机在与物体的运动方向垂直的方向上对物体进行拍照），但是并不限于此，也可以根据系统安装方便和测量需求来布置相机。

在测量时，相机间隔预定的时间t两次对运动中的物体进行拍照。在物体的运动速度V已知的情况下（包括拍摄测量系统能够测得物体的运动速度V的情况），物体在两次拍照的时间间隔内的运动距离为Vt。设物体在两次拍照的照片上的间距为Dp，物体上的某部件（或者物体的一部分）在照片上的长度Lp，则根据上述的公式（1）可知，物体上的该部件的实际长度L满足如下的公式（2），

……（2），

当然，这里测量物体上的部件长度的公式同样适用于物体长度的测量。

此外，若已知物体或物体的一部分的长度，则能够利用上述公式（1）求得物体运动的速度V或位移（Vt）。

如上所述那样，本发明的测量方法不依赖于相机到被测物体的距离。相对于此，在传统的光学测量中严重依赖相机到物体的距离，需要事前约定好距离或做测量标定，费时费力。此外，本发明的方法具有广泛的自适应性，不需要这些繁琐的约定或标定。例如，在公路旁边安装本发明的相机装置，测量在宽阔的公路上任一条车道上行驶的车辆，本发明的方法都可以测速或测长。此外，例如，在生产线上，宽阔的传送带上大小各异的物品，本发明的系统和方法均可自适应测长（或测速）。

此外，在图2中示出了对行驶中的车辆进行测量的情况。具体地说，如图2所示那样，示出了测量车辆的车轮直径的情况。其中（a）表示相机第一次拍照所得到的照片，（b）表示间隔了时间t之后相机第二次拍照所得到的照片。Lp为在照片中车辆前轮的直径，Dp为在照片中在时间t车辆前轮运动的距离，Lp和Dp能够根据图2（a）和（b）所示的照片直接测量得到的，因此，在车辆的行驶速度已知的情况下，车辆前轮的实际的直径大小L能够根据上述的公式（2）得到，同样地，测量车辆在照片中的长度，根据上述的公式（2）能够得到车辆的实际长度。

从上述的公式（1）不难看出，若已知物体的运动速度V和物体或该物体上某个部件（或者物体的一部分）的长度，则可以测定时间t。假设第二次拍照由某特定事件触发，就能够测定该事件的准确发生时间了。这些对基本物理量的高效测量都有着基本而重要的意义。由此可以推算出更多的物理量。

实施例2

在实施例1中是自适应的测量方案，能够测量运动物体的速度、物体或其部件长度、时间间隔。相对于此，在本实施例中能够自适应测量静止的物体的长度。

根据运动的相对性，现在使物体静止，并且使相机以速度-V（V的反方向）运动，实际上这与实施例1的运动是等效。因此，能够利用相同的方法测得静止物体或物体的一部分的长度。

在本实施例中，为了进一步简化系统，使公式（1）中的Vt等于相机两次拍照的距离间隔（即，在两次拍照的情况下相机移动的距离）。可以设定相机两次拍照的间隔的距离为S，物体在照片上相对距离差为Dp，物体或物体的一部分在照片上长为Lp，则物体或物体的一部分的实际长度L由如下的公式（3）得出，

……（3），

公式（3）同理于公式（2），但是用相机的移动距离S代替了前述的Vt，这表示并不需要精确控制相机的移动速度，降低了系统的复杂度。在本实施例中，只需要相机在相距S的两个位置分别对物体拍照，然后测量Lp、Dp，根据公式（3）计算长度即可。

优选地，如图3所示那样，相机在轨道上相距为S的两个位置对物体拍照。

此外，作为本实施例2的变形例，即，代替性优选方案，可以使用相距了距离S的两个相机来代替相机的移动，但是，这两个相机应校正一致，即需要使这两个相机的参数完全一致。校正方法可以是，例如，将两个相机放在相同的位置上对物体进行拍摄，这两个相机所得到的照片上的物体的形状和大小一致。当然事前标定过的两个不同相机，也不是不可以，只是多了相机标定过程。

此外，关于上述的实施例1和实施例2，在图2中，在垂直于运动方向物体或物体的一部分的长度测量和计算方法与前述一致。当然，完成一个方向上长度测量后，再根据在照片上另一方向上长度与该方向长度的比值，可以得到另一方向上长度。通过实施例1或实施例2，能够在照片平面内高效自适应快捷地测量好任一长度。

实施例3

在实际应用中，为了解决三维方向上的尺寸测量，许多方法可以考虑，例如采用3D相机，例如加激光测距等与本发明结合。

但是，在本实施例中，进一步发展上述实施例1和实施例2的自适应的拍照测量方案，如图4所示那样，在另外一个方向上设置一组实施例1（或者实施例2）的相机，完备第三个维度上尺寸测量。优选地两相机互相垂直，例如，如图4所示那样，一个相机沿着z轴进行拍照，另一个相机沿着y轴进行拍照，利用在这两个方向上所拍摄的照片来测量物体的尺寸。

此外，在进一步简化的方案中，图4中的沿着y轴拍照的相机只拍摄一次，就可以根据此拍摄照片上第三个维度上与前两个维度的长度比值，得出第三个维度的尺度。

实施例4

本实施例提供另外一种拍照测量的方案。在本实施例中，如图5所示那样，在大致平行于物体的运动方向上先后设置两个拍摄装置，优选地其中一个拍摄装置为相机，另一个为摄像机。这两个拍摄装置相距的距离为L，优选地这两个拍摄装置都在垂直于物体运动的方向上进行拍摄。

在本实施例中，相机对运动的物体进行拍照，摄像机对运动的物体进行摄像。然后，检索摄像视频的帧，找出与照片最接近的那一帧，计算拍照和帧图像拍摄的时间差。然后，结合已知的相机和摄像机间距L（如图5所示），用间距L除以上述的时间差，从而得到物体的运动速度。进而，为了测量物体或物体的一部分的长度，取摄像视频的两个帧，这两个帧相当于实施例1中的一个相机的两次拍照，所以，能够根据公式（2）计算物体或物体上部件的长度。同理，若已知物体或物体上部件的长度，则能够计算出两帧拍摄时间差。本实施例能够同时测量物体运动速度以及物体或物体上部件的长度，这是本方案一个重要的优势。

为了节能环保，也为了减小系统对图像的存储、检索和处理的压力，优选地在本实施例中可以设置传感器，传感器感测运动的物体到达和通过，并且利用感测的信号启动和关闭拍摄装置。这提高了系统的自动化程度。优选地，传感器可以是红外线传感器、电磁传感器或其他类型的传感器。如图5所示，设传感器1与相机在物体的运动方向上的间距为L1，优选地，传感器1相对相机位于物体运动方向的下游，并且，设传感器2与摄像机在物体的运动方向上的间距为L2，优选地，传感器2相对摄像机位于物体运动方向的下游。若传感器1或传感器2检测到物体到达，则启动相应的拍摄装置，即，若传感器1检测到物体到达，则启动相机进行拍照，若传感器2检测到物体到达，则启动摄像机进行摄像。此外，关于L1和L2，例如如图5所示那样，是在物体的运动方向上传感器的中心到拍摄装置的中心的长度。当然，为了在由摄像机所得到的帧图像中能够检索到与相机拍照一致的图像，应该满足L2<L1。此外，L2应该小于被测量物体的长度，例如L2是物体长度的1/2、1/3、1/4、1/5等等，能够根据测量的重点灵活选取。

优选但不是必须地，如图5所示那样，还可以设置传感器3，传感器3相对摄像机位于物体的运动方向的上游。当传感器3感测到物体通过了，则触发摄像机停止拍摄。

需要补充的是，本实施例的两个拍摄装置的位置可以调换，而并不限定于图5所示的配置方式。此外，本实施例中的相机可以用摄像机来代替，这样用两组摄像机的帧图像互相检索，也可以启用统计平均等计算方法提高测量精度。此外，本实施例中的摄像机也可以换成可多次拍照的相机，多次拍照的图像数可能没有视频的帧数多，处理方法可以是：（Ⅰ）先在有限的多次拍照中找到与单拍相机拍图最相似的几幅图像；（Ⅱ）然后，用插值法得到与单拍图一致的图像，或者用最相似的几幅图像上某部件的位置插值出单拍图像上相同部件的位置；（Ⅲ）从插值过程中得到插值图对应的拍摄时间，与单拍图拍摄时间有个时间差，结合两拍摄装置的距离值就可以计算物体运动速度；（Ⅳ）用速度和多次拍摄图结合公式（1）计算物体或其一部分的尺寸。

此外，本实施例中的测量装置可以代替实施例3中的相机，实现三维测量。

如上所述那样对本发明的拍摄测量系统以及拍摄测量方法的具体例进行了说明，以下，举例说明应用了本发明的拍摄测量系统的应用例。

（应用例）

以下说明将本发明的拍照测量系统应用于需要精确测控的车辆拖动系统的情况。

在图6中示出了应用于车辆检查系统的车辆拖动系统100。在图6中，101是检查通道，100是车辆拖动系统。如图6所示，车辆拖动系统100包括：沿拖动车辆的方向E依次排列的第一拖动装置111和第二拖动装置112，在拖动车辆的方向E上，所述第一拖动装置111设置在所述第二拖动装置112的上游并且所述第一拖动装置111和所述第二拖动装置112之间设有间隔部分113，使得在拖动车辆的方向E上所述第一拖动装置111和所述第二拖动装置112间隔开预定距离。第一拖动装置111和第二拖动装置112设置在检查通道101中。射线检查系统的射线的至少一部分的路径穿过所述第一拖动装置111和所述第二拖动装置112之间的间隔部分113。

如图17所示，所述第一拖动装置111包括第一支撑板1111，第一链条114（细长牵引件的示例），以及与所述第一链条114连接的第一推动件1141，该第一推动件1141围绕第一支撑板1111运行用于推动车轮沿第一支撑板1111运动，使车辆行进。所述第二拖动装置112包括第二支撑板1121，第二链条114（细长牵引件的示例），以及与所述第二链条114连接的第二推动件1141，该第二推动件1141围绕第二支撑板1121运行用于推动车轮沿第二支撑板1121运动，使车辆行进。

参见图7，车辆拖动系统还包括控制器（未示出），该控制器控制所述第一推动件1141以第一速度推动车辆的第一车轮，当车辆的第二车轮到达所述第二拖动装置112的距离间隔部分113预定距离的预定位置A时，使第二链条114移动，由此处于第二支撑板1121下侧的第二推动件1141移动而以第二速度与车辆的第二车轮接触并推动车辆的第二车轮，以保持车辆的运行状态，在拖动车辆的方向E上第二车轮位于第一车轮的下游侧。第二速度可以大于或等于第一速度，并且第二速度和第一速度可以基本上恒定。在第一推动件1141与第一车轮分离前，第二推动件1141与第二车轮接触。

如图7所示，车辆拖动系统还包括：用于在车辆的第二车轮行进到所述预定位置A时发出信号的传感器118，传感器118在所述第二拖动装置112的距离间隔部分113预定距离的预定位置A处。在控制器收到传感器118的信号后，使第二链条114加速运动，使处于第二支撑板1121下侧的第二推动件1141移动预定时间，并以第二速度与车辆的第二车轮接触并推动车辆的第二车轮。所述传感器118可以是压力传感器、光电传感器或压电传感器等，该压力传感器、光电传感器或压电传感器等设置在所述第二拖动装置112的所述预定位置A处。

例如，如图7所示，车辆从左向右运动，第一拖动装置111的推动件1141推动车辆的后轮，使车辆以第一速度V向右运动。当车辆前轮到达设置于所述预定位置D处的所述传感器117时，第二拖动装置112上的推动件1141停靠在S点。

在控制器收到车辆前轮到达预定位置A时由传感器118发出的信号后，使第二链条114加速运动，然后再减速运动到第二速度。所述加速运动可以是匀加速运动，而所述减速运动可以是匀减速运动。第二拖动装置112的推动件1141加速运动，加速到速度V2（V2>V）,并保持速度V2，然后推动车辆前轮运动。推动件1141的加速运动可以是匀加速运动。

所述第一拖动装置111和所述第二拖动装置112设置在所述检查通道101内的一侧，其能够拖动驶入检查通道101的车辆通过所述检查通道101。所述第一拖动装置111推动车辆的后轮，接着所述第二拖动装置112推动车辆的前轮，由此通过第一拖动装置111和第二拖动装置112之间设有间隔部分113。

图7显示了包含第一拖动装置111和第二拖动装置112的车辆检查系统的示意图。第一拖动装置111和第二拖动装置112之间设有间隔部分113，射线5从此穿过照射到探测器153上。

优选地，如图6、7所示，第一拖动装置111和第二拖动装置112之间的间隔部分113设置平台12，其便于车辆在第一拖动装置111和第二拖动装置112之间的间隔部分113的行驶。平台12的上表面和检查通道内的地平面在同一高度。平台12中间可以开一缝隙115，以便从准直器4到探测器153之间的射线路径上无遮挡，真正实现整个拖动装置对扫描的无遮挡。

作为选择，平台12的缝隙115中可以设有厚度相同的同种材料，以便提高系统的封闭性。这样对扫描图像也几乎没有影响，因为相同厚度的同种材料相当于在图像上加上了均匀背景。当然材料的选取要综合考虑射线穿透性损失、材料物理强度、价格来选取，比如铝、铁、塑料和炭纤维等材料。

如图7所示，翻板13便于车辆车轮通过，也能让第二拖动装置112上的推动件1141通过，翻板13可以绕枢轴转动。枢轴垂直于第二拖动装置112的延伸方向或方向E。

此外，为了使车辆匀速通过所述第一拖动装置111和所述第二拖动装置112之间的间隔部分113。与图7所示的情况不同，如图8所示那样，在检查通道101的（靠近第一拖动装置111）一侧设置图像获取装置14，位置在预定位置D附近。

如图8所示，车辆拖动系统还包括：用于测量车辆的第二车轮的直径的车轮直径获取装置，以及计算装置，该计算装置根据车轮直径获取装置获取的第二车轮的直径以及处于第二支撑板1121下侧的第二推动件1141的位置计算出第二推动件1141追赶上第二车轮而与第二车轮接触所需要行进的距离。车轮直径获取装置可以包括图像获取装置，该图像获取装置通过以预定的时间间隔获得两个包含第二车轮的图像，根据两个图像中车辆位移的距离、车辆的第一速度、图像中车辆的第二车轮的直径以及所述时间间隔计算出车辆的第二车轮的直径。所述图像获取装置可以是照相机或摄像机14，并且设置在所述第一拖动装置111的距离间隔部分113预定距离的预定位置D处，且位于第一拖动装置111的一侧。

此处，车轮直径获取装置能够应该本发明的拍照测量系统。即，获取车轮直径的装置不限于上述装置结构，而是能够应该本发明中的实施例1～4的任意一种拍摄测量系统。

在本应用例中，例如，如图8所示，车辆从左向右运动，第一拖动装置111的推动件1141推动车辆的后轮，使车辆以第一速度V向右运动。当车辆前轮到达设置于预定位置D（地面）处的传感器117时，第二拖动装置112上的推动件1141停靠在S点位置，并启动照相机或摄像机14对车辆拍照。间隔短时间t，再次对车辆拍照。照相机或摄像机14能对车辆的前轮及其附近区域清晰拍照。

如图9所示，照相机或摄像机14拍下被检查车辆的照片，间隔时间t再拍照片。车辆以速度V运动，时间t内车辆前进了Vt的距离。在照片上测量车辆前轮的外径，并测量两张照片上车辆移动的距离，这两个测量可以人工在照片上测量，也可以用图像处理算法自动处理。车辆前轮外径：

2R=Vt×

（4）

所述车轮外径测量装置能够应用本发明的拍摄测量系统。即，所述车轮外径测量装置不限于上述装置结构，而是能够应用本发明中的实施例1～4的任意一种拍摄测量系统。

这样可以测量车辆前轮的外径，前轮外径的测量对于所述第二拖动装置112的第二推动件1141以预定速度与车辆的车轮接触是重要的。当然，已知前轮外径的情形下，反过来可以测量行车速度。或者在已知前轮外径和行车速度，用本技术测量时间间隔。

如图10所示，在推动件1141为辊子的情况下，测量好前轮直径后，可以较精确算出第二拖动装置112的推动件1141推动前轮时，两者间的相对距离a。已知前轮的直径2R和推动件1141的半径r，可以得到

（5）

例如，当车辆前轮到达预定位置A处的传感器118处时，第二拖动装置112的推动件1141加速运动，加速到速度V3（V3>V），再逐渐减速到速度V，然后推动车辆前轮运动。第二拖动装置112的推动件1141运动速率-时间关系优选地如图11A所示。推动件1141从静止经过时间t1加速到速率V3，然后经过时间t2减速到V。如图4所示，位置S到A的间距为L。推动件1141追赶前轮，在t1+t2时间内需比车辆多跑L-a的距离。推动件1141按图7所示速率-时间曲线运动，

L-a=0.5×[V3×t1+(V3+V)×t2]-V×(t1+t2) （6）

V3、t1、t2可以根据需要灵活设计，但在后轮到达图8的平台12之前，推动件1141必须以速度V跟上前轮。顺便提及的是，L的测量可以用第二拖动装置112的精确尺寸来计算，也可以通过推动件1141匀速通过位置S和位置A的时间间隔来推算，可以作为系统的参数。

优选地，推动件1141的加速和减速运动是匀加速和匀减速运动。

显然推动件1141追赶前轮可以按其他速率-时间曲线来进行，比如按图11B。当车辆前轮到达预定位置A，推动件1141加速运动到速度V3，然后以速度V3匀速前进，再减速到V并追赶到车辆前轮。

由于车辆运动速度保持V不变，所以，不需要改变X射线发生装置3的出束频率，减少了出束和探测系统控制的复杂性。此外，正是由于本发明的拍摄测量装置的应用，从而能够精确地进行控制，使得从第一拖动装置111平稳过渡第二拖动装置112（即，在过渡时保持速度V不变）。

如上所述那样实现了车辆匀速通过间隔部分113，并实现了拖动装置对扫描射线不遮挡。也给出了车轮外径测量方法。但系统略显复杂，包括需要测量图8中的距离L。以下给出另一种方式，但是将继续基于车轮外径测量，保持车辆匀速运动，并不需要测量L值。

与前述的方式相比，系统部署主要改动：将图像获取装置14从预定位置D变更到预定位置A附近且靠近拖动装置一侧，如图12所示。

如图12所示，车辆拖动系统还可以包括用于测量车辆的第二车轮与第二推动件1141之间的距离的距离获取装置，在车辆的第二车轮行进到所述第二拖动装置112的距离间隔部分113预定距离的预定位置A处时，该距离获取装置获取第二车轮与第二推动件1141之间的距离作为第二推动件1141追赶上第二车轮而与第二车轮接触所需要行进的距离。

参见图12，所述距离获取装置可以包括图像获取装置，该图像获取装置14可以通过以预定的时间间隔获得两个包含第二车轮和第二推动件1141的图像，根据两个图像中车辆位移的距离、第二车轮与第二推动件1141的距离、车辆的第一速度以及所述时间间隔计算出第二车轮与第二推动件1141之间的距离。所述图像获取装置可以是照相机或摄像机，并且可以设置在所述第二拖动装置112的距离间隔部分113预定距离的预定位置A处，且位于第二拖动装置112的一侧。

这样，所述图像获取装置不仅可以获取车辆的第二车轮的直径，同时可以获得第二车轮与第二推动件1141之间的距离，该距离是计算第二推动件1141追赶上第二车轮而与第二车轮接触所需要行进的距离的基础。不难理解，精确的追赶距离应该是该距离减去第二车轮与第二推动件接触时，两者在车辆行进方向的距离（对于推辊等圆形推动件，就是公式5中的a）。

同样地，所述距离获取装置能够应用本发明的拍摄测量系统。即，所述距离获取装置不限于上述装置结构，而是能够应用本发明中的实施例1～4的任意一种拍摄测量系统。

如图12所示，车辆拖动系统还包括用于在车辆的第二车轮行进到所述第二拖动装置112的距离间隔部分113预定距离的预定位置A处时发出信号的传感器118，在控制器收到传感器118的信号后，使距离获取装置操作以获取第二车轮与第二推动件1141之间的距离。所述传感器118可以是压力传感器、光电传感器或压电传感器等，该压力传感器、光电传感器或压电传感器等设置在所述第二拖动装置112的所述预定位置A处。

优选地，如图12所示，车辆从左向右运动，第一拖动装置111的推动件1141推动车辆的后轮，使车辆以第一速度V向右运动。当车辆前轮到达设置于预定位置D处的第一传感器117时，第二拖动装置112上的推动件1141停靠在S点位置，并开始启动到速度V4（V4>V）。当车辆的前轮到达第二预定位置A处的第二传感器118（光电传感器或压电传感器）时，对车辆及其前轮拍照，如图13A所示。当第二拖动装置112上的推动件1141到达预定位置A的第二传感器118时，再次对车辆及前轮拍照，如图13B所示。系统计时器（未示出）记录两次拍照的时间间隔t'。类似于前述测量前轮外径2R的原理，容易得到：

2R=Vt'×

（7）

第二次拍照时，也在照片上测量推动件1141和车辆前轮的距离。那么推动件1141到车辆前轮的实际距离b满足公式：

b=Vt'×

（8）

此时推动件1141追赶上车辆前轮需要追赶b-a的距离（将公式4计算的R代入公式5即得a）。

当推动件1141达到预定位置A时，推动件1141开始匀减速到速度V，耗时t3，并追赶上车辆前轮（如图13C），速度-时间曲线如图14A，可知：

b-a=0.5×(V4-V）t3 (9)

加速度等于

p=(V-V4）/t3 (10)

从前轮到达预定位置A，到推动件1141赶上前轮，车辆运动的距离等于V（t'+t3）。如图12所示，从第一拖动装置111的边缘到预定位置A的间距为g。为保证在第一拖动装置111的第一推动件1141与第一车轮（例如后轮）分离前，第二拖动装置112的第二推动件1141与第二车轮（例如前轮）接触，假定所有常用车辆的前后两轮间距最小值等于M，则

V（t'+t3）+g<M (11)

系统设计必须满足这个条件。

根据公式9-11来设计系统参数和控制参数：加速度p、速度V4、时间间隔t'、t3，并利用公式7-8完成中间计算。如此可以实现车辆匀速平稳的通过间隔部分113。

当然，推动件1141的速度-时间曲线可以从图14A变为图14B，即推动件1141到达预定位置A后，继续匀速行驶时间t4，然后再匀减速时间t5，到达速度V，并跟上车辆前轮。这种方式有利于加快追赶进程。其多一项可调节时间参数，为系统设计增加了灵活性。当然这个方案较图14A方案控制略复杂一点。事实上推动件1141可以按照各种速度-时间曲线来追赶前轮，包括变加速运动，只要满足追赶上前轮时，推动件1141速度等于车辆速度。

在本方式中对预定位置D、预定位置S的定位不必特别精确，这可以进一步降低系统成本。

如图12所示，为车辆平稳通过所述第一拖动装置111和所述第二拖动装置112之间的间隔部分113，可以在系统中设置踏板15。当前轮到达预定位置D时，踏板15伸出来，以便前轮平稳通过。通过后，踏板15收回去。当然踏板15在对车辆平稳行驶要求不特别高或推动件1141直径足够小的情形下可以省略。

实际上，通过速度-时间曲线，借助本发明的技术，可以任意控制所述第一拖动装置111和所述第二拖动装置112推动车辆的速度，满足各种各样应用需求。

如图15所示，车辆拖动系统还包括传感器81，该传感器81设置在第二推动件1141上，用于检测第二推动件1141是否已经与车辆的第二车轮（例如前车轮）接触。所述传感器可以是接触传感器、压力传感器、压电传感器等。车辆拖动系统还包括反馈装置82。传感器检测该第二推动件1141与前轮是否接触上，通过连接的反馈装置82通知车辆检查系统的控制器。车辆检查系统的控制器接到第二推动件1141已经与车辆的第二车轮（例如前车轮）接触的信号，可以控制第二拖动装置112按大于第一拖动装置111的推动速度推动车辆前进。作为选择的另一优选方案，车辆检查系统接到第二推动件1141已经与车辆的第二车轮（例如前车轮）接触的信号，可以控制第二拖动装置112按等于第一拖动装置111的推动速度推动车辆前进，即实现车辆的匀速拖动。

优选地，传感器81是压电传感器。优选地，反馈装置包含无线信号发射单元，其将信号发送给车辆检查系统的控制器。

此外，如图16所示，所述车辆检查系统还包括：位置检测装置119，用于检测推动件1141是否到达预定位置，并且在正推动车辆的车轮的推动件或拖动装置空载时的推动件到达预定位置时向控制器发送信号，以启动射线检查系统对车辆或空载时的拖动装置进行扫描。位置检测装置1141可以是光收发器，光收发器设置在拖动装置的一侧，并向拖动装置一侧发射光束，在光束照射到推动件1141的端部的反射器120时，光收发器收到从推动件1141的端部的反射器120反射的光束，由此确定推动件1141到达预定位置。

虽然本发明总体构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本发明总体构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (5)

1.一种拍摄测量系统，其特征在于，包括：

第一拍摄装置和第二拍摄装置，其布置在与被测物体的运动方向平行的方向上，所述第一拍摄装置和所述第二拍摄装置能够间隔预定时间对所述被测物体进行至少两次拍摄，分别得到至少两个图像；以及

数据处理装置，根据由所述第一拍摄装置和所述第二拍摄装置得到的图像中的所述被测物体的至少一部分的长度、所述被测物体的至少一部分在所述两个图像中的横向移动距离以及所述被测物体的速度，计算出所述被测物体的至少一部分的实际长度，

其中，所述第一拍摄装置对所述被测物体拍照，所述第二拍摄装置对所述被测物体进行摄像，所述数据处理装置对由所述第二拍摄装置得到的视频进行检索，得到与由所述第一拍摄装置得到的照片最接近的帧，计算所述拍照的时间和该最接近的帧被拍摄的时间之差，从而得到所述被测物体的运动速度。

2.如权利要求1所述的拍摄测量系统，其特征在于，还包括：

第一传感器，以在所述被测物体的运动方向上与所述第一拍摄装置隔开预定距离L1的方式设置在所述第一拍摄装置的下游；

第二传感器，以在所述被测物体的运动方向上与所述第二拍摄装置隔开比预定距离L1小的预定距离L2的方式设置在所述第二拍摄装置的下游，

所述预定距离L2小于所述预定距离L1，并且，所述预定距离L2小于所述被测物体的在运动方向上的长度，

当所述第一传感器检测到所述被测物体到达时，所述第一拍摄装置启动，当所述第二传感器检测到所述被测物体到达时，所述第二拍摄装置启动。

3.如权利要求2所述的拍摄测量系统，其特征在于，

还具备：第三传感器，在所述被测物体的运动方向上设置在所述第二拍摄装置的上游，

当所述第三传感器检测到所述被测物体通过时，所述第二拍摄装置停止工作。

4.如权利要求1所述的拍摄测量系统，其特征在于，

所述第一拍摄装置是相机，所述第二拍摄装置是摄像机。

5.一种拍摄测量方法，其特征在于，具备如下步骤：

（a）利用第一拍摄装置和第二拍摄装置在与被测物体的运动方向平行的方向上间隔预定时间对所述被测物体进行至少两次拍摄，分别得到至少两个图像；以及

（b）根据由所述第一拍摄装置和所述第二拍摄装置得到的图像中的所述被测物体的至少一部分的长度、所述被测物体的至少一部分在所述两个图像中的横向移动距离以及所述被测物体的速度，计算出所述被测物体的至少一部分的实际长度，

在步骤（a）中所述第一拍摄装置对所述被测物体拍照，所述第二拍摄装置对所述被测物体进行摄像，在步骤（b）中对由所述第二拍摄装置得到的视频进行检索，得到与由所述第一拍摄装置得到的照片最接近的帧，计算所述拍照的时间和该最接近的帧被拍摄的时间之差，从而得到所述被测物体的运动速度。

Images