CN106403885A - 一种采用红外光源的光学测距装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用红外光源的光学测距装置，包括红外光源，该光源对被测距物体表面提供光线；以及摄像头，该摄像头获取被测距物体上的图像；摄像头置于红外光源侧面的任何位置并朝向被测物体。应用该装置的光学测距方法是，发光源的光线照向被测距物体，被测距物体的迎光面会在摄像头内形成成像，成像的大小与距离成正比，此时使用摄像头获取被测距物体的成像，获得物体图像最大长度后，可依据事先测定的发散角计算出被测距物体与光源的最小距离。本发明的优点是：结构简单，总重量轻，造价低廉。

Description

一种采用红外光源的光学测距装置及方法

技术领域

本发明涉及测距装置及方法，具体是一种采用红外光源的光学测距装置及方法。

背景技术

现有的光学测距方法，分为直接方法和相位测距，直接方法即测量光往返目标所需要时间，然后通过光速和大气折射率计算出距离，相位测距即测出发射和接收光波的相位差得到目标的距离。由于直接测量方法中的测量光往返目标所需要时间的测定对计时器的精度要求很高，所以常用的光学测距方法是相位测距。 在现有的光学测距方法中，测定目标物与出射光一定要垂直，否则返回信号过于微弱将无法得到精确距离；另一方面，现有光学测距方法对环境的依赖性较高，如，若被测目标表面漫反射过于严重，则无法接收返回信号；若被测目标物体表面形状凹凸不平时，也可能会导致测量光线无法返回接收器从而造成无法测距的结果。现有光学测距方法所需要的装置，或造价昂贵或结构复杂，难以提升生产效率和降低成本，推广普及困难。

申请人的实用新型专利2015200596024“一种光学测距装置” 包括光源，该光源对被测距物体表面提供光线；还包括光格栅，光线透过光格栅射向被测距物体；以及摄像头，该摄像头获取投影在被测距物体上的光斑图像；光格栅位于光源前方，摄像头置于光源侧面的任何位置并朝向被测物体。该装置包括光格栅，可以最大限度克服被测距物体表面不平整导致测距失误的问题。如果对光源的要求很高，光源投射出来的光线可直接到达被测距物体表面，直接使用其图像就可以达到测距目的，再使用光格栅就多此一举了。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种采用红外光源的光学测距装置及方法，其结构简单，可实现简便、快捷且精度适宜的测距要求。

实现本发明目的的技术方案是：

一种采用红外光源的光学测距装置，包括红外光源，该光源对被测距物体表面提供光线； 以及摄像头，该摄像头获取被测距物体上的图像；摄像头置于红外光源侧面的任何位置并朝向被测物体。

所述红外光源的波长为9.6微米。

所述红外光源、摄像头两者位置相对固定，这样投射出来的光和摄像头获取的成像才能保持一致性，以方便测量。

本发明的另一目的，提供一种光学测距方法，应用上述测量装置，首先固定好红外光源和摄像头，将被测距物体设置在距离红外光源已知的a处，被测距物体与红外光源和摄像头在同一固定轴线上，打开红外光源，通过摄像头获取a处被测距物体表面图像的最大长度为x像素，假设光线的发散角为W，通过等式tan（W）=a/x，可计算出发散角W的值作为基准；之后被测距物体再出现在其他位置时，只需将被测距物体与红外光源和摄像头在同一固定轴线上，通过同一个摄像头获取被测距物体成像最大长度为y像素，假设被测距物体与红外光源的距离为b，可由光源发散角W的三角函数得出tan(W)=a/x=b/y，则可计算出b=a/x×y，得出被测距物体与光源的最小距离。

本发明的原理是：红外光源的光线照向被测距物体，被测距物体表面面向红外光源的一侧会在摄像头内形成图像。由于光的发散性，成像大小会与距离成正比，此时使用摄像头获取被测距物体表面的成像并计算该图像最大长度后，可依据事先测定的发散角计算出被测距物体与光源的最小距离。

本发明方法只需被测距物体的表面图像能被摄像头捕获到，即可完成测距。这样可以避免测距目标物与出射光的角度要求问题和反射光接收问题，更无需使用高精度的计时器装置、昂贵的激光发射器和复杂的测距装置，由此可以大大降低测距仪的制造难度与制造成本。

本发明的优点是：结构简单，造价低廉。可应用在生产线上测定产品在操作台上的位置，遥控飞行器在狭窄空间内飞行时测定飞行器与墙壁的距离，测定低于音速移动物体的距离（比如体感游戏）等场合。比如当用户手指在摄像头前活动时，本发明可以判定手指是否处于摄像头前指定的空间区域内，这样即可在摄像头前形成一个人机交互区域。

附图说明

图 1为实施例光学测距装置的结构示意图；

图 2为实施例光学测距装置的参数示意图。

图中，1.红外光源 2.光线 3.摄像头 4.已知a距离的被测距物体 5.未知b距离的被测距物体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步的说明，但不是对本发明的限定。

实施例

参照图1-2，一种采用红外光源的光学测距装置，包括红外光源1，该红外光源1对被测距物体表面提供光线；以及摄像头3，该摄像头3获取被测距物体上的图像；摄像头3置于红外光源1侧面的任何位置并朝向被测物体。

所述红外光源1的波长为9.6微米。

所述红外光源1、摄像头3两者位置相对固定，这样投射出来的光和摄像头3获取的成像才能保持一致性，以方便测量。

本发明的另一目的，提供一种光学测距方法，应用上述测量装置，首先固定好红外光源1和摄像头3，将被测距物体4设置在距离红外光源1已知的a处，被测距物体4与红外光源1和摄像头3在同一固定轴线上，打开红外光源1，通过摄像头3获取a处被测距物体4表面图像的最大长度为x像素，假设光线2的发散角为W，通过等式tan（W）=a/x，可计算出发散角W的值作为基准；之后被测距物体4再出现在其他位置时，只需将未知b距离的被测距物体5与红外光源1和摄像头3在同一固定轴线上，通过同一个摄像头3获取被测距物体5成像最大长度为y像素，可由光源发散角W的三角函数得出tan(W)=a/x=b/y，则可计算出b=a/x×y，得出被测距物体5与红外光源1的最小距离。

Claims (3)

1.一种采用红外光源的光学测距装置，其特征在于：

包括红外光源，该光源对被测距物体表面提供光线；

以及摄像头，该摄像头获取被测距物体上的图像；

摄像头置于红外光源侧面的任何位置并朝向被测物体。

2.根据权利要求1所述的光学测距装置，其特征在于：所述红外光源的波长为9.6微米。

3.应用权利要求1-2任一项所述装置的光学测距方法，其特征在于：首先固定好红外光源和摄像头，将被测距物体设置在距离红外光源已知的a处，被测距物体与红外光源和摄像头在同一固定轴线上，打开红外光源，通过摄像头获取a处被测距物体表面图像的最大长度为x像素，假设光线的发散角为W，通过等式tan（W）=a/x，可计算出发散角W的值作为基准；之后被测距物体再出现在其他位置时，只需将被测距物体与红外光源和摄像头在同一固定轴线上，通过同一个摄像头获取被测距物体成像最大长度为y像素，假设被测距物体与红外光源的距离为b，可由光源发散角W的三角函数得出tan(W)=a/x=b/y，则可计算出b=a/x×y，得出被测距物体与光源的最小距离。