CN109931870A - 一种基于视觉检测的高度检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于视觉检测的高度检测方法和装置，物方远心镜头的光轴垂直于图像传感器的中心点，所述方法包括：利用所述物方远心镜头对被测物体成像，得到尺寸固定的光学成像；利用所述图像传感器采集所述光学成像，得到所述被测物体的检测图像；对所述检测图像进行图像分析，获取被测物体的高度信息。本申请中基于视觉检测的高度检测方法和装置，能够较为稳定的获得被测物体精确的光学成像，通过图像传感器采集到的光学成像，得到最终的检测图像，通过对检测图像的图像处理，实现对被测物体的高度检测。

Description

一种基于视觉检测的高度检测方法和装置

技术领域

本申请涉及视觉检测技术领域，尤其涉及一种基于视觉检测的高度检测方法和装置。

背景技术

高度检测即对被测物体底部到其顶端的距离的检测。在日常的生产生活中，对于物品高度的检测广泛应用于各行各业中。比如说，安检行李物品、限高通道的通行车辆，能够通过高度检测来判断是否可以安全通过；还有生产线上的加工产品，也能够通过高度检测来判断产品高度是否符合生产标准；还有羽毛球发球击球点，能够通过高度检测来判断发球高度是否符合规定等等。

目前，对于生产线中产品高度的检测，通常采用定点接触式测量，大多采用电子尺、直线位移式传感器等作为检测元件，检测过程中将检测元件卡在被测物体上，依靠传感器的位移量转换为电信号，即根据位移量的大小输出大小不同的电信号，然后再由控制器进行处理，判断出位移量的大小，实现被测物体的高度检测。对于过安检的行李物品、限高通道的通行车辆及羽毛球发球的击球点等等，一般由工作人员或者裁判通过肉眼判别的方法进行高度检测。

上述生产线中的检测方法属于接触式检测，整个检测系统的控制要求相对复杂，检测元件卡在被测物体上，工作人员需调整好力度，若用力较小，则会导致检测元件与被测物体之间的接触不好，进而使得测量精度降低。而通过人工/肉眼判别的方法识别高度等，精度也是无法保障。

发明内容

本申请提供了一种基于视觉检测的高度检测方法和装置，以解决现有技术中高度检测的精度低的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

第一方面，本申请实施例公开了一种基于视觉检测的高度检测方法，物方远心镜头的光轴垂直于图像传感器的中心点，所述方法包括：

利用所述物方远心镜头对被测物体成像，得到尺寸固定的光学成像；

利用所述图像传感器采集所述光学成像，得到所述被测物体的检测图像；

对所述检测图像进行图像分析，获取被测物体的高度信息。

可选地，在上述基于视觉检测的高度检测方法中，对所述检测图像进行图像分析，获取被测物体的高度信息，包括：

获取所述图像传感器中被测物体的像高y′，计算被测物体的高度y，计算公式如下：

y′＝M×y

式中，M为比例系数，L₁为透镜组像方主平面到孔径光阑的距离，L₂为孔径光阑到相机图像传感器的距离。

可选地，在上述基于视觉检测的高度检测方法中，对所述检测图像进行图像分析，获取被测物体的高度信息，包括：

获取标准高度在所述图像传感器中成像点，其中，所述标准高度为被测物体的限高值；

获取所述图像传感器中被测物体的最高点成像位置；

若所述最高点成像位置高于或等于所述标准高度的所述成像点的位置，则进行高度告警。

可选地，在上述基于视觉检测的高度检测方法中，对所述检测图像进行图像分析，获取被测物体的高度信息，包括：

获取所述图像传感器中被测物体的最高点成像位置；

若所述最高点成像位置高于或等于所述图像传感器中心点的位置，则进行声光报警，其中，所述物方远心镜头的光轴垂直于所述图像传感器的中心点，且与标准高度共轴设置，所述标准高度为被测物体的限高值。

第二方面，本申请实施例公开了一种基于视觉检测的高度检测装置，所述高度检测装置包括：物方远心镜头、图像传感器及图像处理器，其中：

所述物方远心镜头的光轴垂直于所述图像传感器的中心点；

所述图像传感器通信连接于所述图像处理器。

可选地，在上述基于视觉检测的高度检测装置中，所述高度检测装置还包括：存储器，所述存储器用于存储所述物方远心镜头采集的图片或视频。

可选地，在上述基于视觉检测的高度检测装置中，所述高度检测装置还包括：报警器，所述报警器连接于所述图像处理器。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

本申请提供了一种基于视觉检测的高度检测方法和装置，将物方远心镜头的光轴垂直于图像传感器的中心点，在该高度检测方法中利用所述物方远心镜头对被测物体成像，得到尺寸固定的光学成像。在实际应用中，通过所述物方远心镜头对被测物体所成的像，不会因为被测物体与所述物方远心镜头之间距离的不同而有所改变，也就是说，被测物体与物方远心镜头之间的距离不会影响该被测物体在相机内所成像的像高，使得最终的测量精度较高。然后利用图像传感器采集光学成像，得到所述被测物体的检测图像，最后，通过对所述检测图像进行图像分析，获取被测物体的高度信息，完成对被测物体的高度检测。本申请中的高度检测方法和装置，能够较为稳定的获得被测物体精确的光学成像，通过图像传感器采集到的光学成像，得到最终的检测图像，通过对检测图像的图像处理，实现对被测物体的高度检测。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于视觉检测的高度检测方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种基于视觉检测的高度检测方法的成像原理图；

图3为本发明实施例提供的一种基于视觉检测的高度检测方法的应用场景图；

图4为图3中被测物体的成像示意图；

图5为本发明实施例提供的一种基于视觉检测的高度检测装置的基本结构示意图。

附图标记说明：1、物方远心镜头；2、图像传感器；3、图像处理器；4、存储器；5、报警器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

参见图1，为本发明实施例提供的一种基于视觉检测的高度检测方法的流程示意图。结合图1，该方法包括以下步骤：

步骤S110：利用所述物方远心镜头对被测物体成像，得到尺寸固定的光学成像；

在采集图像之前，先将物方远心镜头的光轴垂直于图像传感器的中心点，即物方远心镜头的光轴垂直于图像传感器，且垂足位于图像传感器的中心点上，其中，物方远心镜头的光轴即为该物方远心镜头的中轴线。在测量系统中，通常情况下物距常发生变化，从而使像高发生变化，所以测得的物体尺寸也发生变化，即产生了测量误差，然而，物方远心镜头是将孔径光阑放置在光学系统的像方焦平面上，其可以消除物距变化带来的测量误差。如果由于物距改变，物体成像偏离图像传感器的表面，则此时被测物体在图像传感器表面上投影为一个弥散斑，其中心点不发生变化，比如物体在A点，如果此时A点恰好在物方焦平面上，那么此时在图像传感器上采集到的成像是清晰的，对应成像点A’的位置很容易确定；如果被测物体高度不变且不在物方焦平面上，而是在物方焦平面之前或者之后，此时成清晰像位置就会在图像传感器之前或者之后，那么在图像传感器上采集到的成像就会模糊，或者放大或者缩小，成一个弥散斑。虽然该弥散斑的大小在变，但是其中心位置是不变的。

在实际应用中，通过所述物方远心镜头对被测物体所成的像，不会因为被测物体与所述物方远心镜头之间距离的不同而有所改变，也就是说，被测物体与物方远心镜头之间的距离不会影响该被测物体在相机内所成像的像高，能够得到尺寸固定的光学成像，使得最终的测量精度较高。

步骤S120：利用所述图像传感器采集所述光学成像，得到所述被测物体的检测图像；

通过物方远心镜头能够较为稳定的获得的尺寸固定、精确的光学成像，再通过图像传感器采集到的该较为精确的光学成像，得到最终的检测图像。

步骤S130：对所述检测图像进行图像分析，获取被测物体的高度信息。

由本申请提供的的高度检测方法能够精确计算出被测物体的高度，比如说，对于生产线中产品高度的检测，采用本方法可以精确获得产品的具体高度，还有，在机场、车站等人员流动较大的地区，除了人脸监控图像，可以提供高度信息如身高等作为辅助安检，而且本申请能够对于进入视野范围内的多个人可同时提取识别测量高度，快速性好。

具体地，参见图2，为本发明实施例提供的一种基于视觉检测的高度检测方法的成像原理图。结合图2，在计算被测物体高度时，首先获取所述图像传感器中被测物体的像高y′，A，B两点在相机传感器上的离焦弥散斑的中心分别位于A’，B’两点，这两个中心点不随着物距的变化而变化，像高y′的具体高度值是在图像传感器上，依据图像传感器的像素特点可以直接从图像上得出，由像素数个数乘以一个像素点的大小，便可以得出像高y′的具体值。然后，根据计算公式：y′＝M×y，计算出被测物体的高度y。计算公式中，M为比例系数，L₁为孔径光阑前的透镜组像方主平面到孔径光阑的距离，由图2来看，L₁即为物方远心镜头到孔径光阑的距离，L₂为孔径光阑到图像传感器的距离。

另外，本发明实施例提供的基于视觉检测的高度检测方法不仅能够实现被测物体高度的精确检测，还能够实现对被测物体的高度告警，例如，过安检的行李物品、限高通道的通行车辆及羽毛球发球的击球点等等，都有一个高度的限定值，举例来说，若羽毛球的击球点的高度标准值为1.15米，则其高度将不能超过1.15米，那么这个1.15米即为击球点的高度限定值。当对被测物体进行高度预警时，所述检测图像进行图像分析，获取被测物体的高度信息，包括：首先获取标准高度在所述图像传感器中的成像点，其中，所述标准高度为被测物体的限高值，然后继续获取所述图像传感器中被测物体的最高点成像位置，最后，将两者进行比较，若所述最高点成像位置高于或等于所述标准高度的所述成像点的位置，则进行高度告警。需要说明的是，标准高度的成像点与被测物体的最高点成像位置两者的获取顺序并无先后。

进一步，当对被测物体进行高度预警时，所述物方远心镜头的光轴垂直于图像传感器的中心点，且与标准高度共轴设置，也就是说，所述物方远心镜头的光轴及标准高度均垂直于图像传感器，且垂足均位于图像传感器的中心点上，那么标准高度的成像位置正好落在图像传感器的中心点位置，同样，所述标准高度为被测物体的限高值。若是在上述前提下，那么所述检测图像进行图像分析，获取被测物体的高度信息，还包括：直接获取所述图像传感器中被测物体的最高点成像位置，将所述最高点成像位置与图像传感器的中心点位置进行判断，若前者高于或等于后者，则进行声光报警。

参见图3，为本发明实施例提供的一种基于视觉检测的高度检测方法的应用场景图，图4为图3中被测物体的成像示意图。图3和图4中示出的情况，即为所述物方远心镜头的光轴、所述图像传感器的通光轴以及标准高度共轴设置时，物体AB、物体CD、及物体EF位于基准地面上，假设物体AB正好符合标准高度，从图3中可看出，物体CD高于物体AB，即高于标准高度，物体EF低于物体AB，即低于物体AB，三个被测物体所成的像如图4所示，物体AB成像的最高点A’正好位于光轴上，物体CD成像的最高点C’高于光轴，即超出了标准高度，物体EF成像的最高点低于光轴，即没有超过标准高度。

基于上述基于视觉检测的高度检测方法，本发明实施例还提供了一种基于视觉检测的高度检测装置。图5为本发明实施例提供的一种基于视觉检测的高度检测装置的基本结构示意图。如图5所示，该装置具有包括：物方远心镜头1、图像传感器2及图像处理器3，其中：所述物方远心镜头1的光轴垂直于所述图像传感器2的中心点，所述图像传感器2通信连接于所述图像处理器3。本申请中的高度检测装置，能够较为稳定的获得被测物体精确的光学成像，通过图像传感器采集到的光学成像，得到最终的检测图像，通过对检测图像的图像处理，实现对被测物体的高度检测。

为了进一步优化上述技术方案，所述高度检测装置还包括：存储器4和报警器5，所述存储器4用于存储所述物方远心镜头采集的图片或视频，如图5所示，所述存储器4可以通信连接于所述图像传感器2和所述图像处理器3之间，当然，所述存储器4也可以以预设到图像处理器3里的形式存在，在此不做限定。所述报警器5连接于所述图像处理器3。另外，所述图像处理器3是各类计算机、嵌入式处理器等具图像处理功能的设备。

本申请中，利用所述物方远心镜头1对被测物体成像，得到尺寸固定的光学成像，再利用所述图像传感器2采集所述光学成像，得到所述被测物体的检测图像，最后通过图像处理器3对所述检测图像进行图像分析，获取被测物体的高度信息。存储器4存储相应图像、视频等信息，以提供回看等功能。如果测得的被测物体的高度高于或者等于标准高度，则图像处理器3会向报警器5传出误差信号，报警器5接收该误差信号，并发出对应的报警信号。其中被测物体可以是安检行李物品、限高通道的通行车辆，羽毛球发球的击球点，也可以是生产线上的加工产品等等。

以羽毛器发球的击球点为例，本装置的使用过程为：调整物方远心镜头1与所述图像传感器2的共轴线，使其与标准高度(1.15米)在同一水平线上；利用本装置对准发球区拍摄运动员发球时刻的图像，在多幅图像中选择击球瞬间拍到的图像；对选中的图像进行图像分析，获取击球点羽毛球的高度信息，并将其与标准高度对比，若超过标准高度，则进行告警。

以机场、车站等人员流动大的地区的人员身高测量为例，本装置的使用过程为：将本装置设置于安检通道边框上；利用本装置拍摄流动人员区域的图像，选取完全进入视野的流动人员的图像；对选中的图像进行图像分析，获取流动人员的头顶以及脚尖的位置信息，依据本发明实施例提供的基于视觉检测的高度检测方法中的计算公式进行计算，得到具体高度值。

由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (7)

1.一种基于视觉检测的高度检测方法，其特征在于，物方远心镜头的光轴垂直于图像传感器的中心点，所述方法包括：

利用所述物方远心镜头对被测物体成像，得到尺寸固定的光学成像；

利用所述图像传感器采集所述光学成像，得到所述被测物体的检测图像；

对所述检测图像进行图像分析，获取被测物体的高度信息。

2.根据权利要求1所述的基于视觉检测的高度检测方法，其特征在于，对所述检测图像进行图像分析，获取被测物体的高度信息，包括：

获取所述图像传感器中被测物体的像高y′，计算被测物体的高度y，计算公式如下：

y′＝M×y

式中，M为比例系数，L₁为透镜组像方主平面到孔径光阑的距离，L₂为孔径光阑到相机图像传感器的距离。

3.根据权利要求1所述的基于视觉检测的高度检测方法，其特征在于，对所述检测图像进行图像分析，获取被测物体的高度信息，包括：

获取标准高度在所述图像传感器中的成像点，其中，所述标准高度为被测物体的限高值；

获取所述图像传感器中被测物体的最高点成像位置；

若所述最高点成像位置高于或等于所述标准高度的所述成像点的位置，则进行高度告警。

4.根据权利要求1所述的基于视觉检测的高度检测方法，其特征在于，对所述检测图像进行图像分析，获取被测物体的高度信息，包括：

获取所述图像传感器中被测物体的最高点成像位置；

若所述最高点成像位置高于或等于所述图像传感器中心点的位置，则进行声光报警，其中，所述物方远心镜头的光轴垂直于所述图像传感器的中心点，且与标准高度共轴设置，所述标准高度为被测物体的限高值。

5.一种基于视觉检测的高度检测装置，其特征在于，所述高度检测装置包括：物方远心镜头、图像传感器及图像处理器，其中：

所述物方远心镜头的光轴垂直于所述图像传感器的中心点；

所述图像传感器通信连接于所述图像处理器。

6.根据权利要求5所述的基于视觉检测的高度检测装置，其特征在于，所述高度检测装置还包括：存储器，所述存储器用于存储所述物方远心镜头采集的图片或视频。

7.根据权利要求5所述的基于视觉检测的高度检测装置，其特征在于，所述高度检测装置还包括：报警器，所述报警器连接于所述图像处理器。