CN111147843A - 基于长短焦距摄像头组合的尺寸测量方法及系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种基于长短焦距摄像头组合的尺寸测量方法及系统，包括至少两个摄像头和处理模块，第一摄像头的焦距小于第二摄像头焦距，第一摄像头的视野大于第二摄像头的视野，第二摄像头的视野包含在第一摄像头的视野范围内；所述处理模块，被配置为根据标准件在两个摄像头内的所占像素值，计算得到待测物体的直径或间距。通过长焦距及短焦距摄像头协同作业，首先短焦距摄像头保证了钢筋特征所占像素较多可进行精准提取，同时长焦距摄像头较大的视野减少了标准件的数量，降低了操作的难度，极大降低了成本，提高了效率。

Description

基于长短焦距摄像头组合的尺寸测量方法及系统

技术领域

本公开属于自动施工监理技术领域，涉及一种基于长短焦距摄像头组合的尺寸测量方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

施工监理是在施工阶段对施工项目进行监理，隐蔽工程主要针对项目建成后无法进行复查的工程部位，诉求是把质量问题消除在隐蔽之前，否则返工损失巨大。隐蔽工程验收关键参数钢筋直径、间距等需要精确测量，传统方式需要专业器具检测，然而由于一位监理人员负责面积大(8-10平方公里)，监理工作强度大而很难全覆盖检查；有时候需要依靠监理人员个人经验进行判断，存在检查风险；人工检测效率较低，因此传统隐蔽工程监理方式无法满足现阶段建筑施工对施工监理的要求。

无人机具有机动灵活的特点，计算机视觉技术也快速发展，采用无人机视觉巡检只要得到图像和无人机的高度信息，根据三角形原理可以测算得到钢筋的直径及间距，提高效率。

但据发明人了解，目前利用无人机进行建筑参数采集时仍然存在一些问题，首先无人机高度无法绝对可控，采用高精度定位装置如差分GPS、激光等可减少由于定位传感器测量带来的误差，但会增高成本，也不能解决机体本身晃动带来的测量误差。其次高度的不准确会带来对直径/间距测算的巨大误差，造成错误的判断。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种基于长短焦距摄像头组合的尺寸测量方法及系统，本公开通过在地面放置已知尺寸的标准件，并保证每组待测钢筋图片都包含标准件从而测量直径或间距的方式，同时可以降低对无人机控制高度的要求。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种基于长短焦距摄像头组合的尺寸测量系统，包括至少两个摄像头和处理模块，第一摄像头的焦距小于第二摄像头焦距，第一摄像头的视野大于第二摄像头的视野，第二摄像头的视野包含在第一摄像头的视野范围内；

所述处理模块，被配置为根据标准件在两个摄像头内的所占像素值，计算得到待测物体的直径或间距。

作为进一步的限定，所述两个摄像头在测量时保证相对位置不变。

作为进一步的限定，所述两个摄像头具有一定间距。

作为进一步的限定，所述摄像头设置于支架两端，且所述支架的长度自动可调，所述两个摄像头之间间距可调，且间距可测。

作为进一步的限定，所述摄像头设置于底座上。

只要保证两个摄像头能够稳定即可，支架、底座、框架等结构均可使用。

作为进一步的限定，所述摄像头为两个感光元件组装后形成单一摄像头。

作为进一步的限定，所述第一摄像头和第二摄像头受同一控制元件控制，采集时间一致。

一种基于长短焦距摄像头组合的尺寸测量方法，包括以下步骤：

在采集设备上设置短焦距大视野的第一摄像头，长焦距小视野的第二摄像头，保证第二摄像头的视野包含在第一摄像头的视野范围内；

在待测面上设置一尺寸已知的标准件；

采集设备调整自身高度和姿态，使第一摄像头的视野至少包括所述标准件的一部分，第一摄像头和第二摄像头同时获取图像；

根据标准件的尺寸，利用第一摄像头的图像测算得到每个像素所代表的尺寸，通过两个摄像头像素间的比例关系计算出第二摄像头中的被测物的尺寸。

作为进一步的限定，所述标准件为尺寸已知的物件，例如条形码、二维码或钢筋网格。

作为进一步的限定，两个摄像头位置可自动调节可感知，从而进一步确定检测到的钢筋位置。

作为进一步的限定，通过图像处理手段提取第一摄像头中的标准件及第二摄像头中的待测物，根据两者所占像素个数及两个摄像头像素间比例关系，从而测算得到待测物体的直径或间距。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本公开采用放置标准件的形式降低对无人机定高的要求，简化控制方式，节省定高的硬件成本。

本公开通过长焦距及短焦距摄像头/感光元器件协同作业，首先短焦距摄像头保证了钢筋特征所占像素较多可进行精准提取，同时长焦距摄像头较大的视野减少了标准件的数量，降低了操作的难度，极大降低了成本，提高了效率。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1是摄像头/感光元件安装位置；

图2是两个摄像头视野示意图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

一种基于长短焦距摄像头组合的尺寸测量系统，包括至少两个摄像头和处理模块，第一摄像头的焦距小于第二摄像头焦距，第一摄像头的视野大于第二摄像头的视野，第二摄像头的视野包含在第一摄像头的视野范围内；

所述处理模块，被配置为根据标准件在两个摄像头内的所占像素值，计算得到待测物体的直径或间距。

具体的，所述两个摄像头并排设置，具有一定间距。

作为一种可选择的实施方式，摄像头设置于支架两端，且所述支架的长度自动可调，所述两个摄像头之间间距可调。

第一摄像头和第二摄像头受同一控制元件控制，采集时间一致。

在其他实施例中，摄像头替换为感光元件。

第一摄像头和第二摄像头可以根据经验和具体环境进行灵活调整，实现的功能是大视野可以使标志物数量减少，小视野放大特征进行提取。如若以2000万像素摄像头来量化标准，长焦距焦长135mm，距离4m，视野范围70*40cm；短焦距焦长50mm，视野181cm，因此短焦距应小于50mm，其他选择方式在此不再赘述。

处理模块硬件可以选择采用微型电子计算机、计算机等，放置方式可放在运载设备、摄像头支架、摄像头或云端，通过机器学习、特征提取、霍夫直线检测等图像处理手段提取第一摄像头中的标准件及第二摄像头中的待测物，根据两者所占像素个数及两个摄像头像素间比例关系，从而测算得到待测物体的直径或间距。

根据运载设备/摄像头等上的定位设备，推算得到摄像头一的位置，根据两个摄像头位置关系测算得到待测物的位置，由此和建筑施工的设计方案进行对比，得到结论。

一种基于长短焦距摄像头组合的尺寸测量方法，包括以下步骤：

在采集设备上设置短焦距大视野的第一摄像头，长焦距小视野的第二摄像头，保证第二摄像头的视野包含在第一摄像头的视野范围内；

在待测面上设置一尺寸已知的标准件；

采集设备调整自身高度和姿态，使第一摄像头的视野至少包括所述标准件的一部分，第一摄像头和第二摄像头同时获取图像；

根据标准件的尺寸，利用第一摄像头的图像测算得到每个像素所代表的尺寸，通过两个摄像头像素间的比例关系计算出第二摄像头中的被测物的尺寸。

标准件可以是条形码、二维码或钢筋网格。

两个摄像头位置可自动调节可感知，从而进一步确定检测到的钢筋位置。

作为具体的实施例，如图1所示，无人机/机器人/智能车等任何在工地现场可以执行任务的运动执行部件，可搭载短焦距和长焦距两个摄像头的组合相机。短焦距大视野的摄像头①与长焦距小视野摄像头②按照一定位置安装，要求摄像头②的视野包含在摄像头①的视野范围内。摄像头①视野较大可将现场少量的标准件拍入视野，摄像头②拍到的图像视野较小但待测物钢筋的特征点所占像素较多便于提取钢筋。由于标准件尺寸已知，摄像头①的图像通过标准件即可测算得到每个像素所代表的尺寸(或每个单位长度所占像素数)，通过两个摄像头像素间的比例关系可以测算出摄像头②中的被测物尺寸。

如图2所示，在建筑施工的钢筋准确提取方面，首先本身制造有允许误差，其次带肋钢筋摆放位置不同测算的直径也会有差异。摄像头②分辨率较高，焦距短对应钢筋所占的像素比较多，对准确提取钢筋有帮助。标准件可以用条形码(不同长度)、二维码、钢筋网格等形成。

假设摄像头①和②都是2000万像素，摄像头②与摄像头①同一物体所占像素比例为5:1。

方式1：在摄像头①中经标注件测算1mm占1pix，则在摄像头②中1mm占5pix，通过边缘提取等方式提取钢筋后根据像素值测算得到直径或间距；

方式2：在摄像头①中得到标准钢筋8mm和12mm直径的钢筋分别占3和5像素，则在摄像头②中分别占15像素和25像素，对摄像头②中的钢筋提取后选择最接近的标准确定其直径，间距测算方法同理。

在其他部分实施例中，两个摄像头位置可自动调节可感知，从而进一步确定检测到的钢筋位置。

无人机/机械臂/其他现场运载设备可通过卫星、UWB、图像等方式定位，摄像头安装位置可知，即可通过运载设备的定位推算得到大视野摄像头的位置范围，大小摄像头相对位置可感知，可从而推出小摄像头的位置，即可确定检测到的钢筋位置。若要进一步精确测量，摄像头也可自带定位装置作为位置测算依据。

可以应用于任何需要进行精密尺寸测量的场合。

两个摄像头可以是单独的摄像头，也可以是通过感光元件组合后加工完成的相机。

本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种基于长短焦距摄像头组合的尺寸测量系统，其特征是：包括至少两个摄像头和处理模块，第一摄像头的焦距小于第二摄像头焦距，第一摄像头的视野大于第二摄像头的视野，第二摄像头的视野包含在第一摄像头的视野范围内；

所述处理模块，被配置为根据标准件在两个摄像头内的所占像素值，计算得到待测物体的直径或间距。

2.如权利要求1所述的一种基于长短焦距摄像头组合的尺寸测量系统，其特征是：所述两个摄像头在测量时保证相对位置不变。

3.如权利要求1所述的一种基于长短焦距摄像头组合的尺寸测量系统，其特征是：所述两个摄像头具有一定间距。

4.如权利要求1所述的一种基于长短焦距摄像头组合的尺寸测量系统，其特征是：所述摄像头设置于支架两端，且所述支架的长度自动可调，所述两个摄像头之间间距可调。

5.如权利要求1所述的一种基于长短焦距摄像头组合的尺寸测量系统，其特征是：所述摄像头设置于底座上。

6.如权利要求1所述的一种基于长短焦距摄像头组合的尺寸测量系统，其特征是：所述摄像头为两个感光元件组合而成。

7.如权利要求1所述的一种基于长短焦距摄像头组合的尺寸测量系统，其特征是：所述第一摄像头和第二摄像头受同一控制元件控制，采集时间一致。

8.一种基于长短焦距摄像头组合的尺寸测量方法，其特征是：包括以下步骤：

在采集设备上设置短焦距大视野的第一摄像头，长焦距小视野的第二摄像头，保证第二摄像头的视野包含在第一摄像头的视野范围内；

在待测面上设置一尺寸已知的标准件；

采集设备调整自身高度和姿态，使第一摄像头的视野至少包括所述标准件的一部分，第一摄像头和第二摄像头同时获取图像；

根据标准件的尺寸，利用第一摄像头的图像测算得到每个像素所代表的尺寸，通过两个摄像头像素间的比例关系计算出第二摄像头中的被测物的尺寸。

9.如权利要求8所述的尺寸测量方法，其特征是：所述标准件为尺寸已知的物件。

10.如权利要求8所述的尺寸测量方法，其特征是：通过图像处理手段提取第一摄像头中的标准件及第二摄像头中的待测物，根据两者所占像素个数及两个摄像头像素间比例关系，从而测算得到待测物体的直径或间距。

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