CN118031838A - 一种三维物体高度检测方法、装置、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维物体高度检测方法、装置、设备及介质，方法包括：采集待测物体位于远心镜头景深范围内的第一标定位置处的第一图像；以第一图像的第一当前像素点为中心点，得到预设窗口大小内的清晰度作为第一清晰度值；采集待测物体位于第二标定位置处的第二图像；以第二图像的第二当前像素点为中心点，得到预设窗口大小内的清晰度作为第二清晰度值；获取第一清晰度值与第二清晰度值的差值，得到第一清晰度变化值，将第一清晰度变化值代入标定模型中得到当前像素点距离远心镜头靠近待测物体一侧的表面的高度。本发明仅需拍摄两张待测物体在不同高度时的图像，就可以计算出待测物体相对于相机模组的高度，不需要额外的硬件设备来辅助成像。

Description

一种三维物体高度检测方法、装置、设备及介质

技术领域

本发明涉及三维物体轮廓检测领域，尤其涉及一种三维物体高度检测方法、装置、设备及介质。

背景技术

三维物体轮廓测量技术目前是机器视觉领域的研究热点之一。三维物体轮廓测量技术作为一种非接触式测量技术，可以在不破坏物体的情况下，通过获取物体的轮廓信息，实现对物体形状和尺寸的精确测量。随着计算机视觉和机器视觉技术的发展，三维物体轮廓测量技术在工业生产、医学影像、虚拟现实等领域得到了广泛的应用。

三维测量技术目前主要的方法有结构光投影测量、激光扫描测量和立体视觉测量等。结构光投影测量是通过对投射的图像进行编码，将编码好的图像或条纹投射到物体表面，通过对相机采集到的图像进行解码，来计算出待测量物体表面的形状和深度。激光扫描测量主要是利用激光束对物体进行扫描，并通过测量激光光线的反射或散射来获取物体表面的三维数据。立体视觉测量是通过使用多个相机或摄像头，从不同视角同时拍摄物体图像，通过利用视差或几何关系来重建物体的三维形状。或者使用多个光源进行打光，通过相机采集到不同光源的光束在物体表面的反光程度来进行三维测量。

但是现有技术中采用结构光投影测量首先为了保障测量的精度就需要大量的时间和资源去标注数据，然后使用标注好的数据去训练网络模型。然后切换测试场景时就需要重新进行数据标注，一般不能将训练好的模型直接使用，要做一些迁移训练。最后为了提高精度去优化网络模型结构，还需要进行测试和重新训练。采用激光测距的方法容易受环境干扰，使用激光测距对环境中的光线强度和反射物的反射率有一定的要求。并且要求激光束要准直，对于一些特殊场景下的测量，准直要求可能无法满足。采用立体视觉测量需要的硬件设备较多。

发明内容

本发明提供了一种三维物体高度检测方法、装置、设备及介质，仅需拍摄两张待测物体在不同高度时的图像，就可以计算出待测物体相对于相机模组的高度，不需要额外的硬件设备来辅助成像。

第一方面，本发明实施例提供了一种三维物体高度检测方法，该方法包括：

采集待测物体位于远心镜头景深范围内的第一标定位置处的第一图像；

以所述第一图像的第一当前像素点为中心点，得到预设窗口大小内的清晰度作为第一清晰度值；

控制电动位移台将所述待测物体向靠近所述远心镜头的方向移动预设距离到第二标定位置，所述第二标定位置使得所述待测物体位于所述远心镜头的近端景深与所述远心镜头靠近标定平板一侧的表面之间；

采集所述待测物体位于所述第二标定位置处的第二图像；

以所述第二图像的第二当前像素点为中心点，得到预设窗口大小内的清晰度作为第二清晰度值；

获取所述第一清晰度值与所述第二清晰度值的差值，得到第一清晰度变化值，将所述第一清晰度变化值代入标定模型中得到所述当前像素点距离所述远心镜头靠近所述待测物体一侧的表面的高度。

可选的，所述标定模型的获取方法包括：

分别采集第一预设数量张所述标定平板位于所述远心镜头景深范围内的不同第一预设位置处的第三图像；

将采集到的所述第一预设数量张不同所述第一预设位置处的所述第三图像分别取均值，得到不同所述第一预设位置处的第一结果；

分别采集第二预设数量张所述标定平板位于小于所述远心镜头景深不同第二预设位置处的第四图像；

将采集到的所述第二预设数量张不同所述第二预设位置处的第四图像分别取均值得到不同所述第二预设位置处的第二结果；

分别获取所述第一结果与对应的所述第二结果的清晰度差值，得到不同所述第二预设位置的清晰度变化值；

将不同所述第二预设位置与所述远心镜头近端景深的距离、不同所述第二预设位置的清晰度变化值代入预设超定方程组，求得未知参数的值；

将所述未知参数代入预设非线性多项式得到标定模型。

可选的，在分别采集第二预设数量张所述标定平板位于小于所述远心镜头景深不同第二预设位置处的第四图像之前，还包括：

控制所述电动位移台将所述标定平板移动所述预设距离使得所述标定平板位于所述第二预设位置处。

可选的，所述预设超定方程组包括：其中，△g1-△gn为所述清晰度变化值，k1-kn为未知参数，H1-Hn为不同第二预设位置与所述远心镜头近端景深的距离。

可选的，根据不同所述标定位置与所述远心镜头近端景深的距离、不同所述标定位置的清晰度变化值代入预设超定方程组，求得未知参数的值包括：

令

将所述超定方程组简化为Ak＝b；

通过最小二乘拟合算法计算出所述未知参数k＝(A^TA)^-1A^Tb。

可选的，将所述未知参数代入预设非线性多项式得到标定模型包括：

令多项式最高次项的次数为2，将所述未知参数代入所述预设非线性多项式得到所述标定模型：

H＝k₁+k₂Δg+k₃Δg²，其中，H为所述当前像素点距离所述远心镜头靠近所述待测物体一侧的表面的高度，△g为所述第一清晰度值与所述第二清晰度值的差值，k1、k2、k3为所述未知参数。

可选的，所述预设窗口大小为5*5。

第二方面，本发明实施例还提供了一种三维物体高度检测装置，该装置包括：

图像采集模块，用于采集待测物体位于远心镜头景深范围内的第一标定位置处的第一图像；

第一清晰度值计算模块，用于以所述第一图像的第一当前像素点为中心点，得到预设窗口大小内的清晰度作为第一清晰度值第一当前像素点；

电动位移台控制模块，用于电动位移台将所述待测物体向靠近所述远心镜头的方向移动预设距离到第二标定位置，所述第二标定位置使得所述待测物体位于所述远心镜头的近端景深与所述远心镜头靠近标定平板一侧的表面之间；

所述图像采集模块还用于采集所述待测物体位于所述第二标定位置处的第二图像；

第二清晰度值计算模块，用于以所述第二图像的第二当前像素点为中心点，得到预设窗口大小内的清晰度作为第二清晰度值第二当前像素点；

待测物体高度计算模块，用于获取所述第一清晰度值与所述第二清晰度值的差值，得到第一清晰度变化值，将所述第一清晰度变化值代入标定模型中得到所述当前像素点距离所述远心镜头靠近所述待测物体一侧的表面的高度当前像素点。

第三方面，本发明实施例还提供了一种三维物体高度检测设备，所述三维物体高度检测设备包括：相机、远心镜头、环形光源、标定平板以及电动位移台，所述相机、所述远心镜头、所述环形光源以及所述标定平板沿靠近所述电动位移台一侧的方向依次共轴设置；

所述三维物体高度检测设备还包括至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；

所述相机、所述环形光源以及所述电动位移台均与所述处理器连接；

其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如第一方面所述的三维物体高度检测方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现如第一方面所述的三维物体高度检测方法。

本发明实施例的技术方案公开了一种三维物体高度检测方法、装置、设备及介质，该方法包括：采集待测物体位于远心镜头景深范围内的第一标定位置处的第一图像；以第一图像的第一当前像素点为中心点，得到预设窗口大小内的清晰度作为第一清晰度值；控制电动位移台将待测物体向靠近远心镜头的方向移动预设距离到第二标定位置，第二标定位置使得待测物体位于远心镜头的近端景深与远心镜头靠近标定平板一侧的表面之间；采集待测物体位于第二标定位置处的第二图像；以第二图像的第二当前像素点为中心点，得到预设窗口大小内的清晰度作为第二清晰度值；获取第一清晰度值与第二清晰度值的差值，得到第一清晰度变化值，将第一清晰度变化值代入标定模型中得到当前像素点距离远心镜头靠近待测物体一侧的表面的高度。本发明实施例仅需拍摄两张待测物体在不同高度时的图像，就可以计算出待测物体相对于相机模组的高度，不需要额外的硬件设备来辅助成像，在标定时更加方便快捷。在实际中有较多的应用场景，且针对不同的材质均有较好的效果。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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三维物体高度检测方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种三维物体高度检测设备的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种标定位置的示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种三维物体高度检测方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的一种预设位置的示意图；

图6为本发明实施例提供的一种用于验证三维物体高度检测方法精度的装置示意图；

图7为本发明实施例提供的一种三维物体高度检测装置的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种三维物体高度检测装置的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的另一种三维物体高度检测设备的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1为本发明实施例提供的一种三维物体高度检测方法的流程图，本实施例可适用于在小景深内对单一材质表面进行高度计算的情况，例如锂电行业的焊后检测以及焊膏的平整度检测，该方法可采用三维物体高度检测装置实现，该三维物体高度检测装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该三维物体高度检测装置可配置于处理器中。

示例性的，图2为本发明实施例提供的一种三维物体高度检测设备的结构示意图，为了方便理解本发明实施例的方案，参考图2，该设备包括相机1、远心镜头2、环形光源3、标定平板4以及电动位移平台5，相机1、远心镜头2、环形光源3以及标定平板4沿靠近电动位移平台5一侧的方向依次共轴设置。继续参考图2，在标定模组之前要先调整好环形光源3摆放的位置，确保远心镜头2在环形光源3的形心上。然后上下调整环形光源3距离标定平板4的高度，并固定在电动位移台5上。最后调整环形光源3的亮度，要确保相机1采集到的图像整个区域内明亮、均匀并且不过曝。

继续参考图1，本发明实施例提供的三维物体高度检测方法包括如下步骤：

S110、采集待测物体位于远心镜头景深范围内的第一标定位置处的第一图像。

其中，景深范围由远心镜头的近端景深和远心镜头的远端景深构成。

S120、以第一图像的第一当前像素点为中心点，得到预设窗口大小内的清晰度作为第一清晰度值。

可以理解的是，在对图像进行处理的时候需要按像素遍历一遍整张图上的所有像素点，当遍历到哪个像素点，这个点就是当前像素点。

其中，预设窗口大小可以为5*5的窗口大小，以当前遍历到的点为中心点构造窗口，如果5*5的窗口，当前像素点的位置就是这个窗口的中心位置，相当于取上面的两行，下面的两行，左边两列，右边两列，构建一个宽为5个像素，高为5个像素的窗口。预设窗口大小也可以是其他大小，比如3*3，7*7，9*9，具体实施时可以根据实际情况选择。但是窗口不宜太大，窗口太大会对计算效果产生影响，对于有较大的高度差的两个物体，它们两个的连接处高度变化对变得相对平缓。比如实际待测物体包括一个台阶，窗口太大之后这个台阶会不再是直角(反映在高度变化上)，变成了一个比较平滑的角。

其中，可以对图像采用方差法求解清晰度值，具体公式为：其中，g代表计算得到的清晰度值，n代表像素个数，x_i表示像素值，/>表示像素的平均值。

S130、控制电动位移台将待测物体向靠近远心镜头的方向移动预设距离到第二标定位置，第二标定位置使得待测物体位于远心镜头的近端景深与远心镜头靠近标定平板一侧的表面之间。

S140、采集待测物体位于第二标定位置处的第二图像。

S150、以第二图像的第二当前像素点为中心点，得到预设窗口大小内的清晰度作为第二清晰度值。

S160、获取第一清晰度值与第二清晰度值的差值，得到第一清晰度变化值，将第一清晰度变化值代入标定模型中得到当前像素点距离远心镜头靠近待测物体一侧的表面的高度。

需要说明的是，在远心镜头的整个测量景深范围内，可以认为清晰度是一致的。

图3为本发明实施例提供的一种标定位置的示意图，参考图2-3，第一标定位置41位于远心镜头2的景深范围内，第二标定位置42位于远心镜头2的近端景深与远心镜头2靠近标定平板4一侧的表面之间，控制电动位移台5从第一标定位置41将待测物体向靠近远心镜头2的方向移动预设距离D可以到达到第二标定位置42。

示例性的，第一清晰度值为g₁，第二清晰度值为g₂。第一清晰度变化值Δg＝g₁-g₂，将Δg代入到标定时的模型H＝k₁+k₂Δg+k₃Δg²+…+k_nΔg^n-1中，可以求解出当前像素点距离远心镜头2靠近标定平板4一侧表面的高度H。

本发明实施例仅需拍摄两张待测物体在不同高度时的图像，就可以计算出待测物体相对于相机模组的高度，不需要额外的硬件设备来辅助成像，在标定时更加方便快捷。在实际中有较多的应用场景，且针对不同的材质均有较好的效果。

图4为本发明实施例提供的另一种三维物体高度检测方法的流程图，可选的，在上述实施例的基础上，参考图4，标定模型的获取方法包括：

S210、分别采集第一预设数量张标定平板位于远心镜头景深范围内的不同第一预设位置处的第三图像。

S220、将采集到的第一预设数量张不同第一预设位置处的第三图像分别取均值，得到不同第一预设位置处的第一结果。

其中，第一预设数量可以为三张，连续采集三张图像I₁,I₂和I₃，累加取均值后的结果作为在当前位置采集的结果。结果

可以理解的是，将采集到的第一预设数量张图像上的每个像素点对应的像素位置相加取均值，最后得出的就是一张取完均值后的一张图像。以取均值后的图像的当前像素点为中心点，得到预设窗口大小内的清晰度作为清晰度值。

S230、分别采集第二预设数量张标定平板位于小于远心镜头景深不同第二预设位置处的第四图像。

S240、将采集到的第二预设数量张不同第二预设位置处的第四图像分别取均值，得到不同第二预设位置处的第二结果。

可以理解的是，第一预设数量和第二预设数量可以相同，也可以不同。

S250、分别获取第一结果与对应的第二结果的清晰度差值，得到不同第二预设位置的清晰度变化值。

S260、将不同第二预设位置与远心镜头近端景深的距离、不同第二预设位置的清晰度变化值代入预设超定方程组，求得未知参数的值。

S270、将未知参数代入预设非线性多项式得到标定模型。

可选的，在上述实施例的基础上，继续参考图4，在步骤S230之前，还包括：

S310、控制电动位移台将标定平板移动预设距离使得标定平板位于第二预设位置处。

图5为本发明实施例提供的一种预设位置的示意图，参考图5，不同的第二预设位置A2为对应的第一预设位置A1移动预设距离D得到。

可以理解的是，求解n个未知数需要m组数据集(m>＝n)，通过移动多次可以求得未知参数。

可选的，在上述实施例的基础上，预设超定方程组包括：其中，△g1-△gn为清晰度变化值，k1-kn为未知参数，H1-Hn为第二预设位置与远心镜头近端景深的距离。

可选的，在上述实施例的基础上，根据不同标定位置与远心镜头近端景深的距离、不同标定位置的清晰度变化值代入预设超定方程组，求得未知参数的值包括：

令将超定方程组简化为Ak＝b，通过最小二乘拟合算法计算出未知参数k＝(A^TA)^-1A^Tb。

可选的，在上述实施例的基础上，将未知参数代入预设非线性多项式得到标定模型包括：

令多项式最高次项的次数为2，将未知参数代入预设非线性多项式得到标定模型：H＝k₁+k₂Δg+k₃Δg²，其中，H为当前像素点距离远心镜头靠近待测物体一侧的表面的高度，△g为第一清晰度值与第二清晰度值的差值，k1、k2、k3为未知参数。

可以理解的是，经过实验证明，令多项式最高次项的次数为2时效果最佳。

可选的，在上述实施例的基础上，预设窗口大小为5*5。

本发明实施例采用的预设窗口大小为5*5可以使得计算结果更加准确。

图6为本发明实施例提供的一种用于验证三维物体高度检测方法精度的装置示意图，参考图6，将多个不同高度的标准圆柱体放置在标定平板4上，一共使用了四个不同高度的圆柱体随机摆放。采用上述三维物体高度检测方法获取高度图H Map，在获取到的高度图上提取出每个圆柱体中心区域的高度，通过高度图计算区域均值的高度差，并和高精度标准高度差作差来评估精度。经过测试当升降台精度为0.1微米时，测距精度可达0.5微米，而且升降台精度越高测距精度越高。

综上，本方法实施例提供的三维物体高度检测方法相较于激光测距而言，所需硬件设备更少，且对于硬件的计算性能没有太高的要求。不仅拥有较高的测量精度，还节约了成本。本方法标定简单，最小只需要移动两次即可完成模组的标定。还可以根据实际测量情况，适当调整标定次数，以获得更好的测量效果。该方法方便快捷，更易于实际场景下的标定。该方法无需过多的计算步骤，在没有高性能的设备情况下，依然可以保证实时成像效果，充分考虑到了工业制造过程中对CT时间的要求。与现有深度学习的方法相比，本方法不需要大量的人工去标注数据，在更换拍摄场景时，不需要对网络模型重新训练。只需要根据实际情况简单的标定一下，在保证精度的前提下，大大节约了人力成本。

图7为本发明实施例提供的一种三维物体高度检测装置的结构示意图，参考图7，该装置包括：图像采集模块710、第一清晰度值计算模块720、电动位移台控制模块730、第二清晰度值计算模块740以及待测物体高度计算模块750。

本发明实施例中，图像采集模块710用于采集待测物体位于远心镜头景深范围内的第一标定位置处的第一图像。第一清晰度值计算模块720用于以第一图像的第一当前像素点为中心点，得到预设窗口大小内的清晰度作为第一清晰度值第一当前像素点。电动位移台控制模块730用于电动位移台将待测物体向靠近远心镜头的方向移动预设距离到第二标定位置，第二标定位置使得待测物体位于远心镜头的近端景深与远心镜头靠近标定平板一侧的表面之间。图像采集模块710还用于采集待测物体位于第二标定位置处的第二图像。第二清晰度值计算模块740用于以第二图像的第二当前像素点为中心点，得到预设窗口大小内的清晰度作为第二清晰度值第二当前像素点。待测物体高度计算模块750用于获取第一清晰度值与第二清晰度值的差值，得到第一清晰度变化值，将第一清晰度变化值代入标定模型中得到当前像素点距离远心镜头靠近待测物体一侧的表面的高度当前像素点。

图8为本发明实施例提供的另一种三维物体高度检测装置的结构示意图，可选的，在上述实施例的基础上，参考图8，该装置包括图像采集模块710、第一结果获取模块810、第二结果获取模块820、清晰度变化值获取模块830、未知参数获取模块840以及标定模型获取模块850。

本发明实施例中，图像采集模块710还用于分别采集预设数量张标定平板位于远心镜头景深范围内的不同第一预设位置处的第三图像。第一结果获取模块810，用于将采集到的预设数量张不同第一预设位置处的第三图像分别取均值，得到不同第一预设位置处的第一结果。图像采集模块710还用于分别采集预设数量张标定平板位于小于远心镜头景深不同第二预设位置处的第四图像。第二结果获取模块820还用于将采集到的预设数量张不同第二预设位置处的第四图像分别取均值，得到不同第二预设位置处的第二结果。清晰度变化值获取模块830，用于分别获取第一结果与对应的第二结果的清晰度差值，得到不同第二预设位置的清晰度变化值。未知参数获取模块840，用于将不同第二预设位置与远心镜头近端景深的距离、不同第二预设位置的清晰度变化值代入预设超定方程组，求得未知参数的值。标定模型获取模块850，用于将未知参数代入预设非线性多项式得到标定模型。

本发明实施例所提供的三维物体高度检测装置可执行本发明任意实施例所提供的三维物体高度检测方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果，未在本发明实施例中详细描述的内容，请参考上述实施例提供的三维物体高度检测方法。

图9为本发明实施例提供的另一种三维物体高度检测设备的示意图，三维物体高度检测设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。三维物体高度检测设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。

如图9所示，三维物体高度检测设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储三维物体高度检测设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。

其中，可以理解的是，图2中的相机1、环形光源3以及电动位移台5均与图9中的处理器11连接(未在图中示出)。

三维物体高度检测设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许三维物体高度检测设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如三维物体高度检测方法。

在一些实施例中，三维物体高度检测方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到三维物体高度检测设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的三维物体高度检测方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行三维物体高度检测方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在三维物体高度检测设备上实施此处描述的系统和技术，该三维物体高度检测设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给三维物体高度检测设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。

计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三维物体高度检测方法，其特征在于，包括：

采集待测物体位于远心镜头景深范围内的第一标定位置处的第一图像；

以所述第一图像的第一当前像素点为中心点，得到预设窗口大小内的清晰度作为第一清晰度值；

控制电动位移台将所述待测物体向靠近所述远心镜头的方向移动预设距离到第二标定位置，所述第二标定位置使得所述待测物体位于所述远心镜头的近端景深与所述远心镜头靠近标定平板一侧的表面之间；

采集所述待测物体位于所述第二标定位置处的第二图像；

以所述第二图像的第二当前像素点为中心点，得到预设窗口大小内的清晰度作为第二清晰度值；

获取所述第一清晰度值与所述第二清晰度值的差值，得到第一清晰度变化值，将所述第一清晰度变化值代入标定模型中得到所述当前像素点距离所述远心镜头靠近所述待测物体一侧的表面的高度。

2.根据权利要求1所述的三维物体高度检测方法，其特征在于，所述标定模型的获取方法包括：

分别采集第一预设数量张所述标定平板位于所述远心镜头景深范围内的不同第一预设位置处的第三图像；

将采集到的所述第一预设数量张不同所述第一预设位置处的所述第三图像分别取均值，得到不同所述第一预设位置处的第一结果；

分别采集第二预设数量张所述标定平板位于小于所述远心镜头景深不同第二预设位置处的第四图像；

将采集到的所述第二预设数量张不同所述第二预设位置处的第四图像分别取均值，得到不同所述第二预设位置处的第二结果；

分别获取所述第一结果与对应的所述第二结果的清晰度差值，得到不同所述第二预设位置的清晰度变化值；

将不同所述第二预设位置与所述远心镜头近端景深的距离、不同所述第二预设位置的清晰度变化值代入预设超定方程组，求得未知参数的值；

将所述未知参数代入预设非线性多项式得到标定模型。

3.根据权利要求2所述的三维物体高度检测方法，其特征在于，在分别采集第二预设数量张所述标定平板位于小于所述远心镜头景深不同第二预设位置处的第四图像之前，还包括：

控制所述电动位移台将所述标定平板移动所述预设距离使得所述标定平板位于所述第二预设位置处。

4.根据权利要求2所述的三维物体高度检测方法，其特征在于，所述预设超定方程组包括：其中，△g₁-△gn为所述清晰度变化值，k1-kn为未知参数，H1-Hn为不同所述第二预设位置与所述远心镜头近端景深的距离。

5.根据权利要求4所述的三维物体高度检测方法，其特征在于，根据不同所述标定位置与所述远心镜头近端景深的距离、不同所述标定位置的清晰度变化值代入预设超定方程组，求得未知参数的值包括：

令

将所述超定方程组简化为Ak＝b；

通过最小二乘拟合算法计算出所述未知参数k＝(A^TA)^-1A^Tb。

6.根据权利要求5所述的三维物体高度检测方法，其特征在于，将所述未知参数代入预设非线性多项式得到标定模型包括：

令多项式最高次项的次数为2，将所述未知参数代入所述预设非线性多项式得到所述标定模型：

H＝k₁+k₂Δg+k₃Δg²，其中，H为所述当前像素点距离所述远心镜头靠近所述待测物体一侧的表面的高度，△g为所述第一清晰度值与所述第二清晰度值的差值，k₁、k₂、k₃为所述未知参数。

7.根据权利要求1所述的三维物体高度检测方法，其特征在于，所述预设窗口大小为5*5。

8.一种三维物体高度检测装置，其特征在于，包括：

图像采集模块，用于采集待测物体位于远心镜头景深范围内的第一标定位置处的第一图像；

第一清晰度值计算模块，用于以所述第一图像的第一当前像素点为中心点，得到预设窗口大小内的清晰度作为第一清晰度值第一当前像素点；

电动位移台控制模块，用于电动位移台将所述待测物体向靠近所述远心镜头的方向移动预设距离到第二标定位置，所述第二标定位置使得所述待测物体位于所述远心镜头的近端景深与所述远心镜头靠近标定平板一侧的表面之间；

所述图像采集模块还用于采集所述待测物体位于所述第二标定位置处的第二图像；

第二清晰度值计算模块，用于以所述第二图像的第二当前像素点为中心点，得到预设窗口大小内的清晰度作为第二清晰度值第二当前像素点；

待测物体高度计算模块，用于获取所述第一清晰度值与所述第二清晰度值的差值，得到第一清晰度变化值，将所述第一清晰度变化值代入标定模型中得到所述当前像素点距离所述远心镜头靠近所述待测物体一侧的表面的高度当前像素点。

9.一种三维物体高度检测设备，其特征在于，所述三维物体高度检测设备包括：相机、远心镜头、环形光源、标定平板以及电动位移台，所述相机、所述远心镜头、所述环形光源以及所述标定平板沿靠近所述电动位移台一侧的方向依次共轴设置；

所述三维物体高度检测设备还包括至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；

所述相机、所述环形光源以及所述电动位移台均与所述处理器连接；

其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的三维物体高度检测方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的三维物体高度检测方法。