CN203000936U - 基于光学成像的非接触式人体身高测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于光学成像的非接触式人体身高测量装置，涉及人体身高测量领域，它包括光学镜头、感光面、模数转换器、测距仪、中心处理器、显示器，所述光学镜头、感光面、模数转换器顺次相连，模数转换器、测距仪均与中心处理器相连，中心处理器与显示器相连。本实用新型的非接触式测量方式比较灵活，无需在人的头顶正上方设置探测器，不受接触式装置的限制，仅仅通过光学镜头获得被测人的像，通过软件计算即可得到人的身高，速度较快，隐蔽性较高，非常适用于安全部门进行人体身高特征的采集。

Description

基于光学成像的非接触式人体身高测量装置

技术领域

本实用新型涉及人体身高测量领域，特别是涉及一种基于光学成像的非接触式人体身高测量装置。

背景技术

人体身高是人类体型特征中的一项重要指标，男性一般在20～24岁之间、女性一般在19～23岁之间，四肢长骨和脊椎骨均已完成骨化，身高就停止增长，基本稳定下来。人体身高在某些特定的应用场合，例如，在刑侦工作中，对于描述一个人的体型特征具有显著的作用。

目前，人体身高的测量方法有很多种，最直接的测量方法是使用尺子来测量人体身高，但这种测量方法不是很方便，且需要人工来操作、读取数据。一种改进的测量身高的方法是在一个竖直的标杆上增加一个移动的横杆，通过控制电机来移动横杆，横杆接触到人的头顶后触发一个开关，即可得知人体的身高。

随着技术的进步，还出现了利用超声波发生器来代替移动的横杆的人体身高测量方法，通过测量发射、接收反射波的时间，即可得到人的头顶距离超声波发生器的距离，通过计算得到人的身高。

但是，上述的人体身高测量方法都需要将测量装置置于人的头顶正上方才能测量，属于接触式测量，局限性较大，不够灵活，尤其是对于某些移动人群的场合，现有的接触式测量方法难以灵活应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种基于光学成像的非接触式人体身高测量装置，非接触式测量方式比较灵活，无需在人的头顶正上方设置探测器，不受接触式装置的限制，仅仅通过光学镜头获得被测人的像，通过软件计算即可得到人的身高，速度较快，隐蔽性较高，非常适用于安全部门进行人体身高特征的采集。

本实用新型提供的基于光学成像的非接触式人体身高测量装置，包括光学镜头、感光面、模数转换器、测距仪、中心处理器、显示器，所述光学镜头、感光面、模数转换器顺次相连，模数转换器、测距仪均与中心处理器相连，中心处理器与显示器相连。

在上述技术方案中，所述测距仪为超声波探头、激光测距仪、红外线测距仪或者雷达测距仪。

在上述技术方案中，所述测距仪为超声波探头，超声波探头通过超声波探头驱动电路与中心处理器相连。

在上述技术方案中，所述光学镜头的中轴线沿水平方向放置。

在上述技术方案中，所述超声波探头和光学镜头位于同一垂直平面内。

在上述技术方案中，所述超声波探头固定在光学镜头正下方。

在上述技术方案中，所述光学镜头为相机镜头或摄像机镜头。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

本实用新型的非接触式测量方式比较灵活，无需在人的头顶正上方设置探测器，不受接触式装置的限制，仅仅通过摄像头或其他图像捕捉光学镜头获得被测人的像，通过软件计算即可得到人的身高，速度较快，隐蔽性较高，非常适用于安全部门进行人体身高特征的采集。

附图说明

图1是本实用新型实施例中非接触式测量装置的结构示意图。

图2是本实用新型实施例中光学镜头的布置示意图。

图3是凸透镜成像的原理图。

图4是本实用新型实施例中计算人体身高的原理图。

图中：1-光学镜头，2-感光面，3-模数转换器，4-超声波探头，5-超声波探头驱动电路，6-中心处理器，7-显示器，8-人体。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

参见图1所示，本实用新型实施例中的非接触式测量装置，包括光学镜头1、感光面2、模数转换器3、测距仪、中心处理器6、显示器7，光学镜头1、感光面2、模数转换器3顺次相连，模数转换器3、测距仪均与中心处理器6相连，中心处理器6与显示器7相连。测距仪可以为超声波探头4，超声波探头4通过超声波探头驱动电路5与中心处理器6相连，测距仪还可以为激光测距仪、红外线测距仪或者雷达测距仪。

光学镜头1为相机镜头、摄像机镜头等可以用于捕捉图像的光学镜头，用来形成人体倒立缩小的实像，将人体的实际身高转化为适合感光面2大小的图像。感光面2用来接收光学镜头1形成的像，并将光学的像进行光电转换，将像中的每个光学点转化为可以进行电路处理的电子信号，该电子信号为模拟信号。模数转换器3用来将感光面2得到的模拟信号采样，进行模拟数字转换，将图像转化为中心处理器6可以进行运算的数字信号。

超声波探头4用来测量人体与超声波探头4之间的距离。当超声波探头4与光学镜头1在同一个垂直面上时，该距离即为人体与光学镜头1之间的距离。超声波探头驱动电路5用来驱动超声波探头4，将中心处理器6发出的指令转化为控制量，来控制超声波探头4的工作状态。中心处理器6用来处理图像数据，控制超声波探头4，并进行身高测量的相关运算，将得到的身高测量结果输出。显示器7用于将中心处理器6得到的测量结果显示出来，供使用人员观测结果。

参见图2所示，本实用新型实施例中的光学镜头1的中轴线沿水平方向放置，且感光面2可以获得人体8从头到脚的全部图像。光学镜头1垂直固定，超声波测距仪的测量探头(或其他短距测量装置)固定在光学镜头下方，两者保持在同一垂直平面内。超声波测距仪可以测量得到人体8与超声波探头4之间的距离，由于超声波探头4与光学镜头1位于同一个垂直平面中，因此该距离即为人体距离光学镜头的距离。人体与光学镜头的距离可以采用超声波测量，也可以采用激光测量等其它适用于短距离的测量方式。当进行身高测量时，超声波测距和图像捕捉同时进行，两者的处理时间均为ms级别，测量过程中人体运动产生的位移非常小，并不影响装置的测量精度。

本实用新型实施例的工作原理如下：

在光学中，由实际光线汇聚成的像，称为实像，能用光屏承接；反之，则称为虚像，只能由眼睛感觉。当物体与凸透镜的距离大于透镜的焦距时，物体成倒立的像，当物体从较远处向透镜靠近时，像逐渐变大，像到透镜的距离也逐渐变大；当物体与透镜的距离小于焦距时，物体成放大的像，这个像不是实际折射光线的会聚点，而是它们的反向延长线的交点，用光屏接收不到，是虚像。当物距无限远时，所成的像无限接近1倍焦距，但始终大于1倍焦距。

参见图3所示，u为物距，v为像距，f为凸透镜的焦距，凸透镜的成像满足：

$\frac{1}{u}+\frac{1}{v}=\frac{1}{f}$ 公式1

相机或者摄像机中使用的光学镜头的焦距固定，一般焦距都比较短，拍照时人体的位置一般都远远超过了两倍焦距，此时在镜头后的感光元件上成倒立缩小的实像。像距无限接近于焦距，但比焦距要大，在实际计算中可以认为v≈f。

像与物体之间的放大倍数可以表达为以下形式：

$\mathrm{\β}=\frac{h^{,}}{h}=\frac{v}{u}\≈\frac{f}{u}$ 公式2

在实际应用中，当光学镜头选定后，通过参数即可得知镜头的焦距f，感光元件上得到的像的高度h’、物体与镜头之间的距离u可以通过自动化设备测量得知，则物体的高度h即可由公式2计算得出。

参见图4所示，本实用新型实施例中采用的光学镜头1的焦距f为固定值，通过镜头厂家提供的参数即可得知，一般约为3～6mm。感光面2捕获到的图像，经由采样电路采样后，交由中心处理器6进行运算，可以得到人体8在感光面上所成像的高度h’。中心处理器6读取超声波探测仪测得的距离u，通过公式2进行下列运算即可得到人体的实际身高h：

此外，超声波测距仪还可用于感知当前是否有人体位于非接触式测量装置前，并确定是否启动身高测量。当无人状态时，超声波测距仪测得的距离为一个较远的距离，且为一个固定值(取决于非接触式测量装置前方的阻拦物的距离)，此时不启动身高测量，装置处于待机状态。当有人经过或停留时，超声波测距仪测得的距离值发生变化，可以通过设置小于某一距离值时装置自动启动身高测量。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型包含这些改动和变型在内。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种基于光学成像的非接触式人体身高测量装置，它包括光学镜头(1)，其特征在于：它还包括感光面(2)、模数转换器(3)、测距仪、中心处理器(6)、显示器(7)，所述光学镜头(1)、感光面(2)、模数转换器(3)顺次相连，模数转换器(3)、测距仪均与中心处理器(6)相连，中心处理器(6)与显示器(7)相连。 

2.如权利要求1所述的基于光学成像的非接触式人体身高测量装置，其特征在于：所述测距仪为超声波探头(4)、激光测距仪、红外线测距仪或者雷达测距仪。 

3.如权利要求2所述的基于光学成像的非接触式人体身高测量装置，其特征在于：所述测距仪为超声波探头(4)，超声波探头(4)通过超声波探头驱动电路(5)与中心处理器(6)相连。 

4.如权利要求3所述的基于光学成像的非接触式人体身高测量装置，其特征在于：所述光学镜头(1)的中轴线沿水平方向放置。 

5.如权利要求4所述的基于光学成像的非接触式人体身高测量装置，其特征在于：所述超声波探头(4)和光学镜头(1)位于同一垂直平面内。 

6.如权利要求5所述的基于光学成像的非接触式人体身高测量装置，其特征在于：所述超声波探头(4)固定在光学镜头(1)正下方。 

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