CN203100724U

CN203100724U - 利用相机拍摄的照片进行测距的装置

Info

Publication number: CN203100724U
Application number: CN 201320044698
Authority: CN
Inventors: 梁浚哲
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-01-28
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2023-01-28

Abstract

本实用新型提供了一种利用相机拍摄的照片进行测距的装置，包括图像采集装置以及与图像采集装置相连并对所述图像的尺寸数据进行处理以获得待测距离的数据处理装置，所述图像采集装置包括竖直地固定在地面上的参照物以及获取参照物图像的数码相机，所述数码相机通过三角架固定在地面上，所述数码相机与参照物相距一定距离并保证数码相机获取参照物的全部图像，所述参照物位于待测距离的一个端部。本实用新型装置，可轻易得知未知距离，即使未知距离的某一位置放置有遮挡物，测距也不受影响。

Description

利用相机拍摄的照片进行测距的装置

技术领域

本实用新型属于工程测量领域，涉及一套能够利用照片快速简单测量距离的装置，尤其适用于室外环境测量条件。

背景技术

日常生活中，对于测量精度要求不是太高的情况下，通常使用卷尺测量。对于几米左右的距离，卷尺能够满足一般的测量需求，但是对于几十米或几百米的距离，或者在待测距离中间有遮挡物以及其他障碍时，同时一般使用的卷尺长度在2-5m左右，这样使用卷尺的测量效率就会非常低或者难以实现测量。而在工程实际中常用的测绘仪器其使用过程复杂，不便于携带使用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种利用相机拍摄的照片进行测距的装置，该测量装置能快速测出几十米或者几百米量级待测距离，并且其测量精度能够满足一般测量需要。

为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种利用相机拍摄的照片进行测距的装置，包括图像采集装置以及与图像采集装置相连并对所述图像的尺寸数据进行处理以获得待测距离的数据处理装置，所述图像采集装置包括竖直地固定在地面上的参照物以及获取参照物图像的数码相机，所述数码相机通过三角架固定在地面上，所述数码相机与参照物相距一定距离并保证数码相机获取参照物的全部图像，所述参照物位于待测距离的一个端部。

作为本实用新型的优选实施例，所述数码相机的镜头平视所述待测物。

作为本实用新型的优选实施例，所述参照物为具有已知高度的物件。

作为本实用新型的优选实施例，所述参照物为塔尺。

作为本实用新型的优选实施例，所述塔尺为铝合金塔尺。

本实用新型利用相机拍摄的照片进行测距的装置至少具有以下优点：本实用新型装置通过反复试验，可以获取数码相机的比例系数，然后通过成像原理并结合数码相机的比例系数，这样，只要在待测距离的一端放置一个待测物，即可轻易得知未知距离，即使未知距离的某一位置放置有遮挡物，测距也不受影响。

附图说明

图1是本实用新型的具体操作步骤的流程图。

图2是相机比例系数K₀标定过程示意图。图中，①数码相机、②三脚架。

图3是本实用新型距离测量装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型利用相机拍摄的照片进行测距的装置做详细描述：

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：利用小孔成像原理、凸透镜成像原理、相似三角形特性，提出了测量距离公式：

L为待测距离，h₁为待测物的实际高度，h₂为数码相机中待测物的图像高度，K₀为数码相机的比例系数，其关键是获得准确的比例系数K₀。通过已知距离对定高物体进行多次拍摄，通过上述公式反算出比例系数K₀的平均值，相当于测量参数的标定过程。得到K₀后，即可得到待测距离。

本实用新型装置，包括图像采集装置以及与图像采集装置相连并对所述图像的尺寸数据进行处理以获得待测距离的数据处理装置，所述图像采集装置包括竖直地固定在地面上的参照物以及获取参照物图像的数码相机，所述数码相机通过三角架固定在地面上，所述数码相机与参照物相距一定距离并保证数码相机获取参照物的全部图像，所述参照物位于待测距离的一个端部。

本实用新型的主要操作流程：相机比例系数K₀标定和实际距离测量两个部分，具体操作步骤如图1，使用的测量装置主要包括1个数码相机1（配有三脚架2）、1把卷尺、1把铝合金塔尺。由于在进行实际距离测量时需要确定所用数码相机的比例系数K₀，因此要先进行相机比例系数K₀的标定过程，若已经确定所用相机的K₀值，则可以直接省略标定过程，直接进行实际距离的测量。

比例系数K₀标定过程主要包括：

第一步，根据图2布置标定实验场景，铝合金塔尺作为已知高度，使用的已知高度包括4m和5m。首先将塔尺固定在b=4m高度，竖直立于室外空旷处，从塔尺底部沿某方向依次用卷尺测量出并标记4m、6m、8m、10m、12m的距离位置，作为图像采集的观测位置，即d=4m，c=2m。

第二步，进行图像采集，首先进行4m距离的测量，将数码相机固定在三脚架上，将三脚架置于上一步中标记的位置处，确保相机镜头与塔尺的距离为标记距离。调节三脚架高度使相机能够拍摄到塔尺的全长，同时保证相机镜头平视塔尺，避免出现俯拍或者仰拍塔尺情况。然后调节相机焦距，保证能够清晰得到塔尺的图像，实验者可以在图像上辨识出塔尺两端。当满足上述条件后，可以进行图像采集，确认图像保存在相机后，按照上述要求进行下一个测量距离的图像采集，最终获得4m已知高度下的5个标记距离位置的图像。重复进行上述过程，最终获得三组测量图像数据。

第三步，将塔尺高度调整并固定到a=5m高度，同第一步竖直立于室外空旷处，从塔尺底部沿某方向依次用卷尺测量出并标记6m、8m、10m、12m和14m的距离位置，作为图像采集的观测位置。

第四步，进行图像采集，首先进行6m距离的测量，随后类似于第二步最终得到三组测量图像数据。

第五步，将上述测量数据传输数据处理单元，数据处理单元对每个高度下的每个测量距离的三组长度值取平均值得到L，同时将塔尺高度即物体高度H和拍摄距离D带入计算公式：

依次对每个高度下的所有距离位置的测量图像数据进行处理，得到所对应的K₀值。这样处理后得到了10个K₀值，求平均值后得到新的K₀值。

第六步，反算验证K₀值。令拍摄距离D为未知量，利用公式

反求拍摄距离D⁰，于是可以得到D⁰的误差：误差W=|D⁰-D|/D，依次得到每个高度下的每个距离下的误差W，计算W的平均值，当W的平均值小于或者等于5%时，认为该K₀值是可靠的，可以应用于后面的实际测量实验。否则需要重新进行标定过程，直至满足W的平均值小于或者等于5%的条件。

实际距离的测量过程主要包括以下步骤：

第一步，选取待测物。根据所测量距离一端选取已知高度或者可估高度的待测物，保证该物体能够清晰的在图像中成像。

第二步，布置相机和三脚架，观测者将相机和三脚架置于所测距离的另一端，如图3所示。

第三步，采集图像。调节三脚架高度使相机能够拍摄到整个待测物，同时保证相机镜头平视该待测物，避免出现俯拍或者仰拍情况。调节相机焦距，保证能够清晰得到待测物的图像，然后采集图像。

第四步，测量相机屏幕上的成像高度。为了提高精度可以多次测量求平均值。

第五步，根据公式

即可得到待测距离，实现了利用相机拍摄的照片简单测量距离。

本实用新型的有益效果是，可以在实现能够快速的简单测量几十米或者几百米量级的距离，所使用的主要测量工具为数码相机和游标卡尺，受测量环境的限制较少，测量流程简单。

以上所述仅为本实用新型的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本实用新型说明书而对本实用新型技术方案采取的任何等效的变换，均为本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims

1.利用相机拍摄的照片进行测距的装置，其特征在于：包括图像采集装置以及与图像采集装置相连并对所述图像的尺寸数据进行处理以获得待测距离的数据处理装置，所述图像采集装置包括竖直地固定在地面上的参照物以及获取参照物图像的数码相机，所述数码相机通过三角架固定在地面上，所述数码相机与参照物相距一定距离并保证数码相机获取参照物的全部图像，所述参照物位于待测距离的一个端部。

2.如权利要求1所述的一种利用相机拍摄的照片进行测距的装置，其特征在于：所述数码相机的镜头平视所述参照物。

3.如权利要求1或2所述的一种利用相机拍摄的照片进行测距的装置，其特征在于：所述参照物为具有已知高度的物件。

4.如权利要求3所述的一种利用相机拍摄的照片进行测距的装置，其特征在于：所述参照物为塔尺。

5.如权利要求4所述的一种利用相机拍摄的照片进行测距的装置，其特征在于：所述塔尺为铝合金塔尺。