CN206724901U - 一种单目三维实时在线跟踪与定位系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单目三维实时在线跟踪与定位系统。该系统包括激光测距装置、望远镜、CCD、三角架、标靶及计算机。激光测距装置固定在望远镜的上方，望远镜被固定在三角架上，CCD安装在望远镜成像面上，用于获取标靶的二维图像，与激光测距装置一起通过USB数据线将获取的图像传输到计算机中，并将测量的结果在计算机上显示出来。本实用新型能对目标进行在线跟踪，实时监测目标的三维微小移动，系统组成简单，应用成本不高，适合在工程建筑变形观测领域推广使用。

Description

一种单目三维实时在线跟踪与定位系统

技术领域

本实用新型涉及跟踪与定位系统技术领域，尤其涉及一种单目三维实时在线跟踪与定位系统。

背景技术

大型建筑物的变形监测一直是工程建设领域关注的重要安全问题，而对建筑物的变形观测主要涉及到对目标定位与跟踪技术的研究。目前，实现对目标的实时跟踪与定位的方法很多，而CCD图像测量法在定位跟踪目标上因其具有高精度、快速、自动化程度较高的特点，被广泛采用。CCD图像测量法通过对目标图像的处理，采用特定的算法在图像中跟踪定位目标，并通过对CCD进行标定，进而实现对目标的定位测量。该方法测量精度高、速度较快，但通常只能实现对目标的二维方向上的定位跟踪测量，为了实现对目标的三维定位，有时需要采用两个或多个CCD同时对目标进行测量，不同CCD之间还需通讯，进行信息交换，这样使得系统的组成较复杂，加大了计算量，增加了软件处理的复杂程度。

实用新型内容

为了克服当前CCD图像测量法在定位跟踪目标上具有系统组成较复杂，计算量较大的不足，本实用新型在满足高精度测量的前提下，使得系统组成简单、自动化程度较高、应用成本较低，提出一种单目三维实时在线跟踪与定位系统，该系统能实时监测目标的三维微小移动，对目标进行在线跟踪,实现对大型建筑物的变形观测，是一种采用CCD图像测量来实现对远距离目标的微小移动监测的装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种单目三维实时在线跟踪与定位系统，包括激光测距装置、望远镜、CCD、三角架、标靶及计算机，激光测距装置固定在望远镜的上方，望远镜固定在三角架上，CCD安装在望远镜成像面上，标靶位于望远镜的前方，激光测距装置和CCD通过USB数据线与计算机连接。

其中，所述激光测距装置，包括激光测距仪、支架和数码摄像头，通过支架将数码摄像头固定在激光测距仪的上方。

其中，激光测距装置还包括固定板，基座，锁紧螺钉，活动螺钉，支撑板，激光测距仪被锁紧螺钉固定在基座上，数码摄像头安放在支撑板上且被固定板固定在激光测距仪的数值显示界面的上方，可通过活动螺钉转动支架和支撑板调节数码摄像头的位置和拍摄角度。

其中，所述望远镜的主光轴与激光测距仪的发出的激光线平行。

其中，所述标靶为黑色背景、白色圆形标靶，附着在目标物体上，所述标靶安装位置要保证标靶与激光测距仪发出的激光线垂直，且处于望远镜的视场范围内。

其中，激光测距仪可选用徕卡DISTO lite5A激光测距仪，其测量范围为0.2m-200m，测量精度达到±1.5m。

其中，所述数码摄像头分辨率为640×480。

其中，CCD分辨率为640×480。

其中，标靶的白色圆形直径为35-45mm之间。

有益效果：

本实用新型的有益效果是该系统能实时监测目标的三维微小移动，对目标进行在线跟踪。同时系统组成简单，应用成本不高，测量精度较高，计算处理较为方便，适合在工程建筑变形观测领域推广使用。

附图说明

图1是本实用新型结构组成示意图。

图2是图1中激光测距装置的结构示意图。

图3是图2的左视图。

图4是图2的俯视图。

图中：

1.激光测距仪，2.支架，3.数码摄像头，4.望远镜，5.CCD，6.标靶，7.三角架，8.计算机，9.目标物体，10.USB数据线，11.固定板， 12.基座，13.锁紧螺钉，14.活动螺钉，15.支撑板。

具体实施方式

为了能够更清楚的理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。

如图1所示，所提出的单目三维实时在线跟踪与定位系统，主要由激光测距装置、望远镜4、CCD5、三角架7、标靶6及计算机8构成。激光测距装置固定在望远镜4的上方，主要包括激光测距仪1、支架2和数码摄像头3，通过支架2将数码摄像头3固定在激光测距仪1的上方，用于获取激光测距仪1的数值显示界面的图像，并将望远镜4固定在三角架7上，CCD5安装在望远镜4成像面上用于获取标靶6的二维图像，标靶6位于望远镜4的前方，数码摄像头3和 CCD5拍摄的图像通过USB数据线10传输到计算机8中，并将测量的结果在计算机8上显示出来。

图2、图3和图4表示了激光测距装置的结构组成，激光测距装置还包括固定板11，基座12，锁紧螺钉13，活动螺钉14，支撑板 15，激光测距仪1被锁紧螺钉13固定在基座12上，数码摄像头3安放在支撑板15上，并被固定板11固定在激光测距仪1的显示界面的上方，通过活动螺钉14转动支架2和支撑板15，来调节数码摄像头 3的位置和拍摄角度。

上述望远镜4的主光轴与激光测距仪1的发出的激光线保持平行。

上述标靶6选用黑色背景、白色圆形标靶，附着在目标物体9上，所述标靶6安装位置要保证激光测距仪1发出的激光线垂直打在标靶 6上，同时使标靶6处于望远镜4的视场范围内。

在具体测量中，激光测距仪1可选用徕卡DISTO lite5A激光测距仪，其测量范围为0.2m-200m，测量精度达到±1.5m；所采用数码摄像头3分辨率为640×480；CCD5分辨率为640×480；标靶6的白色圆形直径可设为40mm(在30m测量距离内)。为了测量目标的实时数据，数码摄像头3和CCD5会每隔0.5s从视频流中采集图像，并送入计算机中，在相关数字识别算法和目标跟踪算法的处理下，将目标的三维坐标实时显示在计算机8上。

本实用新型的基本测量原理是利用激光测距原理和CCD图像测量原理来对远距离目标进行定位与跟踪。即采用激光测距仪1测量目标点至测量基点的距离深度信息，通过数码摄像头3拍摄激光测距仪 1的数值显示界面，并传输到计算机8中，计算机8在特定的数字识别算法的处理下，自动识别读取所测量的距离值；同时利用CCD5 通过望远镜4获取目标的二维图像，通过特定的目标定位和跟踪算法的处理，在对CCD5进行标定的基础上，对目标进行二维方向上的定位测量，获取目标的二维坐标，并与激光测距仪1测量的距离值进行数据融合，由此得到目标的三维实时位置信息。

以上实施例是用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改和改变，都落入本实用新型保护范围。

Claims (9)

1.一种单目三维实时在线跟踪与定位系统，其特征在于，包括激光测距装置、望远镜(4)、CCD(5)、三角架(7)、标靶(6)及计算机(8)，激光测距装置固定在望远镜(4)的上方，望远镜(4)固定在三角架(7)上，CCD(5)安装在望远镜(4)成像面上，标靶(6)位于望远镜(4)的前方，激光测距装置和CCD(5)通过USB数据线(10)与计算机(8)连接。

2.根据权利要求1所述的一种单目三维实时在线跟踪与定位系统，其特征在于，所述激光测距装置，包括激光测距仪(1)、支架(2)和数码摄像头(3)，通过支架(2)将数码摄像头(3)固定在激光测距仪(1)的上方。

3.根据权利要求2所述的一种单目三维实时在线跟踪与定位系统，其特征在于，激光测距装置还包括固定板(11)，基座(12)，锁紧螺钉(13)，活动螺钉(14)，支撑板(15)，激光测距仪(1)被锁紧螺钉(13)固定在基座(12)上，数码摄像头(3)安放在支撑板(15)上且被固定板(11)固定在激光测距仪(1)的数值显示界面的上方，可通过活动螺钉(14)转动支架(2)和支撑板(15)调节数码摄像头(3)的位置和拍摄角度。

4.根据权利要求2或3所述的一种单目三维实时在线跟踪与定位系统，其特征在于，所述望远镜(4)的主光轴与激光测距仪(1)的发出的激光线平行。

5.根据权利要求4所述的一种单目三维实时在线跟踪与定位系统，其特征在于，所述标靶(6)为黑色背景、白色圆形标靶，附着在目标物体(9)上，所述标靶(6)安装位置要保证标靶(6)与激光测距仪(1)发出的激光线垂直，且处于望远镜(4)的视场范围内。

6.根据权利要求2所述的一种单目三维实时在线跟踪与定位系统，其特征在于，激光测距仪(1)可选用徕卡DISTO lite5A激光测距仪，其测量范围为0.2m-200m，测量精度达到±1.5m。

7.根据权利要求2所述的一种单目三维实时在线跟踪与定位系统，其特征在于，所述数码摄像头(3)分辨率为640×480。

8.根据权利要求1所述的一种单目三维实时在线跟踪与定位系统，其特征在于，CCD(5)分辨率为640×480。

9.根据权利要求5所述的一种单目三维实时在线跟踪与定位系统，其特征在于，标靶(6)的白色圆形直径为35-45mm之间。