CN206803995U

CN206803995U - 基于嵌入式的摄像测距装置

Info

Publication number: CN206803995U
Application number: CN201720576823.8U
Authority: CN
Inventors: 任工昌; 刘崇展; 高瑾; 山旭
Original assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Current assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Priority date: 2017-05-23
Filing date: 2017-05-23
Publication date: 2017-12-26
Anticipated expiration: 2027-05-23

Abstract

本实用新型涉及一种基于嵌入式的摄像测距装置。目前存在的较多的测距装置为超声波测距、激光测距、雷达测距、双目视觉测距等都存在某些不足，如使用条件限制、精度不高、体积较大、不具备便携式等缺点。本实用新型提供一种基于嵌入式的摄像测距装置，包括图像采集单元、自动调焦单元和控制单元，还包括电源和显示屏，通过对比处理图像清晰度值，发送信号，实现系统的自动调焦，最终找到正焦位置，再计算物距，通过显示屏输出测量结果。具有结构简单，成本低，测量时受环境因素影响小，测量精度高，摆脱PC机的束缚，使测距技术可以更广泛的应用于多种场合，给测距技术带来了巨大的便利性，有利于测距技术的进步和发展。

Description

基于嵌入式的摄像测距装置

技术领域

本实用新型属于测距装置技术领域，涉及一种基于嵌入式的摄像测距装置。

背景技术

测距装置是工程上常用的测绘仪器，目前存在的较多的测距装置为超声波测距、激光测距、雷达测距、双目视觉测距等。

超声波测距根据其在空气中的传播速度和时间进行测距，需要被测物可以反射超声波，测量场合和范围有限，并且精度较低；激光测距虽然具有较高的精度，但是经常受到成本和可靠性的限制；雷达测距虽然受距离和气候条件影响较小，但是不能同时多个雷达进行测量；双目视觉测距虽然测量精度较高，应用较广，但是对图像特征点的检测和匹配要求较高，使得测量过程计算量大、耗时长。同时，还有很多测距系统都是以PC机为基础，给使用便利性带来巨大的不便。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供基于嵌入式的摄像测距装置，具有系统简单、成本低、携带方便，在测量时受环境因素影响小，适用于对中近程的静止物体的距离测量且测量精度高的特点。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

基于嵌入式的摄像测距装置，其特征在于：包括图像采集单元、自动调焦单元和控制单元，所述图像采集单元和自动调焦单元均受控于控制单元；所述图像采集单元包括依次连接的镜头、摄像机和USB Camera控制器，所述镜头包括聚焦环和变焦环；所述聚焦环上连接有聚焦环齿轮，所述变焦环上连接有变焦环齿轮；所述自动调焦单元包括两组依次连接的电机齿轮、步进电机和电机驱动器，所述电机齿轮通过啮合方式分别于聚焦环齿轮和变焦环齿轮相连接；所述控制单元为嵌入式开发板；所述图像采集单元中的USB Camera控制器和自动调焦单元中的电机驱动器受控于控制单元中的嵌入式开发板。

所述的嵌入式开发板包括芯片、AD转换模块、图像处理模块、数据分析模块、电机控制模块，所述各个模块均受控于芯片，所述芯片为Cortex-M3芯片。

所述聚焦环通过微型螺丝与聚焦环齿轮连接，所述变焦环通过微型螺丝与变焦环齿轮连接。

所述装置还包括电源和显示屏，均与所述嵌入式开发板连接。

所述镜头为三可变镜头，所述摄像机为CMOS摄像机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1.测量范围广泛：本实用新型以嵌入式开发板为控制系统，摆脱了大部分测距装置需要计算机的硬性条件，适用领域更广泛，操作携带更方便，成本更加低廉；

2.精度高、耗时短：本实用新型采用齿轮啮合传动，有效减小传动误差，测量时受环境因素影响小，通过内置程序快速运算，实现测量；

3.同时多个使用无干涉：本实用新型不存在信号或者波长干扰，多个同时使用不产生干涉。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型嵌入式开发板的组成结构示意图。

图中，1-镜头、2-摄像机、3-USB Camera控制器、4-聚焦环齿轮、5-变焦环齿轮、6-电机齿轮、7-步进电机、8-电机驱动器、9-嵌入式开发板、10-芯片、11-AD转换模块、12-图像处理模块、13-数据分析模块、14-电机控制模块、15-电源、16-显示屏。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种基于嵌入式的摄像测距装置，包括图像采集单元、自动调焦单元和控制单元，所述图像采集单元和自动调焦单元均受控于控制单元；所述图像采集单元包括依次连接的镜头1、摄像机2和USB Camera控制器3，所述镜头1包括聚焦环和变焦环；所述聚焦环上连接有聚焦环齿轮4，所述变焦环上连接有变焦环齿轮5；所述自动调焦单元包括两组依次连接的电机齿轮6、步进电机7和电机驱动器8，所述电机齿轮6通过啮合方式分别于聚焦环齿轮4和变焦环齿轮5相连接；所述控制单元为嵌入式开发板9；所述图像采集单元中的USB Camera控制器3和自动调焦单元中的电机驱动器8受控于控制单元中的嵌入式开发板9。镜头1包括聚焦环和变焦环，通过控制聚焦环调节清晰度，通过控制变焦环调节拍摄图像的远近。USB Camera控制器3，分别连接摄像机2以及嵌入式开发板9，通过嵌入式开发板9传递的信号，控制摄像机2进行图像采集，并将采集到的图像传送回嵌入式开发板，进行转换并处理。电机齿轮6直接安装在步进电机7上，并且与聚焦环齿轮4以及变焦环齿轮5直接啮合，通过齿轮的传动实现镜头焦距的调节，完成自动调焦，不需要其他的传动机构，可以有效减小传动误差。

所述的嵌入式开发板9包括芯片10、AD转换模块11、图像处理模块12、数据分析模块13、电机控制模块14，所述各个模块均受控于芯片10，所述芯片10为Cortex-M3芯片。AD转换模块11将摄像机拍摄的图片从模拟量转换为数字量；图像处理模块12是计算摄像机拍摄图片的清晰度；数据分析模块13是将图像处理模块12计算的清晰度值进行比较处理，分析镜头1是否位于正焦位置，并给电机控制模块14发送指令；电机控制模块14是接受数据分析模块13的信号，并发送控制信号给USB Camera3控制器，最终调节镜头1处于正焦位置。

嵌入式开发板9的工作过程为AD转换模块11将图像采集单元得到的图像转换成数字信号；图像处理模块12对所采集的图像进行分析处理，通过调用matlab函数进行图像的清晰度进行计算，最终的到图片的清晰度值；数据分析模块13读取不同图像的清晰度值并进行比较，通过提前设定的爬山算法进行计算、分析，然后得到电机转动的方向以及脉冲数，并发送到电机控制模块14，实现自动调焦；在镜头1处于正焦位置时，数据分析模块13根据电机走过的脉冲数以及转动的方向来确定总的脉冲数，通过内置的程序计算得到测量的物距，实现测量。

所述聚焦环通过微型螺丝与聚焦环齿轮4连接，所述变焦环通过微型螺丝与变焦环齿轮5连接。实现对聚焦环和变焦环的控制与调节。

所述装置还包括电源15和显示屏16，均与所述嵌入式开发板9连接。电源15给整个系统进行供电，保证系统正常运行；显示屏16将最终的计算结果进行输出显示。

所述镜头1为三可变镜头，所述摄像机2为CMOS摄像机。三可变的三个参数为焦距、聚焦和光圈，根据需要调动使用。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。

Claims

1.基于嵌入式的摄像测距装置，其特征在于：包括图像采集单元、自动调焦单元和控制单元，所述图像采集单元和自动调焦单元均受控于控制单元；所述图像采集单元包括依次连接的镜头（1）、摄像机（2）和USB Camera控制器（3），所述镜头（1）包括聚焦环和变焦环；所述聚焦环上连接有聚焦环齿轮（4），所述变焦环上连接有变焦环齿轮（5）；所述自动调焦单元包括两组依次连接的电机齿轮（6）、步进电机（7）和电机驱动器（8），所述电机齿轮（6）通过啮合方式分别与聚焦环齿轮（4）和变焦环齿轮（5）相连接；所述控制单元为嵌入式开发板（9）；所述图像采集单元中的USB Camera控制器（3）和自动调焦单元中的电机驱动器（8）受控于控制单元中的嵌入式开发板（9）。

2.根据权利要求1所述的基于嵌入式的摄像测距装置，其特征在于：所述的嵌入式开发板（9）包括芯片（10）、AD转换模块（11）、图像处理模块（12）、数据分析模块（13）、电机控制模块（14），所述各个模块均受控于芯片（10），所述芯片（10）为Cortex-M3芯片。

3.根据权利要求1或2所述的基于嵌入式的摄像测距装置，其特征在于：所述聚焦环通过微型螺丝与聚焦环齿轮（4）连接，所述变焦环通过微型螺丝与变焦环齿轮（5）连接。

4.根据权利要求3所述的基于嵌入式的摄像测距装置，其特征在于：所述装置还包括电源（15）和显示屏（16），均与所述嵌入式开发板（9）连接。

5.根据权利要求4所述的基于嵌入式的摄像测距装置，其特征在于：所述镜头（1）为三可变镜头，所述摄像机（2）为CMOS摄像机。