CN109855603A - 一种聚焦测量方法及终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种聚焦测量方法及终端。其包括：获取待测目标物体上预设的目标点的空间坐标；旋转云台，使所述待测目标物体位于云台上设置的摄像机的可视区域内，并确定当前状态下所述待测目标物体的聚焦平面；拍摄所述待测目标物体的图像，并根据所述目标点的空间坐标以及云台的旋转角度，计算所述图像与所述聚焦平面之间的映射关系；获取所述图像上待测目标物体的坐标值，并代入所述映射关系，计算得到所述待测目标物体的测量值。本发明提供的一种聚焦测量方法及终端，能够实现待测目标物体在空间任意位置的测量。

Description

一种聚焦测量方法及终端

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种聚焦测量方法及终端。

背景技术

图像测量应用于各个领域。单目视觉系统结构简单，应用方便，在不借助已知标准物的前提下，只能对图像中已标定的单个物理平面上的目标进行测量。但实际应用场景中，由于待测目标物体处于空间任意位置，甚至不处于任何物理平面上，上述的单目视觉系统无法实现对待测目标物体的测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：本发明提供了一种聚焦测量方法及终端，能够实现待测目标物体在空间任意位置的测量。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种聚焦测量方法，包括以下步骤：

S1：获取待测目标物体上预设的目标点的空间坐标；

S2：旋转云台，使所述待测目标物体位于云台上设置的摄像机的可视区域内，并确定当前状态下所述待测目标物体的聚焦平面；

S3：拍摄所述待测目标物体的图像，并根据所述目标点的空间坐标以及云台的旋转角度，计算所述图像与所述聚焦平面之间的映射关系；

S4：获取所述图像上待测目标物体的坐标值，并代入所述映射关系，计算得到所述待测目标物体的测量值。

本发明还提供了一种聚焦测量终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

S1：获取待测目标物体上预设的目标点的空间坐标；

S2：旋转云台，使所述待测目标物体位于云台上设置的摄像机的可视区域内，并确定当前状态下所述待测目标物体的聚焦平面；

S3：拍摄所述待测目标物体的图像，并根据所述目标点的空间坐标以及云台的旋转角度，计算所述图像与所述聚焦平面之间的映射关系；

S4：获取所述图像上待测目标物体的坐标值，并代入所述映射关系，计算得到所述待测目标物体的测量值。

本发明的有益效果为：

本发明提供的一种聚焦测量方法和终端，获取待测目标物体上目标点的空间坐标；旋转云台，使所述待测目标物体位于云台上的摄像机的可视区域内，并确定所述待测目标物体的聚焦平面；拍摄所述待测目标物体的图像，并根据所述目标点的空间坐标以及云台的旋转角度，计算所述图像与所述聚焦平面之间的映射关系，从而计算得到待测目标物体的测量值。本发明通过上述方法确定的聚焦平面，并计算得到待测目标物体的图像与聚焦平面的映射关系，并根据所述映射关系，所述把待测目标物体的图像映射到聚焦平面上，能够实现对空间任意位置的待测目标物体的测量。

附图说明

图1为根据本发明实施例的一种聚焦测量方法的主要步骤示意图；

图2为根据本发明实施例的一种聚焦测量终端的结构示意图；

图3为根据本发明实施例一中的坐标系示意图；

图4为根据本发明实施例二中的坐标系示意图；

图5为根据本发明实施例三中的坐标系示意图；

标号说明：

1、存储器；2、处理器。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

本发明最关键的构思为：获取待测目标物体上目标点的空间坐标；旋转云台，使所述待测目标物体位于云台上的摄像机的可视区域内，并确定所述待测目标物体的聚焦平面；拍摄所述待测目标物体的图像，并根据所述目标点的空间坐标以及云台的旋转角度，计算所述图像与所述聚焦平面之间的映射关系，从而计算得到待测目标物体的测量值。

请参照图1，本发明提供了一种聚焦测量方法，包括以下步骤：

S1：获取待测目标物体上预设的目标点的空间坐标；

S2：旋转云台，使所述待测目标物体位于云台上设置的摄像机的可视区域内，并确定当前状态下所述待测目标物体的聚焦平面；

S3：拍摄所述待测目标物体的图像，并根据所述目标点的空间坐标以及云台的旋转角度，计算所述图像与所述聚焦平面之间的映射关系；

S4：获取所述图像上待测目标物体的坐标值，并代入所述映射关系，计算得到所述待测目标物体的测量值。

从上述描述可知，本发明提供的一种聚焦测量方法，获取待测目标物体上目标点的空间坐标；旋转云台，使所述待测目标物体位于云台上的摄像机的可视区域内，并确定所述待测目标物体的聚焦平面；拍摄所述待测目标物体的图像，并根据所述目标点的空间坐标以及云台的旋转角度，计算所述图像与所述聚焦平面之间的映射关系，从而计算得到待测目标物体的测量值。本发明通过上述方法确定的聚焦平面，并计算得到待测目标物体的图像与聚焦平面的映射关系，并根据所述映射关系，所述把待测目标物体的图像映射到聚焦平面上，能够实现对空间任意位置的待测目标物体的测量。

进一步的，所述S1具体为：

旋转云台，使云台上设置的激光器对准所述目标点，并记录云台的旋转角度，得到第一云台旋转角度；

通过所述激光器对所述目标点进行测距，得到激光距离；

根据所述激光距离和第一云台旋转角度，计算得到所述目标点的空间坐标。

从上述描述可知，通过上述方法，能够快速准确地计算得到目标点的空间坐标，提高了聚焦测量的效率。

进一步的，所述S2具体为：

旋转云台，使所述待测目标物体位于云台上设置的摄像机的可视区域内，并记录云台的旋转角度，得到第二云台旋转角度；

根据所述目标点的空间坐标及第二云台旋转角度，确定当前状态下所述待测目标物体的聚焦平面。

从上述描述可知，通过上述方法，能够确定处于任何空间位置下的待测目标物体的聚焦平面，从而确定拍摄的图像与聚焦平面之间的映射关系，从而实现对空间任意位置的待测目标物体的测量。

进一步的，所述S3具体为：

通过所述摄像头拍摄所述待测目标物体的图像，并根据所述摄像机的内部参数、目标点的空间坐标、第一云台旋转角度及第二云台旋转角度，计算所述图像与所述聚焦平面之间的映射关系。

从上述描述可知，通过上述方法，能够快速精确地确定计算得到图像与所述聚焦平面的映射关系，从而确保处于空间任意某个位置的待测目标物体的测量。

进一步的，所述S1具体为：

旋转云台，使云台上设置的激光器对准待测目标物体上预设的第一目标点，并记录云台的旋转角度，得到第三云台旋转角度；通过所述激光器对所述第一目标点进行测距，得到第一激光距离；根据所述第一激光距离和第三云台旋转角度，计算得到所述目标点的第一空间坐标；

旋转云台，使云台上设置的激光器对准待测目标物体上预设的第二目标点，并记录云台的旋转角度，得到第四云台旋转角度；通过所述激光器对所述第二目标点进行测距，得到第二激光距离；根据所述第二激光距离和第四云台旋转角度，计算得到所述目标点的第二空间坐标；

所述S2具体为：

旋转云台，使所述待测目标物体位于云台上设置的摄像机的可视区域内，并记录云台的旋转角度，得到第五云台旋转角度；根据所述第一空间坐标、所述第二空间坐标及第五云台旋转角度，确定当前状态下所述待测目标物体的聚焦平面；

所述S3具体为：

通过所述摄像头拍摄所述待测目标物体的图像，并根据所述摄像机的内部参数、第一空间坐标、第二空间坐标、第三云台旋转角度、第四云台旋转角度和第五云台旋转角度，计算所述图像与所述聚焦平面之间的映射关系。

从上述描述可知，通过上述方法，能够实现对空间任意位置的待测目标物体的测量，且能够保证测量的精度。

请参照图2，本发明还提供了一种聚焦测量终端，包括存储器1、处理器2及存储在存储器1上并可在处理器2上运行的计算机程序，所述处理器2执行所述计算机程序时实现以下步骤：

S1：获取待测目标物体上预设的目标点的空间坐标；

S2：旋转云台，使所述待测目标物体位于云台上设置的摄像机的可视区域内，并确定当前状态下所述待测目标物体的聚焦平面；

S3：拍摄所述待测目标物体的图像，并根据所述目标点的空间坐标以及云台的旋转角度，计算所述图像与所述聚焦平面之间的映射关系；

S4：获取所述图像上待测目标物体的坐标值，并代入所述映射关系，计算得到所述待测目标物体的测量值。

从上述描述可知，本发明提供的一种聚焦测量终端，获取待测目标物体上目标点的空间坐标；旋转云台，使所述待测目标物体位于云台上的摄像机的可视区域内，并确定所述待测目标物体的聚焦平面；拍摄所述待测目标物体的图像，并根据所述目标点的空间坐标以及云台的旋转角度，计算所述图像与所述聚焦平面之间的映射关系，从而计算得到待测目标物体的测量值。本发明通过上述方法确定的聚焦平面，并计算得到待测目标物体的图像与聚焦平面的映射关系，并根据所述映射关系，所述把待测目标物体的图像映射到聚焦平面上，能够实现对空间任意位置的待测目标物体的测量。

进一步的，所述的一种聚焦测量终端，所述S1具体为：

旋转云台，使云台上设置的激光器对准所述目标点，并记录云台的旋转角度，得到第一云台旋转角度；

通过所述激光器对所述目标点进行测距，得到激光距离；

根据所述激光距离和第一云台旋转角度，计算得到所述目标点的空间坐标。

从上述描述可知，通过上述终端，能够快速准确地计算得到目标点的空间坐标，提高了聚焦测量的效率。

进一步的，所述的一种聚焦测量终端，所述S2具体为：

旋转云台，使所述待测目标物体位于云台上设置的摄像机的可视区域内，并记录云台的旋转角度，得到第二云台旋转角度；

根据所述目标点的空间坐标及第二云台旋转角度，确定当前状态下所述待测目标物体的聚焦平面。

从上述描述可知，通过上述终端，能够确定处于任何空间位置下的待测目标物体的聚焦平面，从而确定拍摄的图像与聚焦平面之间的映射关系，从而实现对空间任意位置的待测目标物体的测量。

进一步的，所述的一种聚焦测量终端，所述S3具体为：

通过所述摄像头拍摄所述待测目标物体的图像，并根据所述摄像机的内部参数、目标点的空间坐标、第一云台旋转角度及第二云台旋转角度，计算所述图像与所述聚焦平面之间的映射关系。

从上述描述可知，通过上述终端，能够快速精确地确定计算得到图像与所述聚焦平面的映射关系，从而确保处于空间任意某个位置的待测目标物体的测量。

进一步的，所述的一种聚焦测量终端，所述S1具体为：

旋转云台，使云台上设置的激光器对准待测目标物体上预设的第一目标点，并记录云台的旋转角度，得到第三云台旋转角度；通过所述激光器对所述第一目标点进行测距，得到第一激光距离；根据所述第一激光距离和第三云台旋转角度，计算得到所述目标点的第一空间坐标；

旋转云台，使云台上设置的激光器对准待测目标物体上预设的第二目标点，并记录云台的旋转角度，得到第四云台旋转角度；通过所述激光器对所述第二目标点进行测距，得到第二激光距离；根据所述第二激光距离和第四云台旋转角度，计算得到所述目标点的第二空间坐标；

所述S2具体为：

旋转云台，使所述待测目标物体位于云台上设置的摄像机的可视区域内，并记录云台的旋转角度，得到第五云台旋转角度；根据所述第一空间坐标、所述第二空间坐标及第五云台旋转角度，确定当前状态下所述待测目标物体的聚焦平面；

所述S3具体为：

通过所述摄像头拍摄所述待测目标物体的图像，并根据所述摄像机的内部参数、第一空间坐标、第二空间坐标、第三云台旋转角度、第四云台旋转角度和第五云台旋转角度，计算所述图像与所述聚焦平面之间的映射关系。

从上述描述可知，通过上述终端，能够实现对空间任意位置的待测目标物体的测量，且能够保证测量的精度。

请参照图1和图3，本发明的实施例一为：

本发明提供了一种聚焦测量方法，包括以下步骤：

S1：获取待测目标物体上预设的目标点的空间坐标；

其中，所述S1具体为：

云台上设有摄像机和激光器，所述云台为二轴旋转云台，可绕水平方向进行旋转(即绕云台的预设第二旋转轴进行旋转)，以及可绕竖直方向进行旋转(即绕云台的预设第一旋转轴进行旋转)，先旋转云台，使云台处于初始位置(水平方向与竖直方向的旋转角均为0度)，以当前状态下，激光器的激光束所在的方向为Z_O轴，云台绕竖直方向旋转的第一旋转轴所在的方向为X_O轴，云台绕水平方向旋转的第二旋转轴所在的方向为Y_O轴，建立初始坐标系O-X_OY_OZ_O，O为坐标原点；

旋转云台，使云台上设置的激光器对准所述目标点A，并记录云台的旋转角度，得到第一云台旋转角度，所述第一旋转角度包括云台绕竖直方向(第一旋转轴)旋转的角度α_a和云台绕水平方向(第二旋转轴)旋转的角度β_a；

通过所述激光器对所述目标点进行测距，得到激光距离

根据所述激光距离和第一云台旋转角度，计算得到所述目标点A在坐标系O-X_oY_oZ_o下的坐标

其中，

S2：旋转云台，使所述待测目标物体位于云台上设置的摄像机的可视区域内，并确定当前状态下所述待测目标物体的聚焦平面；

其中，所述S2具体为：

旋转云台，使云台处于初始位置；

旋转云台，使所述待测目标物体位于云台上设置的摄像机的可视区域内，并记录云台的旋转角度，得到第二云台旋转角度，所述第二云台旋转角度包括云台绕第一旋转轴旋转的角度α_e和云台绕第二旋转轴旋转的角度β_e；

以当前状态下，云台第一旋转轴所在的方向为X_e轴，云台第二旋转轴所在的方向为Y_e轴，激光器的激光束所在的方向为Z_e轴，建立坐标系O_e-X_eY_eZ_e；根据A在坐标系X_oY_oZ_o下的坐标和第二云台旋转角度，计算得到A点在X_eY_eZ_e下的坐标

其中，

以聚焦点A点为O_w原点，以平行于X_o轴作X_w轴，以平行于Z_o轴作Z_w轴，由O_wX_wZ_w组成聚焦平面π，Y_w垂直于聚焦平面π，建立坐标系O_w-X_wY_wZ_w；得到坐标系O_w-X_wY_wZ_w与O_e-X_eY_eZ_e之间的转换关系：

其中

S3：拍摄所述待测目标物体的图像，并根据所述目标点的空间坐标以及云台的旋转角度，计算所述图像与所述聚焦平面之间的映射关系；

其中，所述S3具体为：

通过所述摄像头拍摄所述待测目标物体的图像，并建立图像坐标系，所述图像坐标系是以图像最左上角的点为原点，水平向右方向为u轴，竖直向下方向为v轴，所创建的坐标系为uv坐标系；

根据摄像机内部参数K，得到坐标系uv与坐标系O_e-X_eY_eZ_e之间的映射关系：由于聚焦平面π上Y_w＝0，可得坐标系uv与坐标系O_w-X_wY_wZ_w映射关系：

其中，所述是摄像头的固有矩阵，(u₀,v₀)是摄像头光学中心在CCD成像平面上的投影位置，f是摄像头的焦距，d_x和d_y分别是CCD每个像素在水平方向和垂直方向上的物理尺寸。所述γ为预设的缩放因子，当γ＝1时，得到的测量尺寸大小与待测目标物体的尺寸大小相同；当γ＝2时，得到的测量尺寸大小为待测目标物体的尺寸的两倍；当γ＝3时，得到的测量尺寸大小为待测目标物体的尺寸的三倍；当γ＝0.5时，得到的测量尺寸大小为待测目标物体的尺寸的0.5倍

S4：获取所述图像上待测目标物体的坐标值，并代入所述映射关系，计算得到所述待测目标物体的测量值；

其中，所述S4具体为：

在图像上选取待测目标的图像坐标，由步骤S3得到的坐标系uv与O_w-X_wY_wZ_w之间的映射关系，转换为坐标系O_w-XwY_wZ_w下的坐标，即实现待测目标物体的测量。

请参照图1和图4，本发明的实施例二为：

本发明提供了一种聚焦测量方法，包括以下步骤：

S1：获取待测目标物体上预设的目标点的空间坐标；

其中，所述S1具体为：

云台上设有摄像机和激光器，所述云台为二轴旋转云台，可绕水平方向进行旋转，以及可绕竖直方向进行旋转，先旋转云台，使云台处于初始位置(水平方向与竖直方向的旋转角均为0度)，以当前状态下，激光器的激光束所在的方向为Z_O轴，云台绕竖直方向旋转的第一旋转轴所在的方向为X_O轴，云台绕水平方向旋转的第二旋转轴所在的方向为Y_O轴，建立初始坐标系O-X_OY_OZ_O，O为坐标原点；

旋转云台，使云台上设置的激光器对准预设的第一目标点A，并记录云台的旋转角度，得到第三云台旋转角度，所述第三旋转角度包括云台绕竖直方向(第一旋转轴)旋转的角度α_a和云台绕水平方向(第二旋转轴)旋转的角度β_a；

通过所述激光器对所述目标点进行测距，得到激光距离

根据所述激光距离和第三云台旋转角度，计算得到所述第一目标点A在坐标系X_oY_oZ_o下的坐标

其中，

旋转云台，使云台处于初始位置；

旋转云台，使云台上设置的激光器对准预设的第二目标点B，并记录云台的旋转角度，得到第四云台旋转角度，所述第四旋转角度包括云台绕竖直方向(第一旋转轴)旋转的角度α_b和云台绕水平方向(第二旋转轴)旋转的角度β_b；

通过所述激光器对所述第二目标点B进行测距，得到激光距离

根据所述激光距离和第四云台旋转角度，计算得到所述第二目标点B在坐系O-X_oY_oZ_o下的坐标

其中，

S2：旋转云台，使所述待测目标物体位于云台上设置的摄像机的可视区域内，并确定当前状态下所述待测目标物体的聚焦平面；

其中，所述S2具体为：

旋转云台，使云台处于初始位置；

旋转云台，使所述待测目标物体位于云台上设置的摄像机的可视区域内，并记录云台的旋转角度，得到第五云台旋转角度，所述第五云台旋转角度包括云台绕第一旋转轴旋转的角度α_e和云台绕第二旋转轴旋转的角度β_e；

以当前状态下，云台第一旋转轴所在的方向为X_e轴，云台第二旋转轴所在的方向为Y_e轴，激光器的激光束所在的方向为Z_e轴，建立坐标系O_e-X_eY_eZ_e；根据A在坐标系X_oY_oZ_o下的坐标和第五云台旋转角度，计算得到A点在X_eY_eZ_e下的坐标

其中，

根据B在坐标系X_oY_oZ_o下的坐标和第五云台旋转角度，计算得到B点在X_eY_eZ_e下的坐标

其中，

连接A、B两点，得到直线AB；穿过A点或B点，得到平行于Y_e轴的直线L；由直线AB和直线L组成聚焦平面π，得到Z_e轴与聚焦平面π的交点O_w；以O_w为原点，以平行于Y_e轴方向为Y_w方向，使Z_w垂直于聚焦平面π，根据Y_w和Z_w确定X_w方向，从而建立坐标系O_w-X_wY_wZ_w；得到坐标系O_w-X_wY_wZ_w与O_e-X_eY_eZ_e之间的转换关系：

其中

S3：拍摄所述待测目标物体的图像，并根据所述目标点的空间坐标以及云台的旋转角度，计算所述图像与所述聚焦平面之间的映射关系；

其中，所述S3具体为：

通过所述摄像头拍摄所述待测目标物体的图像，并建立图像坐标系，所述图像坐标系是以图像最左上角的点为原点，水平向右方向为u轴，竖直向下方向为v轴，所创建的坐标系为uv坐标系；

根据摄像机内部参数K，得到坐标系uv与坐标系O_e-X_eY_eZ_e之间的映射关系：由于聚焦平面π上Z_w＝0，可得坐标系uv与坐标系O_w-X_wY_wZ_w映射关系：

其中，所述是摄像头的固有矩阵，(u₀,v₀)是摄像头光学中心在CCD成像平面上的投影位置，f是摄像头的焦距，d_x和d_y分别是CCD每个像素在水平方向和垂直方向上的物理尺寸。所述γ为预设的缩放因子，当γ＝1时，得到的测量尺寸大小与待测目标物体的尺寸大小相同；当γ＝2时，得到的测量尺寸大小为待测目标物体的尺寸的两倍；当γ＝3时，得到的测量尺寸大小为待测目标物体的尺寸的三倍；当γ＝0.5时，得到的测量尺寸大小为待测目标物体的尺寸的0.5倍

S4：获取所述图像上待测目标物体的坐标值，并代入所述映射关系，计算得到所述待测目标物体的测量值；

其中，所述S4具体为：

在图像上选取待测目标的图像坐标，由步骤S3得到的坐标系uv与O_w-X_wY_wZ_w之间的映射关系，转换为坐标系O_w-X_wY_wZ_w下的坐标，即实现待测目标物体的测量。

请参照图1和图5，本发明的实施例三为：

本发明提供了一种聚焦测量方法，包括以下步骤：

S1：获取待测目标物体上预设的目标点的空间坐标；

其中，所述S1具体为：

云台上设有摄像机和激光器，所述云台为二轴旋转云台，可绕水平方向进行旋转，以及可绕竖直方向进行旋转，先旋转云台，使云台处于初始位置(水平方向与竖直方向的旋转角均为0度)，以当前状态下，激光器的激光束所在的方向为Z_O轴，云台绕竖直方向旋转的第一旋转轴所在的方向为X_O轴，云台绕水平方向旋转的第二旋转轴所在的方向为Y_O轴，建立初始坐标系O-X_OY_OZ_O，O为坐标原点；

旋转云台，使云台上设置的激光器对准预设的第一目标点A，并记录云台的旋转角度，得到第六云台旋转角度，所述第六旋转角度包括云台绕竖直方向(第一旋转轴)旋转的角度α_a和云台绕水平方向(第二旋转轴)旋转的角度β_a；

通过所述激光器对所述目标点进行测距，得到激光距离

根据所述激光距离和第六云台旋转角度，计算得到所述第一目标点A在坐标系X_oY_oZ_o下的坐标

其中，

旋转云台，使云台处于初始位置；

旋转云台，使云台上设置的激光器对准预设的第二目标点B，并记录云台的旋转角度，得到第七云台旋转角度，所述第七旋转角度包括云台绕竖直方向(第一旋转轴)旋转的角度α_b和云台绕水平方向(第二旋转轴)旋转的角度β_b；

通过所述激光器对所述第二目标点B进行测距，得到激光距离

根据所述激光距离和第七云台旋转角度，计算得到所述第二目标点B在坐系O-X_oY_oZ_o下的坐标

其中，

旋转云台，使云台处于初始位置；

旋转云台，使云台上设置的激光器对准预设的第三目标点C，并记录云台的旋转角度，得到第八云台旋转角度，所述第八旋转角度包括云台绕竖直方向(第一旋转轴)旋转的角度α_c和云台绕水平方向(第二旋转轴)旋转的角度β_c；

通过所述激光器对所述第三目标点C进行测距，得到激光距离

根据所述激光距离和第八云台旋转角度，计算得到所述第三目标点C在坐系O-X_oY_oZ_o下的坐标

其中，

S2：旋转云台，使所述待测目标物体位于云台上设置的摄像机的可视区域内，并确定当前状态下所述待测目标物体的聚焦平面；

其中，所述S2具体为：

旋转云台，使云台处于初始位置；

旋转云台，使所述待测目标物体位于云台上设置的摄像机的可视区域内，并记录云台的旋转角度，得到第九云台旋转角度，所述第九云台旋转角度包括云台绕第一旋转轴旋转的角度α_e和云台绕第二旋转轴旋转的角度β_e；本发明中云台旋转角度均是相对于云台初始状态下的旋转角度；

以当前状态下，云台第一旋转轴所在的方向为X_e轴，云台第二旋转轴所在的方向为Y_e轴，激光器的激光束所在的方向为Z_e轴，建立坐标系O_e-X_eY_eZ_e；根据A在坐标系X_oY_oZ_o下的坐标和第九云台旋转角度，计算得到A点在X_eY_eZ_e下的坐标

其中，

根据B在坐标系X_oY_oZ_o下的坐标和第九云台旋转角度，计算得到B点在X_eY_eZ_e下的坐标

其中，

根据C在坐标系X_oY_oZ_o下的坐标和第九云台旋转角度，计算得到C点在X_eY_eZ_e下的坐标

其中，

由A、B、C三点组成聚焦平面π，得到Z_e轴与聚焦平面π的交点O_w；以O_w为原点，使Z_w垂直于聚焦平面π，在聚焦平面π上垂直于预设的交线的方向为Y_w方向，所述交线为聚焦平面π与平面O_eX_eZ_e的交线，根据Y_w和Z_w确定X_w，从而建立坐标系O_w-X_wY_wZ_w；得到坐标系O_w-X_wY_wZ_w与O_e-X_eY_eZ_e之间的转换关系：

其中

ω为Y_w轴和平面O_eX_eZ_e夹角的余角，为聚焦平面π与平面

O_eX_eZ_e的交线和Z_e轴的夹角；

S3：拍摄所述待测目标物体的图像，并根据所述目标点的空间坐标以及云台的旋转角度，计算所述图像与所述聚焦平面之间的映射关系；

其中，所述S3具体为：

通过所述摄像头拍摄所述待测目标物体的图像，并建立图像坐标系，所述图像坐标系是以图像最左上角的点为原点，水平向右方向为u轴，竖直向下方向为v轴，所创建的坐标系为uv坐标系；

根据摄像机内部参数K，得到坐标系uv与坐标系O_e-X_eY_eZ_e之间的映射关系：由于聚焦平面π上Z_w＝0，可得坐标系uv与坐标系O_w-X_wY_wZ_w映射关系：

其中，所述是摄像头的固有矩阵，(u₀,v₀)是摄像头光学中心在CCD成像平面上的投影位置，f是摄像头的焦距，d_x和d_y分别是CCD每个像素在水平方向和垂直方向上的物理尺寸。所述γ为预设的缩放因子，当γ＝1时，得到的测量尺寸大小与待测目标物体的尺寸大小相同；当γ＝2时，得到的测量尺寸大小为待测目标物体的尺寸的两倍；当γ＝3时，得到的测量尺寸大小为待测目标物体的尺寸的三倍；当γ＝0.5时，得到的测量尺寸大小为待测目标物体的尺寸的0.5倍

S4：获取所述图像上待测目标物体的坐标值，并代入所述映射关系，计算得到所述待测目标物体的测量值；

其中，所述S4具体为：

在图像上选取待测目标的图像坐标，由步骤S3得到的坐标系uv与O_w-X_wY_wZ_w之间的映射关系，转换为坐标系O_w-X_wY_wZ_w下的坐标，即实现待测目标物体的测量。

请参照图2，本发明的实施例四为：

本发明提供的一种聚焦测量终端，包括存储器1、处理器2及存储在存储器1上并可在处理器2上运行的计算机程序，所述处理器2执行所述计算机程序时实现实施例一中的所有步骤。

本发明的实施例五为：

本发明提供的一种聚焦测量终端，包括存储器1、处理器2及存储在存储器1上并可在处理器2上运行的计算机程序，所述处理器2执行所述计算机程序时实现实施例二中的所有步骤。

本发明的实施例六为：

本发明提供的一种聚焦测量终端，包括存储器1、处理器2及存储在存储器1上并可在处理器2上运行的计算机程序，所述处理器2执行所述计算机程序时实现实施例三中的所有步骤。

综上所述，本发明提供的一种聚焦测量方法和终端，获取待测目标物体上目标点的空间坐标；旋转云台，使所述待测目标物体位于云台上的摄像机的可视区域内，并确定所述待测目标物体的聚焦平面；拍摄所述待测目标物体的图像，并根据所述目标点的空间坐标以及云台的旋转角度，计算所述图像与所述聚焦平面之间的映射关系，从而计算得到待测目标物体的测量值。本发明通过上述方法确定的聚焦平面，并计算得到待测目标物体的图像与聚焦平面的映射关系，并根据所述映射关系，所述把待测目标物体的图像映射到聚焦平面上，能够实现对空间任意位置的待测目标物体的测量。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种聚焦测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取待测目标物体上预设的目标点的空间坐标；

S2：旋转云台，使所述待测目标物体位于云台上设置的摄像机的可视区域内，并确定当前状态下所述待测目标物体的聚焦平面；

S3：拍摄所述待测目标物体的图像，并根据所述目标点的空间坐标以及云台的旋转角度，计算所述图像与所述聚焦平面之间的映射关系；

S4：获取所述图像上待测目标物体的坐标值，并代入所述映射关系，计算得到所述待测目标物体的测量值。

2.根据权利要求1所述的一种聚焦测量方法，其特征在于，所述S1具体为：

旋转云台，使云台上设置的激光器对准所述目标点，并记录云台的旋转角度，得到第一云台旋转角度；

通过所述激光器对所述目标点进行测距，得到激光距离；

根据所述激光距离和第一云台旋转角度，计算得到所述目标点的空间坐标。

3.根据权利要求2所述的一种聚焦测量方法，其特征在于，所述S2具体为：

旋转云台，使所述待测目标物体位于云台上设置的摄像机的可视区域内，并记录云台的旋转角度，得到第二云台旋转角度；

根据所述目标点的空间坐标及第二云台旋转角度，确定当前状态下所述待测目标物体的聚焦平面。

4.根据权利要求3所述的一种聚焦测量方法，其特征在于，所述S3具体为：

通过所述摄像头拍摄所述待测目标物体的图像，并根据所述摄像机的内部参数、目标点的空间坐标、第一云台旋转角度及第二云台旋转角度，计算所述图像与所述聚焦平面之间的映射关系。

5.根据权利要求1所述的一种聚焦测量方法，其特征在于，所述S1具体为：

旋转云台，使云台上设置的激光器对准待测目标物体上预设的第一目标点，并记录云台的旋转角度，得到第三云台旋转角度；通过所述激光器对所述第一目标点进行测距，得到第一激光距离；根据所述第一激光距离和第三云台旋转角度，计算得到所述目标点的第一空间坐标；

旋转云台，使云台上设置的激光器对准待测目标物体上预设的第二目标点，并记录云台的旋转角度，得到第四云台旋转角度；通过所述激光器对所述第二目标点进行测距，得到第二激光距离；根据所述第二激光距离和第四云台旋转角度，计算得到所述目标点的第二空间坐标；

所述S2具体为：

旋转云台，使所述待测目标物体位于云台上设置的摄像机的可视区域内，并记录云台的旋转角度，得到第五云台旋转角度；根据所述第一空间坐标、所述第二空间坐标及第五云台旋转角度，确定当前状态下所述待测目标物体的聚焦平面；

所述S3具体为：

通过所述摄像头拍摄所述待测目标物体的图像，并根据所述摄像机的内部参数、第一空间坐标、第二空间坐标、第三云台旋转角度、第四云台旋转角度和第五云台旋转角度，计算所述图像与所述聚焦平面之间的映射关系。

6.一种聚焦测量终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

S1：获取待测目标物体上预设的目标点的空间坐标；

S2：旋转云台，使所述待测目标物体位于云台上设置的摄像机的可视区域内，并确定当前状态下所述待测目标物体的聚焦平面；

S3：拍摄所述待测目标物体的图像，并根据所述目标点的空间坐标以及云台的旋转角度，计算所述图像与所述聚焦平面之间的映射关系；

S4：获取所述图像上待测目标物体的坐标值，并代入所述映射关系，计算得到所述待测目标物体的测量值。

7.根据权利要求6所述的一种聚焦测量终端，其特征在于，所述S1具体为：

旋转云台，使云台上设置的激光器对准所述目标点，并记录云台的旋转角度，得到第一云台旋转角度；

通过所述激光器对所述目标点进行测距，得到激光距离；

根据所述激光距离和第一云台旋转角度，计算得到所述目标点的空间坐标。

8.根据权利要求7所述的一种聚焦测量终端，其特征在于，所述S2具体为：

旋转云台，使所述待测目标物体位于云台上设置的摄像机的可视区域内，并记录云台的旋转角度，得到第二云台旋转角度；

根据所述目标点的空间坐标及第二云台旋转角度，确定当前状态下所述待测目标物体的聚焦平面。

9.根据权利要求8所述的一种聚焦测量终端，其特征在于，所述S3具体为：

通过所述摄像头拍摄所述待测目标物体的图像，并根据所述摄像机的内部参数、目标点的空间坐标、第一云台旋转角度及第二云台旋转角度，计算所述图像与所述聚焦平面之间的映射关系。

10.根据权利要求6所述的一种聚焦测量终端，其特征在于，所述S1具体为：

旋转云台，使云台上设置的激光器对准待测目标物体上预设的第一目标点，并记录云台的旋转角度，得到第三云台旋转角度；通过所述激光器对所述第一目标点进行测距，得到第一激光距离；根据所述第一激光距离和第三云台旋转角度，计算得到所述目标点的第一空间坐标；

旋转云台，使云台上设置的激光器对准待测目标物体上预设的第二目标点，并记录云台的旋转角度，得到第四云台旋转角度；通过所述激光器对所述第二目标点进行测距，得到第二激光距离；根据所述第二激光距离和第四云台旋转角度，计算得到所述目标点的第二空间坐标；

所述S2具体为：

旋转云台，使所述待测目标物体位于云台上设置的摄像机的可视区域内，并记录云台的旋转角度，得到第五云台旋转角度；根据所述第一空间坐标、所述第二空间坐标及第五云台旋转角度，确定当前状态下所述待测目标物体的聚焦平面；

所述S3具体为：

通过所述摄像头拍摄所述待测目标物体的图像，并根据所述摄像机的内部参数、第一空间坐标、第二空间坐标、第三云台旋转角度、第四云台旋转角度和第五云台旋转角度，计算所述图像与所述聚焦平面之间的映射关系。