[发明专利]使用计算机摄像头三基色测量微小二维位移的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字图像测量的方法及其装置，特别是采用计算机摄像头测量物体的二维微小位移的方法及其装置。

背景技术

计算机摄像头本身包含一个光电转换传感器阵列，它为不接触地测量目标物体的位移提供了技术基础。最近提交的发明专利申请“使用计算机摄像头测量微小二维位移的方法及装置”(申请号：2009101042778)分析了国内有关摄像测量的专利，考察了美国关于光电探测传感器阵列器件探测相对运动的六十多件专利，提出了一种利用光强图案进行帧-帧匹配、从而测量二维位移的方法及其装置。然而，该发明专利针对的是照明均匀、稳定的测量环境，其适用场合有限。

发明内容

鉴于上述情况，本发明提供一种使用计算机摄像头三基色测量微小二维位移的方法及装置，它以计算机摄像头为光电转换传感器，在一定的程度上能够克服测量环境所发生的某些照明干扰，通过拍摄数字图像并进行处理，获得被测物体在与摄像头的光轴相垂直的平面上的微小的二维位移矢量和速度矢量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：把计算机摄像头通过USB接口连接到一台普通的计算机，该计算机配置USB接口、内存、CPU、硬盘、显示卡与显示器、键盘和鼠标、操作系统、摄像头驱动程序以及专门编写的摄像头拍摄及三基色亮度帧匹配程序。

使用计算机摄像头三基色测量物体微小二维位移的步骤包括：

一、在计算机上运行摄像头驱动程序，连接摄像头到计算机。

二、注意测量工作环境内光的照明均匀且基本不发生变化。

三、摄像头对准被测量的物体，聚焦调节好摄像头，使得成像清晰。

四、运行摄像头拍摄及三基色亮度帧匹配程序。

上述摄像头拍摄及三基色亮度帧匹配程序利用了光电传感芯片阵列所敏感的彩色光谱中的三种基色，舍弃从而也就避免了其余各种波长对图像帧的影响，提高了测量方法抗干扰的能力，其测量物体微小二维位移的方法包括下列步骤：

1)根据具体摄像头的参数指标选择位图帧的大小(M×N，M，N∈正整数)，并尽可能选择拍摄速度较快的帧率；操作摄像头拍摄一帧被测物体的图像，以位图的格式保存，作为参考帧；为所拍摄的位图对应的像素阵列选择一个直角坐标系；在所述像素阵列的中央区域开辟一个比较窗，大小取为m×n，m，n∈整数，并为它们选取合适的初始值：m₀×n₀，所述比较窗与所述像素阵列的水平方向和垂直方向的边缘像素分别距离h和v个像素，即有：m+2h＝M，n+2v＝N，h，v，m，n，M，N∈正整数；

2)计算所述参考帧里比较窗的像素阵列的自关联系数：

auto_correlation(a,b)=Σy=v+1v+1+n0Σx=h+1h+1+m0|reference(x,y)-reference(x+a,y+b)|]]>