[发明专利]使用计算机摄像头单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

最近提交的发明专利“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”(申请号：200910191317.7)提出了一种利用图像帧的三基色图案进行帧-帧匹配、取各基色帧的结果之平均值获得二维位移的方法及其装置。不过，该方法的运算工作量大，影响测量速度。新近提交的发明专利“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：200910104277.8)虽然其测量速度要快些，但是，该测量方法实施帧-帧关联匹配的对象是图像帧的亮度，会受到测量环境中照射的各种波长的影响。

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单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摄像头拍摄及单基色帧匹配程序。

上述摄像头拍摄及单基色帧匹配程序体现了其测量微小二维位移的方法，包括下述步骤：

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；拍摄一帧被测物体的图像，以位图的格式保存，作为参考帧，用变量i(i∈正整数)表示所取参考帧的顺序计数，其初始值为：i＝1；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合适的比较窗，大小取为m×n，m，n∈整数，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；选取三种基色图像帧之一作为测量对象，例如红色帧；

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+nΣx=h+1h+1+m|reference(x,y)·reference(x+a,y+b)|]]>

式中，x和y分别是比较窗内像素的坐标，reference(x，y)表示参考帧内比较窗的各个像素的值，a＝-1，0，1，b＝-1，0，1，共产生9个自关联系数auto_correlation(a，b)；