[发明专利]一种运动物体的距离测量系统及方法

权利要求书

1.一种运动物体的距离测量系统，其特征在于，包括：

提供光源的激光发射单元；

对待测物体的表面形成的激光局部扫描区域进行图像采集的图像传感单元；

位于所述激光发射单元的主光路上将激光转向待测物体的平面镜；

控制所述平面镜转向角度的角度控制单元；

控制单元，用于对所述激光发射单元进行控制以及接收所述图像传感单元输出的图像，对所述角度控制单元进行控制使之同步于所述图像传感单元的图像拍摄。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像传感单元包括CMOS图像传感芯片以及将待测物体成像在所述CMOS图像传感芯片上的镜头，所述图像传感单元还包括滤波装置。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括位于所述激光发射单元与所述平面镜之间的主光路上将所述激光发射单元产生的光束在一个方向上发散成扇形的透镜。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述角度控制单元固定有一所述平面镜的转动轴，其与所述平面镜的法线垂直。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括与控制单元通信的计算机系统，用于对激光成像数据进行拼合处理。

6.一种运动物体的距离测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、控制激光发射单元产生激光束，所产生的激光束通过透镜折射后发散成扇形再经平面镜反射后在待测物体表面形成激光线段；

B、控制角度控制单元使所述平面镜偏转一个预设角度，在待测物体表面形成激光局部扫描区域；

C、利用平面镜旋转角度反馈信号让所述激光局部扫描区域在所述图像传感单元上局部区域曝光形成小帧激光成像区域；

D.所述控制单元接收所述小帧激光成像区域的小帧数据，并根据所述小帧数据计算扫描线信息；

E.如一帧图像未处理完，则采集下一小帧数据返回步骤B，否则执行步骤F；

F.根据扫描线信息获取点云立体信息，并将所述点云立体在二维图像上显示。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述小帧数据计算扫描线信息包括以下步骤：

D1、提取所述激光局部扫描区域内的扫描线信息，对每一列扫描线计算亚像素坐标x＝∑(Gray×X)/∑X，其中Gray为像素灰度值，X是像素的x坐标。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据扫描线信息进行点云立体信息二维显示包括以下步骤：

E1、按以下公式，根据激光线段的偏移距离ΔX计算出待测物体表面区域内的深度z，

X′=B×fLz=B×fΔX+X′;]]>

其中，f是图像传感器镜头的焦距，L是待测物体离Z方向的区域的距离值，B是平面镜中心P与图像传感器镜头的光心C之间的距离；

E2、预先将距离远近分成多个区间，每个区间对应不同的颜色；根据距离所在区间，将对应的颜色投影到二维图像上。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在将所需小帧数据采集完后，还包括以下步骤：将所需小帧数据进行拼合，形成完整的物体点云数据。