[发明专利]一种运动物体的距离测量系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及运动物体捕捉领域，尤其涉及一种运动物体的距离测量系统及方法。

背景技术

目前获取物体点云数据的方法很多，常见的方法有：利用结构光图像信息获取点云数据；采用双目可见光图像信息获取数据，其中，结构光测量物体的方法和原理是相对比较成熟的。在使用激光扫描测量物体点云数据的技术中，实现对较快运动物体的扫描是该技术发展的一个方向，目前普通的扫描技术虽然精度很高，但是它需要较长时间的扫描获取数据，无法适用于如人体运动等诸多运动速度较快的物体，在实际情况中，测量人体运动数据等快速运动物体的点云数据的需求越来越大，快速获取点云数据的技术所需的软硬件成本较高，对设备成本降低也是该类技术发展的瓶颈，目前较常使用的点云扫描系统是对物体逐行逐帧的获取数据，这种方法速度较慢，无法实时的采集运动物体数据，并且对摄像机的使用效也较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述对待测物体进行逐行逐帧获取点云数据速度慢以及对摄像机使用效率较低的缺陷，提供了一种距离测量系统和方法，能以较低的软硬件开销，实现快速获取连续运动的点云数据能快速获取点云数据，提高了摄像机的使用率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种运动物体的距离测量系统，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。

在本发明所述的系统中，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。

在本发明所述的系统中，还包括位于所述激光器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。

在本发明所述的系统中，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。

在本发明所述的系统中，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。

本发明还提供了一种运动物体的距离测量方法，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到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。

在本发明所述的方法中，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。

在本发明所述的方法中，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，