[发明专利]一种基于红外光束的视觉测距系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于红外光束的视觉测距系统及方法，本发明通过对目标物体采集的图像进行轮廓查找，提取出图像中的目标区域，然后提取目标区域的点线特征，计算目标物体的上下端间距及投射在物体表面红外线光束的间距，利用两者间距的比值关系计算目标物体与光源的距离。本发明可以实现快速、高精度的实现距离的测量。

技术领域

本发明涉及自动化控制领域，具体涉及一种基于红外光束的视觉测距系统及方法。

背景技术

随着工业的快速发展，越来越多的工厂都引进自动化或半自动化的生产设备来提高生产效率。自动化设备的引进在提高生产效率的同时也带来了生产安全上的隐患。而杜绝生产安全隐患的最有效手段就是随时把控生产过程中的距离。

目前，市场上应用比较广泛的测距技术有激光测距、双目视觉测距以及红外线测距。这些均存在造价昂贵，硬件复杂的问题。而且这些测距方法往往存在使用时对测距背景要求高或是算法复杂，因为在视觉测距的过程中对目标物体的提取是重中之重。只有完美的提取了目标物体后才能进行下一步的操作。通过对测距背景提高要求，使之单一化可以有效简化目标物体的提取，但代价就是该方法的鲁棒性大大降低。而通过复杂算法提高方法鲁棒性的同时由于算法的复杂程度也降低了测量的效率。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种基于红外光束的视觉测距系统及方法。

本发明适用于外形规则物体的近距离测量，通过对目标物体采集的图像进行轮廓查找，提取出图像中的目标区域，然后提取目标区域的点线特征，计算目标物体的上下端间距及投射在物体表面红外线光束的间距，利用两者间距的比值关系计算目标物体与光源的距离。具有造价低廉及硬件简单的特点。

本发明采用如下技术方案：

一种基于红外光束的视觉测距系统，包括相机、线性光源及目标物体，所述线性光源设置在目标物体的一侧，且投射两束光线到目标物体表面，目标物体表面在相机的视野范围内。

所述线性光源投射夹角为30度的两束光线，两束光线在目标物体表面平行。

所述目标物体垂直放置。

一种基于红外光束的视觉测距方法，包括：

目标区域提取；

提取目标区域的表面特征，得到两条平行光束的间距；

根据两条平行光束的间距，得到线性光源与目标物体的实际距离。

所述目标区域提取，具体步骤为：

相机标定，得到标定参数，然后获取目标物体的源图像；

对源图像进行预处理后进行边缘检测，提取目标物体的外部边框，将外部边框框取源图像得到目标区域。

所述提取目标区域的表面特征，得到两条平行光束的间距，具体为：

计算目标物体上、下端点距离；

提取目标区域的线段，并将所有线段存储在一个向量组V1(v1,v2,...vi,...vn)中；

筛选出向量组V1中的水平线段，并存入向量组V2；

在向量组V2中提取目标区域的光束线段，进一步得到两条光束线段的间距。

所述根据两条平行光束的间距，得到光源与目标物体的实际距离，采用如下公式计算：

其中，R表示目标物体与线性光源的距离，S是目标物体的顶端到底端的实际距离，θ为光束间的夹角，L为图像上光束的间距，D为图像中目标物体的上下边距。

所述计算目标物体上、下端点距离，具体为：