Измеритель расстояний на цифровой фотокамере

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЬ РАССТОЯНИЙ НА ЦИФРОВОЙ ФОТОКАМЕРЕ(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Козлов Владимир Леонидович Васильчук Алексей Сергеевич(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Измеритель расстояний на цифровой фотокамере, содержащий цифровую фотокамеру,последовательно соединенную с контроллером, блоком процессора и блоком индикации,отличающийся тем, что в него введен блок перемещения фотокамеры по вертикали, вход которого соединен с контроллером, а выход - с фотокамерой, при этом дальностьдо выделенной области -го объекта определена по сдвигу между изображениямивдоль вертикальной оси из выражения,где- перемещение фотокамеры вдоль вертикальной оси,- фокусное расстояние фотокамеры высотаи ширина-го объекта определены из выражений,,где ,- размеры объекта на фотоприемной матрице по горизонтали и вертикали соответственно.(56) 1.5432594, МПК 01 3/00, 1995. 2. Патент РБ 7502. Измеритель расстояний на цифровой фотокамере. МПК 01 3/00,2011. 83582012.06.30 Полезная модель относится к области информационно-измерительных систем и предназначается для измерения дальности и линейных размеров объектов по их цифровым фотографическим изображениям. Известен измеритель расстояний 1, использующий две цифровые фотокамеры, разнесенные в пространстве по горизонтали на известное расстояние. Дальность до объекта определяется по сдвигу между изображениями объекта, при этом необходимо знать расстояние между фотокамерами и фокусное расстояние объективов камер. Недостатком этого устройства является низкая точность измерений дальности, обусловленная неоптимальным выбором окна сканирования, возможным различием фокусных расстояний камер, яркости и контрастности изображений на фотоприемных матрицах. Наиболее близким к предлагаемому устройству является измеритель расстояний 2,содержащий цифровую фотокамеру, блок процессора, соединенный с блоком индикации,а также контроллер, выход которого соединен с блоком процессора, а вход соединен с цифровым выходом фотокамеры, и блок перемещения, соединенный с контроллером. Недостатком этого устройства является невозможность измерять расстояния до предметов,расположенных горизонтально. Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в обеспечении возможности измерять расстояния до предметов, расположенных горизонтально. Поставленная задача решается путем того, что в измеритель расстояний на цифровой фотокамере, содержащий цифровую фотокамеру, последовательно соединенную с контроллером, блоком процессора и блоком индикации, введен блок перемещения фотокамеры по вертикали, вход которого соединен с контроллером, а выход - с фотокамерой, при этом дальностьдо выделенной области -го объекта определена по сдвигу между изображениямивдоль вертикальной оси из выражения,где- перемещение фотокамеры вдоль вертикальной оси,- фокусное расстояние фотокамеры высотаи ширина-го объекта определены из выражений,,где ,- размеры объекта на фотоприемной матрице по горизонтали и вертикали соответственно. Свойство, появляющееся у заявляемого объекта, - это расширение функциональных возможностей, заключающееся в обеспечении возможности измерять расстояния до предметов, расположенных горизонтально. Сущность полезной модели поясняется с помощью чертежа, на котором представлена функциональная схема измерителя расстояний на цифровой фотокамере. Устройство содержит измеряемый объект 1, цифровую фотокамеру 2, состоящую из линзы 3 и фотоприемной матрицы 4, контроллер 5, процессор 6, блок индикации 7, блок перемещения фотокамеры по вертикали 8. Измеритель расстояний работает следующим образом. С помощью цифровой фотокамеры на фотоприемной матрице 4 формируется первое цифровое изображение измеряемых объектов. Затем с помощью блока перемещения 8 фотокамера передвигается в пространстве по вертикали на расстояние , и из этой точки формируется второе цифровое изображение измеряемых объектов. Полученные два цифровых изображения одних и тех же объектов поступают в процессор, где производится измерение расстояний по следующему алгоритму. На первом изображении в блоке индикации 7 формируется окно сканирования, размер которого выбирают таким образом, чтобы все фрагменты выделенного объекта находились на одинаковом расстоянии от фотокамеры. Это обеспечит более высокую точность измерения расстояний. Автоматически окно сканирования с такими же 2 83582012.06.30 координатами формируется и на втором снимке. Затем в процессоре осуществляется сканирование одного окна относительно другого по горизонтали и вертикали, при этом вычисляется значение двухмерной нормированной корреляционной функции между выделенными изображениями в соответствии с выражениями,где 1 - сигнал окна сканирования первого изображения 2 - сигнал окна сканирования второго изображения ,- размер сканирующего окна по горизонтали и вертикали 1, 2 ,- смещение одного изображения относительно другого по горизонтали и вертикали соответственно. По положению максимального значения нормированной корреляционной функции (1) определяют сдвиг между изображениями по вертикали 21. Так как все точки объекта в выделенном окне находятся на одинаковом расстоянии и осуществляется нормировка по величине среднего значения сигнала, то достигается максимальное значение корреляционной функции, и при полном совпадении изображений корреляционная функция (1) будет равна единице. Дальностьдо выделенной области-го объекта определяется из выражения,(3)где- перемещение фотокамеры,- фокусное расстояние фотокамеры. Аналогичным образом определяются расстояниядо всех объектов, попавших в поле зрения фотокамеры. Измеритель расстояний также позволяет измерять высоту и линейные размеры объектов. Это осуществляется следующим образом. Определив значение расстояния до -го объектаи размеры этого объекта на фотоприемной матрицепо горизонтали ипо вертикали, ширина объектаи высотаопределяются из выражений,. Блок процессора с помощью геометрии полученных изображений объектов может также осуществить измерение расстояний между объектами на цифровой фотографии. Корреляционная обработка изображений позволяет определить положение объекта на матрице с точностью лучше одного чувствительного элемента (пикселя). Знать точное значение расстояния между чувствительными элементами фотоприемной матрицы и значение фокуса объектива нет необходимости, так как эти значения можно определить при калибровке системы на точно известном расстоянии. Таким образом, что за счет введения в известное устройство блока перемещения фотокамеры по вертикали обеспечивается возможность измерять расстояния до предметов,расположенных горизонтально, что расширяет функциональные возможности измерителя. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3