Измеритель расстояний на цифровой фотокамере для криминалистических экспертиз

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЬ РАССТОЯНИЙ НА ЦИФРОВОЙ ФОТОКАМЕРЕ ДЛЯ КРИМИНАЛИСТИЧЕСКИХ ЭКСПЕРТИЗ(71) Заявители Козлов Владимир Леонидович Мороз Игорь Анатольевич Рубис Александр Сергеевич(72) Авторы Козлов Владимир Леонидович Мороз Игорь Анатольевич Рубис Александр Сергеевич(73) Патентообладатели Козлов Владимир Леонидович Мороз Игорь Анатольевич Рубис Александр Сергеевич(57) Измеритель расстояний на цифровой фотокамере для криминалистических экспертиз,содержащий цифровую фотокамеру, соединенную с контроллером, и процессор, соединенный с блоком индикации, отличающийся тем, что в него введен блок компенсации параллакса, вход которого соединен с контроллером, а выход - с процессором, а в качестве цифровой фотокамеры использована стереофотокамера, при этом в блоке процессора дальностьдо выделенной области -го объекта определена из выражения,где- расстояние между объективами стереофотокамеры,- сдвиг между изображениями стереофотокамеры,- фокусное расстояние объективов а высотаи ширина-го объекта определены из выражений,,где ,- размеры объекта на фотоприемной матрице по горизонтали и вертикали соответственно.(56) 1. Патент РФ 2381521, МПК 01 11/00, 2009. 2. Патент 5432594, МПК 01 3/00, 1995. Полезная модель относится к области информационно-измерительных систем и предназначается для измерения расстояний и линейных размеров объектов по их цифровым фотографическим изображениям при проведении криминалистических экспертиз. Известен способ измерения дальности и линейных размеров объектов по их телевизионным изображениям 1, основанный на формировании двух ТВ-изображений с помощью ТВ-камер, разнесенных между собой на известное расстояние. Недостатком такой системы является неудобство в использовании и невысокая точность измерений. Наиболее близким к предлагаемому устройству является измеритель расстояний 2,содержащий две цифровые фотокамеры, соединенные с блоком процессора и блоком индикации. 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 сложность в эксплуатации при проведении криминалистических экспертиз. Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в упрощении измерителя и обеспечении возможности его использования для проведения криминалистических экспертиз. Поставленная задача решается путем того, что в измеритель расстояний на цифровой фотокамере, содержащий цифровую фотокамеру, соединенную с контроллером, и процессор, соединенный с блоком индикации, введен блок компенсации параллакса, вход которого соединен с контроллером, а выход - с процессором а в качестве цифровой фотокамеры использована стереофотокамера, при этом в блоке процессора дальностьдо выделенной области -го объекта определена из выражения,где- расстояние между объективами стереофотокамеры,- сдвиг между изображениями стереофотокамеры,- фокусное расстояние объективов а высотаи ширина-го объекта определены из выражений,,где ,- размеры объекта на фотоприемной матрице по горизонтали и вертикали соответственно. Свойство, появляющееся у заявляемого объекта, - это упрощение конструкции измерителя и обеспечение возможности его использования для проведения криминалистических экспертиз, обусловленное тем, что вместо использования двух фотокамер,разнесенных в пространстве на определенное расстояние, используется одна стереофотокамера и осуществляется компенсация возникающего при этом параллакса. Сущность полезной модели поясняется с помощью чертежа, на котором представлена функциональная схема измерителя расстояний на цифровой стереофотокамере. Устройство содержит измеряемый объект 1, цифровую стереофотокамеру 2, состоящую из двух линз 3 и двух фотоприемных матриц 4, контроллер 5, блок компенсации параллакса 6,процессор 7, блок индикации 8. Измеритель расстояний работает следующим образом. С помощью цифровой стереофотокамеры на фотоприемных матрицах 4 формируются два цифровых изображения измеряемых объектов. Для проведения измерения расстояний по методике, аналогичной 2,необходимо, чтобы оптические оси фотокамер были параллельны. В современных стерео 2 85722012.10.30 фотокамерах для получения лучшего стереоскопического эффекта оптические оси объективов не параллельны, а сходятся на расстоянии 1,5-2 метра. Для устранения погрешности, обусловленной этой причиной, в устройство введен блок компенсации параллакса 6,который работает следующим образом. В случае сдвига оптических осей объективов фотокамеры на угол , при определении сдвига между изображениями х будет присутствовать постоянная погрешность п, обусловленная этим фактором, равная(1) п,где п - сдвиг положения объектов на фотоприемных матрицах, обусловленный непараллельностью осей объективов (параллакс),- фокусное расстояние объективов фотокамеры. Так как в приведенной формуле отсутствует расстояние до объекта, то сдвиг п будет одинаков для всех объектов, одновременно попадающих в поле зрения фотокамеры. Величина п определяется в блоке компенсации параллакса при калибровке по объекту,находящемуся на известном расстоянии, и учитывается в процессоре при вычислении расстояний. Полученные два цифровых изображения одних и тех же объектов поступают в процессор, где производится измерение расстояний по следующему алгоритму. На первом изображении формируется окно сканирования с изображением измеряемого объекта. Автоматически окно сканирования с такими же координатами формируется и на втором снимке. Затем осуществляется сканирование одного окна относительно другого по горизонтали и вертикали, при этом вычисляется значение двухмерной нормированной корреляционной функции между выделенными изображениями в соответствии с выражением(1 (, )1 )( 2 (п,)2 )(, ) ( , ),,(2) 2 2(1 ( , )1 )( 2 (п,)2 ),, где 1 - сигнал окна сканирования первого изображения 2 - сигнал окна сканирования второго изображения ,- размер сканирующего окна по горизонтали и вертикали соответственно п - параллакс объективов, ,- сдвиг по горизонтали и вертикали соответственно, 1, 2 - средние значения сигнала в первом и втором окне сканирования соответственно 1, 2. Из приведенного выражения следует, что сканирование осуществляется по горизонтали и вертикали, что компенсирует возможное отклонение расположения объективов фотокамеры от горизонтальной линии. По положению максимального значения нормированной корреляционной функции (2) определяют сдвиг между изображениями для -го объекта 21. Так как осуществляется нормировка по величине среднего значения сигнала, то достигается максимальное значение корреляционной функции, и при полном совпадении изображений корреляционная функция (2) будет равна единице. Дальностьдо выделенной области -го объекта определяется из выражения,(3)где- расстояние между объективами стереофотокамеры,- сдвиг между изображениями стереофотокамеры,- фокусное расстояние объективов. 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,. 85722012.10.30 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, за счет использования вместо двух фотокамер, разнесенных в пространстве, одной стереофотокамеры и компенсации возникающего при этом параллакса достигается упрощение измерителя и обеспечивается возможность его использования для проведения криминалистических экспертиз. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4