專利名稱：利用相機(jī)拍攝的照片進(jìn)行測距的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于工程測量領(lǐng)域，涉及一套能夠利用照片快速簡單測量距離的裝置，尤其適用于室外環(huán)境測量條件。
背景技術(shù)：
日常生活中，對于測量精度要求不是太高的情況下，通常使用卷尺測量。對于幾米左右的距離，卷尺能夠滿足一般的測量需求，但是對于幾十米或幾百米的距離，或者在待測距離中間有遮擋物以及其他障礙時(shí)，同時(shí)一般使用的卷尺長度在2-5m左右，這樣使用卷尺的測量效率就會(huì)非常低或者難以實(shí)現(xiàn)測量。而在工程實(shí)際中常用的測繪儀器其使用過程復(fù)雜，不便于攜帶使用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用相機(jī)拍攝的照片進(jìn)行測距的裝置，該測量裝置能快速測出幾十米或者幾百米量級(jí)待測距離，并且其測量精度能夠滿足一般測量需要。為解決以上技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:一種利用相機(jī)拍攝的照片進(jìn)行測距的裝置，包括圖像采集裝置以及與圖像采集裝置相連并對所述圖像的尺 寸數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以獲得待測距離的數(shù)據(jù)處理裝置，所述圖像采集裝置包括豎直地固定在地面上的參照物以及獲取參照物圖像的數(shù)碼相機(jī)，所述數(shù)碼相機(jī)通過三角架固定在地面上，所述數(shù)碼相機(jī)與參照物相距一定距離并保證數(shù)碼相機(jī)獲取參照物的全部圖像，所述參照物位于待測距離的一個(gè)端部。作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，所述數(shù)碼相機(jī)的鏡頭平視所述待測物。作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，所述參照物為具有已知高度的物件。作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，所述參照物為塔尺。作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，所述塔尺為鋁合金塔尺。本實(shí)用新型利用相機(jī)拍攝的照片進(jìn)行測距的裝置至少具有以下優(yōu)點(diǎn):本實(shí)用新型裝置通過反復(fù)試驗(yàn)，可以獲取數(shù)碼相機(jī)的比例系數(shù)，然后通過成像原理并結(jié)合數(shù)碼相機(jī)的比例系數(shù)，這樣，只要在待測距離的一端放置一個(gè)待測物，即可輕易得知未知距離，即使未知距離的某一位置放置有遮擋物，測距也不受影響。

圖1是本實(shí)用新型的具體操作步驟的流程圖。圖2是相機(jī)比例系數(shù)Ktl標(biāo)定過程示意圖。圖中，①數(shù)碼相機(jī)、②三腳架。圖3是本實(shí)用新型距離測量裝置示意圖。
具體實(shí)施方式
[0014]
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型利用相機(jī)拍攝的照片進(jìn)行測距的裝置做詳細(xì)描述:本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:利用小孔成像原理、凸透鏡成
像原理、相似三角形特性，提出了測量距離公式為待測距離，I11為待測物的實(shí)
際高度，h2為數(shù)碼相機(jī)中待測物的圖像高度，K0為數(shù)碼相機(jī)的比例系數(shù)，其關(guān)鍵是獲得準(zhǔn)確的比例系數(shù)I。通過已知距離對定高物體進(jìn)行多次拍攝，通過上述公式反算出比例系數(shù)Ktl的平均值，相當(dāng)于測量參數(shù)的標(biāo)定過程。得到Ktl后，即可得到待測距離。本實(shí)用新型裝置，包括圖像采集裝置以及與圖像采集裝置相連并對所述圖像的尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以獲得待測距離的數(shù)據(jù)處理裝置，所述圖像采集裝置包括豎直地固定在地面上的參照物以及獲取參照物圖像的數(shù)碼相機(jī)，所述數(shù)碼相機(jī)通過三角架固定在地面上，所述數(shù)碼相機(jī)與參照物相距一定距離并保證數(shù)碼相機(jī)獲取參照物的全部圖像，所述參照物位于待測距離的一個(gè)端部。本實(shí)用新型的主要操作流程:相機(jī)比例系數(shù)Ktl標(biāo)定和實(shí)際距離測量兩個(gè)部分，具體操作步驟如圖1，使用的測量裝置主要包括I個(gè)數(shù)碼相機(jī)I (配有三腳架2)、1把卷尺、I把鋁合金塔尺。由于在進(jìn)行實(shí)際距離測量時(shí)需要確定所用數(shù)碼相機(jī)的比例系數(shù)Ktl,因此要先進(jìn)行相機(jī)比例系數(shù)Ktl的標(biāo)定過程，若已經(jīng)確定所用相機(jī)的Ktl值，則可以直接省略標(biāo)定過程，直接進(jìn)行實(shí)際距離的測量。比例系數(shù)K。標(biāo)定過程主要包括:第一步，根據(jù)圖2布置標(biāo)定實(shí)驗(yàn)場景，鋁合金塔尺作為已知高度，使用的已知高度包括4m和5m。首先將塔尺固定在b=4m高度，豎直立于室外空曠處，從塔尺底部沿某方向依次用卷尺測量出并標(biāo)記4m、6m、8m、10m、12m的距離位置，作為圖像采集的觀測位置，SPd=4m，c=2m。
第二步，進(jìn)行圖像采集，首先進(jìn)行4m距離的測量，將數(shù)碼相機(jī)固定在三腳架上，將三腳架置于上一步中標(biāo)記的位置處，確保相機(jī)鏡頭與塔尺的距離為標(biāo)記距離。調(diào)節(jié)三腳架高度使相機(jī)能夠拍攝到塔尺的全長，同時(shí)保證相機(jī)鏡頭平視塔尺，避免出現(xiàn)俯拍或者仰拍塔尺情況。然后調(diào)節(jié)相機(jī)焦距，保證能夠清晰得到塔尺的圖像，實(shí)驗(yàn)者可以在圖像上辨識(shí)出塔尺兩端。當(dāng)滿足上述條件后，可以進(jìn)行圖像采集，確認(rèn)圖像保存在相機(jī)后，按照上述要求進(jìn)行下一個(gè)測量距離的圖像采集，最終獲得4m已知高度下的5個(gè)標(biāo)記距離位置的圖像。重復(fù)進(jìn)行上述過程，最終獲得三組測量圖像數(shù)據(jù)。第三步，將塔尺高度調(diào)整并固定到a=5m高度，同第一步豎直立于室外空曠處，從塔尺底部沿某方向依次用卷尺測量出并標(biāo)記6m、8m、10m、12m和14m的距離位置，作為圖像采集的觀測位置。第四步，進(jìn)行圖像采集，首先進(jìn)行6m距離的測量，隨后類似于第二步最終得到三組測量圖像數(shù)據(jù)。第五步，將上述測量數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元對每個(gè)高度下的每個(gè)測量距離的三組長度值取平均值得到L，同時(shí)將塔尺高度即物體高度H和拍攝距離D帶入計(jì)
算公式:Ko=D'J-，依次對每個(gè)高度下的所有距離位置的測量圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到所對
應(yīng)的Ktl值。這樣處理后得到了 10個(gè)Ktl值，求平均值后得到新的Ktl值。[0024]第六步，反算驗(yàn)證Ktl值。令拍攝距離D為未知量，利用公式.$反求拍攝距離
D0,于是可以得到D°的誤差:誤差W= ID0-D I /D，依次得到每個(gè)高度下的每個(gè)距離下的誤差W，計(jì)算W的平均值，當(dāng)W的平均值小于或者等于5%時(shí)，認(rèn)為該Ktl值是可靠的，可以應(yīng)用于后面的實(shí)際測量實(shí)驗(yàn)。否則需要重新進(jìn)行標(biāo)定過程，直至滿足W的平均值小于或者等于5%的條件。實(shí)際距離的測量過程主要包括以下步驟:第一步，選取待測物。根據(jù)所測量距離一端選取已知高度或者可估高度的待測物，保證該物體能夠清晰的在圖像中成像。第二步，布置相機(jī)和三腳架，觀測者將相機(jī)和三腳架置于所測距離的另一端，如圖3所示。第三步，采集圖像。調(diào)節(jié)三腳架高度使相機(jī)能夠拍攝到整個(gè)待測物，同時(shí)保證相機(jī)鏡頭平視該待測物，避免出現(xiàn)俯拍或者仰拍情況。調(diào)節(jié)相機(jī)焦距，保證能夠清晰得到待測物的圖像，然后采集圖像。第四步， 測量相機(jī)屏幕上的成像高度。為了提高精度可以多次測量求平均值。第五步，根據(jù)公式即可得到待測距離，實(shí)現(xiàn)了利用相機(jī)拍攝的照片簡單測量距離。本實(shí)用新型的有益效果是，可以在實(shí)現(xiàn)能夠快速的簡單測量幾十米或者幾百米量級(jí)的距離，所使用的主要測量工具為數(shù)碼相機(jī)和游標(biāo)卡尺，受測量環(huán)境的限制較少，測量流程簡單。以上所述僅為本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，不是全部或唯一的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本實(shí)用新型說明書而對本實(shí)用新型技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求1.利用相機(jī)拍攝的照片進(jìn)行測距的裝置，其特征在于:包括圖像采集裝置以及與圖像采集裝置相連并對所述圖像的尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以獲得待測距離的數(shù)據(jù)處理裝置，所述圖像采集裝置包括豎直地固定在地面上的參照物以及獲取參照物圖像的數(shù)碼相機(jī)，所述數(shù)碼相機(jī)通過三角架固定在地面上，所述數(shù)碼相機(jī)與參照物相距一定距離并保證數(shù)碼相機(jī)獲取參照物的全部圖像，所述參照物位于待測距離的一個(gè)端部。
2.如權(quán)利要求1所述的一種利用相機(jī)拍攝的照片進(jìn)行測距的裝置，其特征在于:所述數(shù)碼相機(jī)的鏡頭平視所述參照物。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種利用相機(jī)拍攝的照片進(jìn)行測距的裝置，其特征在于:所述參照物為具有已知高度的物件。
4.如權(quán)利要求3所述的一種利用相機(jī)拍攝的照片進(jìn)行測距的裝置，其特征在于:所述參照物為塔尺。
5.如權(quán)利要求4所述的一種利用相機(jī)拍攝的照片進(jìn)行測距的裝置，其特征在于:所述塔尺為鋁合金塔尺?！?br> 專利摘要本實(shí)用新型提供了一種利用相機(jī)拍攝的照片進(jìn)行測距的裝置，包括圖像采集裝置以及與圖像采集裝置相連并對所述圖像的尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以獲得待測距離的數(shù)據(jù)處理裝置，所述圖像采集裝置包括豎直地固定在地面上的參照物以及獲取參照物圖像的數(shù)碼相機(jī)，所述數(shù)碼相機(jī)通過三角架固定在地面上，所述數(shù)碼相機(jī)與參照物相距一定距離并保證數(shù)碼相機(jī)獲取參照物的全部圖像，所述參照物位于待測距離的一個(gè)端部。本實(shí)用新型裝置，可輕易得知未知距離，即使未知距離的某一位置放置有遮擋物，測距也不受影響。
文檔編號(hào)G01C3/00GK203100724SQ201320044698
公開日2013年7月31日 申請日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月28日
發(fā)明者梁浚哲 申請人:梁晉