專利名稱：一種用于測距的拍攝裝置及測距方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)測距領(lǐng)域，特別涉及一種用于測量距離的拍攝裝置，本發(fā)明還提供了一種測距方法。
背景技術(shù)：
技術(shù)研發(fā)、工業(yè)應(yīng)用和日常應(yīng)用中，精確測量目標(biāo)物體的距離的需求越來越多?，F(xiàn)有光學(xué)測量技術(shù)中常用這兩種方法實(shí)現(xiàn)測距。一種是激光測距儀，激光測距原理是由激光器發(fā)射激光照射物體，通過接受物體表面漫反射的激光信號，計(jì)算激光的傳播·時(shí)間來確定目標(biāo)的距離。這種方法是采用通過計(jì)算介質(zhì)的折返時(shí)間來換算出的距離，由于目標(biāo)物體的形狀不規(guī)則性，對介質(zhì)的吸收反射的不同，故通過對時(shí)間的技術(shù)來得到目標(biāo)物的距離存在很多局限性。另外一種是使用紅外線或可見光結(jié)構(gòu)光線的方法。當(dāng)某種光構(gòu)造的圖案投射到目標(biāo)物體時(shí)，人們可以根據(jù)光線形成圖案的變形情況來測距。例如，當(dāng)很多圓點(diǎn)投射到目標(biāo)物體上時(shí)，圓點(diǎn)的密度可以用來決定距離。圓點(diǎn)越密集，物體的距離就越近。例如，激光測距儀只能測量點(diǎn)對點(diǎn)的單個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的距離。結(jié)構(gòu)光線不能或是很難測量很暗的或無反射性的目標(biāo)物體。并且，目標(biāo)物體的邊緣會打亂投射到其本身的光線圖案，從而導(dǎo)致出錯(cuò)。由于只有一種構(gòu)造的光線可以使用，所以使用這種方法不能測量較長的距離，它的工作范圍受到了限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種用于測距的拍攝裝置，通過布置特殊的光場，分析目標(biāo)物體在該光場下的反射光譜特性，從而達(dá)到測距、定位的目的。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種測距方法，通過布置特殊的光場，分析目標(biāo)物體在該光場下的反射光譜特性，從而達(dá)到測距、定位的目的。本發(fā)明一種用于測距的拍攝裝置的技術(shù)方案為，包括照明模塊、鏡頭組、傳感器模塊和圖像處理單元；所述照明模塊至少包括2種具有不同發(fā)光顏色的發(fā)光器件，不同顏色的光從不同角度照射目標(biāo)物體，同種顏色的光以擴(kuò)散的方式射出；所述鏡頭組包括若干鏡頭，不同鏡頭從不同角度拍攝目標(biāo)物體；所述傳感器模塊將目標(biāo)物體所反射的光信號轉(zhuǎn)換為電信號；所述圖像處理單元預(yù)先記錄有拍攝區(qū)域不同位置的光譜特點(diǎn)，接收目標(biāo)物體的電信號圖像，并對比電信號圖像的光譜特性和預(yù)先記錄的光譜特點(diǎn)，分析出目標(biāo)物體的空間位置。本發(fā)明通過各單色光照射到目標(biāo)物體表面，從而便于攝像頭定焦，由多個(gè)攝像頭拍攝到清晰圖像，再運(yùn)用相應(yīng)的算法算出距離。尤其適用于形狀不規(guī)則或面積比較大的目標(biāo)物體。通過拍攝一副圖像，由圖像中目標(biāo)物體本身各個(gè)點(diǎn)所對應(yīng)的像素亮點(diǎn)來計(jì)算出相對位置。以解決傳統(tǒng)的測距方法每次測量只能測一個(gè)點(diǎn)的位置這種限制。同種顏色的光以擴(kuò)散的方式射出，從而使光照覆蓋拍攝區(qū)域，并形成不同位置的照射強(qiáng)度隨與光源距離變化而變化的趨勢。本發(fā)明采用多鏡頭還具有輔助測距的功能。不同顏色的光照射利于對不同物體或同物體不同部位進(jìn)行標(biāo)記，再利用多個(gè)鏡頭從不同角度拍攝，進(jìn)行測距。優(yōu)選的，所述發(fā)光器件為LED。LED具有顏色單一性好、成本低、可選顏色多 、穩(wěn)定性好，壽命長等優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)選的，所述不同發(fā)光顏色的發(fā)光器件包括紅色、綠色和藍(lán)色的發(fā)光器件。R、G、B三色光是各數(shù)碼領(lǐng)域常用的顏色處理方案，使用R、G、B的搭配，能夠盡量與當(dāng)前市場上的電子處理設(shè)備兼容。優(yōu)選的，所述不同發(fā)光顏色的照明元件分別安裝在不同的單元模塊上，這些單元模塊放在不同的位置對拍攝物體進(jìn)行照射。將不同發(fā)光顏色的照明元件安裝在不同的單元模塊上，有利于組合配置。優(yōu)選的，至少一個(gè)單元模塊位于鏡頭組中間。優(yōu)選的，所述傳感器具有多個(gè)，所有拍攝傳感器組成一個(gè)傳感器平面；所述一個(gè)傳感器對應(yīng)多個(gè)鏡頭或者傳感器和鏡頭對應(yīng)。鏡頭和傳感器既可以采用一一對應(yīng)的方式設(shè)置，還可以采用所有鏡頭對應(yīng)一個(gè)傳感器，多個(gè)鏡頭對應(yīng)一個(gè)傳感器而其余鏡頭各自對應(yīng)一個(gè)傳感器，以及一個(gè)鏡頭對應(yīng)多個(gè)傳感器的設(shè)置方式等等。關(guān)于傳感器和鏡頭的設(shè)置，對應(yīng)方式，取決于后期數(shù)據(jù)處理的需求以及傳感器設(shè)置的需求。其中同一傳感器對應(yīng)多個(gè)鏡頭的方式，有利于簡化傳感器的加工工藝。優(yōu)選的，所有鏡頭排列成一個(gè)鏡頭面，鏡頭面是平直的表面、具有弧度的弧面或是由若干個(gè)平面以一定折角的方式拼接的組合面。從而使鏡頭排列更加緊湊合理。優(yōu)選的，包括RGB信號采集器，傳感器所拍攝得到的圖像數(shù)據(jù)通過RGB信號采集器傳給圖像處理單元。優(yōu)選的，每種發(fā)光顏色的LED具有若干，該LED以面狀陣列方式布置，所述面狀陣列為平面發(fā)光陣列或有利于聚光的弧面發(fā)光陣列。通過使用各種陣列的方式，使LED光照更加均勻，盡量充分滿足高速運(yùn)動目標(biāo)的光照需求。本發(fā)明一種測距方法的技術(shù)方案為，包括照明模塊、鏡頭組、傳感器模塊和圖像處理單元；所述照明模塊能發(fā)射出兩種以上的單色光，所述鏡頭組包括至少兩個(gè)鏡頭，所述圖像處理單元記錄有拍攝區(qū)域在照明模塊照射下不同位置的光譜特點(diǎn)；該方法包括如下步驟步驟一、不同顏色的單色光從不同角度向目標(biāo)物體照射，同種顏色的光以擴(kuò)散的方式射出；步驟二、對目標(biāo)物體進(jìn)行拍攝，傳感器將光信號圖像轉(zhuǎn)換為電信號圖像；步驟三、圖像處理單元接收所述電信號圖像，并對比電信號圖像的光譜特性和預(yù)先記錄的光譜特點(diǎn)，分析出目標(biāo)物體所處的空間位置。本發(fā)明通過各單色光照射到目標(biāo)物體表面，從而便于攝像頭定焦，由多個(gè)攝像頭拍攝到清晰圖像，再運(yùn)用相應(yīng)的算法算出距離。尤其適用于形狀不規(guī)則或面積比較大的目標(biāo)物體。通過拍攝一副圖像，由圖像中目標(biāo)物體本身各個(gè)點(diǎn)所對應(yīng)的像素亮點(diǎn)來計(jì)算出相對位置。以解決傳統(tǒng)的測距方法每次測量只能測一個(gè)點(diǎn)的位置這種限制。同種顏色的光以擴(kuò)散的方式射出，從而使光照覆蓋拍攝區(qū)域，并形成不同位置的照射強(qiáng)度隨與光源距離變化而變化的趨勢。優(yōu)選的，不同顏色的光照射利于對不同物體或同物體不同部位進(jìn)行標(biāo)記，再利用多個(gè)鏡頭從不同角度拍攝，進(jìn)行測距。本發(fā)明采用多鏡頭具有輔助測距的功能。優(yōu)選的，在所述步驟一前還有建立目標(biāo)物體反射特性的步驟，該步驟為，目標(biāo)物體位于已知空間位置，測量該位置的照射光亮度，以及測量目標(biāo)物體在該位置處的反射光亮度，其亮度對比關(guān)系即為目標(biāo)物體的反射特性。優(yōu)選的，所述反射特性用于校準(zhǔn)步驟三中圖像處理單元所接收到的電信號圖像。 優(yōu)選的，所述建立目標(biāo)物體反射特性的步驟時(shí)，目標(biāo)物體自身不發(fā)光狀態(tài)，拍攝環(huán)境為無光環(huán)境。在目標(biāo)物體靜止、環(huán)境黑暗的情況下建立目標(biāo)物體的反射特性，該反射特性更加準(zhǔn)確。優(yōu)選的，包括去模糊步驟，該步驟為，多個(gè)鏡頭從不同角度進(jìn)行拍攝，依據(jù)不同鏡頭所拍攝得到的同一時(shí)間點(diǎn)不同視角的圖像數(shù)據(jù)處理模糊的圖像，或者用于存儲樣本的3D信息。優(yōu)選的，所述圖像處理單元將電信號圖像進(jìn)行算法合成為動態(tài)視頻。優(yōu)選的，圖像處理單元分析電信號圖像中目標(biāo)物體所對應(yīng)各個(gè)像素點(diǎn)的光譜特性，并計(jì)算出各像素點(diǎn)所對應(yīng)空間的相對位置。通過拍攝圖像，由電信號圖像中目標(biāo)物體本身各個(gè)點(diǎn)所對應(yīng)的像素亮點(diǎn)來計(jì)算出其實(shí)際空間的相對位置，以解決傳統(tǒng)的測距方法每次測量只能測一個(gè)點(diǎn)的位置這種限制。優(yōu)選的，所述至少有一種單色光從鏡頭組的中間位置照向目標(biāo)物體。優(yōu)選的，所述發(fā)出的單色光包括紅光、綠光和藍(lán)光。R、G、B三色光是各數(shù)碼領(lǐng)域常用的顏色處理方案，使用R、G、B的搭配，能夠盡量與當(dāng)前市場上的電子處理設(shè)備兼容。優(yōu)選的，包括RGB信號采集器，拍攝到的電信號圖像經(jīng)由RGB信號采集器傳送給圖像處理單元。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例拍攝裝置的框架連接示意2為本發(fā)明實(shí)施例拍攝裝置的整體結(jié)構(gòu)示意3為本發(fā)明實(shí)施例拍攝裝置的鏡頭組結(jié)構(gòu)示意4為本發(fā)明實(shí)施例拍攝裝置的LED光源模塊示意5為本發(fā)明實(shí)施例拍攝裝置的鏡頭與傳感器布置關(guān)系示意6為本發(fā)明實(shí)施例一種測距方法的原理7為本發(fā)明實(shí)施例多鏡頭測距的原理圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實(shí)施例作進(jìn)一步說明
如圖I和圖2所示，一種用于測距的拍攝裝置，包括鏡頭組I、傳感器模塊3、照明模塊2和圖像處理單元5。所述鏡頭組I包括多個(gè)鏡頭，多個(gè)鏡頭協(xié)同工作可以提高圖像的清晰度。所有攝像鏡頭排列成一個(gè)鏡頭面，鏡頭面可以是平直的表面，還可以是具有弧度的弧面，還可以是由若干個(gè)平面以具有一定折角的方式拼接的組合面，根據(jù)所需拍攝的目標(biāo)物體的具體情況而定。攝像鏡頭之間可以緊密排列也可以具有一定空隙，只要形成一個(gè)鏡頭面即可。多個(gè)鏡頭通過一體成型方式或拼接方式固定成一個(gè)鏡頭面。采用多鏡頭，因?yàn)椴煌溺R頭的視角不同，還可以對不同的顏色的標(biāo)記進(jìn)行測距。本實(shí)施例中，包括四個(gè)鏡頭，該四個(gè)鏡頭呈矩的方式排列，即矩形排列；每兩個(gè)鏡頭通過一體成型方式或拼接方式固定連接，而形成一個(gè)鏡頭模塊。如圖3所示，兩個(gè)鏡頭通過一體成型方式固定連接，呈上下排列。 在其他實(shí)施例中，所述攝像鏡頭還可以是兩個(gè)，呈上下排列，或三個(gè)，成三角形排列，以及四個(gè)以上。所述傳感器模塊3包括若干傳感器,本實(shí)施例中,傳感器的數(shù)量與鏡頭數(shù)量一致，傳感器和鏡頭之間為一一對應(yīng)的關(guān)系。所有傳感器組成一個(gè)傳感器面，每個(gè)鏡頭對應(yīng)一個(gè)獨(dú)立的傳感器，便于傳感器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。常用的傳感器有CCD、CMOS等拍攝傳感器。如圖5所示，為鏡頭和傳感器之間的布置示意圖，鏡頭與物體之間的距離為P，像鏡頭的直徑寬度為d，鏡頭與傳感器之間的距離為μ。物像經(jīng)過鏡頭后投射在傳感器上，傳感器記錄該物像，使之從光信號轉(zhuǎn)換為方便處理的電信號，得到拍攝的圖像。在其他實(shí)施例中，鏡頭和傳感器可以不采用一一對應(yīng)的方式設(shè)置，如所有鏡頭對應(yīng)一個(gè)傳感器，多個(gè)鏡頭對應(yīng)一個(gè)傳感器而其余鏡頭各自對應(yīng)一個(gè)傳感器，以及一個(gè)鏡頭對應(yīng)多個(gè)傳感器等等。關(guān)于傳感器和鏡頭的設(shè)置，對應(yīng)方式，取決于后期數(shù)據(jù)處理的需求以及傳感器設(shè)置的需求。其中同一傳感器對應(yīng)多個(gè)攝像鏡頭的方式，有利于簡化拍攝傳感器的加工工藝。所述照明模塊2能夠發(fā)射出兩種以上的單色光，各單色光的波長不同。在實(shí)際應(yīng)用中，通常只有激光是近乎絕對的單一波長(如選用激光器，須利用透鏡系統(tǒng)分散激光束，使激光從不同角度輻射出去)；而其他照明元件，如LED，所發(fā)出的單色光通常是指波長范圍很小的單色光，選擇此類照明元件時(shí)，各單色光的波長范圍不能有重疊。照明模塊2所發(fā)出的各單色光從不同角度照向拍攝物體。一種優(yōu)選的方案是，不同發(fā)光顏色的照明元件分別安裝在不同的單元模塊上，這些單元模塊放在不同的位置對拍攝物體進(jìn)行照射；每個(gè)單元模塊的單色光從不同角度出射，以覆蓋一個(gè)較大的照射區(qū)域。且，至少有一個(gè)單元模塊放在鏡頭陣列之間，其他單元模塊位置對稱、并以一定的角度排列在攝像頭組兩邊的位置。在本實(shí)施例中，照明模塊2使用了 LED作為發(fā)光元件。近年來，LED(發(fā)光二極管)的發(fā)展非常迅速，日常及工業(yè)應(yīng)用越來越普及，使得它降低了生產(chǎn)成本并提高了性能；而且LED光源的效率非常高、顏色的配置很多，具有快速響應(yīng)的被控性；還具有綠色、環(huán)保、節(jié)能、壽命長的特點(diǎn)。LED照明模塊2選擇R (紅色)、G (綠色)、B (藍(lán)色)三種LED發(fā)光元件，為增加亮度以滿足遠(yuǎn)距離對光照亮度的要求，每種顏色的LED具有若干個(gè)，以陣列的形式分別集成在三個(gè)單元模塊上，綠色單元模塊放在鏡頭陣列的中間的位置，紅色和藍(lán)色單元模塊對稱放在鏡頭組I兩邊。對于遠(yuǎn)距離的測距拍攝，也可以配置為分散的光源系統(tǒng)。同種顏色的LED發(fā)光元件有序地排列集成在一起，可以是集成在同一平面內(nèi)，也可以集成為帶弧度的有利于聚光的發(fā)光面。如圖4所示，同種顏色的LED發(fā)光元件以陣列的方式集成在一個(gè)單元模塊上。在其他實(shí)施例中，還可以采用其他的顏色，如紫、黃、青等；還可以使用兩種顏色的組合，如藍(lán)、黃組合，青、紅組合，紫、綠組合等。目前，在數(shù)字圖像處理方面，使用較多的是R、G、B的組合，且R、G、B的LED產(chǎn)品也比較常見，價(jià)格低，發(fā)光質(zhì)量好，故而本實(shí)施例選擇采用R、G、B的優(yōu)選組合方式。照明模塊2與攝像頭組可以在同一平面內(nèi)，也可以不在同一平面內(nèi)。照明模塊2 的照射角度按照實(shí)際測距的目標(biāo)物體的大小和距離來決定，以能夠照射到物體并形成各種顏色的區(qū)域?yàn)樽罱K目的，即，使目標(biāo)物體處于各種顏色光同時(shí)照射到的區(qū)域之內(nèi)。由于各不同發(fā)光顏色的單元模塊，所發(fā)出的光是以分散輻射的方式發(fā)射出去的，例如呈扇形射出，因而在其照射方向上，隨著距離的變化，某一點(diǎn)位置的照度發(fā)生變化，同一物體在不同距離的位置處的反射光的亮度也不同。由于不同發(fā)光的單元模塊是從不同角度照射的，物體處于不同的光場變化區(qū)域內(nèi)，所反射回來的光具有不同光譜特點(diǎn)，提前記錄不同位置的光譜特點(diǎn)，將此時(shí)的物體拍攝下來，分析其光譜特性，對比提前記錄的光譜特點(diǎn)，即可計(jì)算出物體所處的空間位置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)測距等各種目的。所述圖像處理單元5預(yù)先記錄不同位置的光譜特點(diǎn)，并分析物體的反射光譜特性，對比提前記錄的光譜特點(diǎn)，計(jì)算出物體所處的空間位置。在本實(shí)施例中，還包括RGB信號采集器4。在LED光源的照明下，鏡頭和傳感器拍攝獲取到一副圖像，然后由傳感器將獲取的圖像上傳至RGB信號采集器4，最后將圖像數(shù)據(jù)提交到圖像處理單元5進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。所述圖像處理單元5還可以將RGB信號采集器4中接收的圖像電信息，并進(jìn)行算法合成為動態(tài)視頻，轉(zhuǎn)送到外部計(jì)算機(jī)。所述圖像處理單元5還用于根據(jù)外部控制信號調(diào)節(jié)傳感器、鏡頭的工作狀態(tài)。因?yàn)閳D像處理單元5根據(jù)外部設(shè)備輸入的控制信號調(diào)節(jié)傳感器、鏡頭的工作狀態(tài)，所以使本裝置始終工作在較理想的狀態(tài)，保證采集和輸出的動態(tài)視頻信號準(zhǔn)確。圖I和圖2中所示，編號為6的裝置為開關(guān)裝置，7為數(shù)據(jù)線。本實(shí)施例通過LED各色光源照射到目標(biāo)物體表面，從而便于攝像頭定焦，由多個(gè)攝像頭拍攝到清晰圖像，再運(yùn)用相應(yīng)的算法算出距離。尤其適用于形狀不規(guī)則或面積比較大的目標(biāo)物體。通過拍攝一副圖像，由圖像中目標(biāo)物體本身各個(gè)點(diǎn)的像素亮點(diǎn)來計(jì)算出相對位置。以解決傳統(tǒng)的測距方法每次測量只能測一個(gè)點(diǎn)的位置這種限制。圖6所示為本發(fā)明具體實(shí)施例測距方法的原理示意圖按照要進(jìn)行距離測量的目標(biāo)物體的大概距離調(diào)整好LED各色光源單元模塊的位置。對于距離較近的物體8或可見表面積較小的物體，可以采取集中地布置光源的方式；對于距離較遠(yuǎn)的物體9或可見表面積較大的物體，就要采用分散地布置光源的方式。無論采用何種布置光源的方式，最終都需要在目標(biāo)物體表面形成攝像頭可捕捉到的各色光源形成的色譜圖案。
對表面形成色譜圖案的目標(biāo)物體進(jìn)行拍照，將圖片經(jīng)由傳感器送至RGB信號采集器4中。為了增強(qiáng)圖片的清晰度和層次感，多個(gè)鏡頭可以協(xié)同工作。各個(gè)鏡頭的快門同時(shí)動作，拍攝到的圖片也經(jīng)由傳感器送至RGB信號采集器4中。將RGB信號采集器4中的圖像送入到圖像處理單元5中進(jìn)行處理，根據(jù)獲取的圖片中的色譜圖案，通過算法計(jì)算出目標(biāo)物體各點(diǎn)的位置距離。目標(biāo)物體的表面需是半反射性的，自然界的大多數(shù)物體都是這種性質(zhì)的，例如，金屬、衣服、木頭、塑料、建筑材料等等。綜上，本實(shí)施例的測距方法包括如下步驟步驟一、不同顏色的單色光從不同角度向目標(biāo)物體照射，各單色光呈扇形照向目 標(biāo)物體。步驟二、對目標(biāo)物體進(jìn)行拍攝，傳感器將光信號圖像轉(zhuǎn)換為電信號圖像，步驟三、圖像處理單元5接收所述電信號圖像，并對比電信號圖像的光譜特性和預(yù)先記錄的光譜特點(diǎn)，分析出目標(biāo)物體所處的空間位置。圖像處理單元5分析電信號圖像中目標(biāo)物體所對應(yīng)各個(gè)像素點(diǎn)的光譜特性，并計(jì)算出各像素點(diǎn)所對應(yīng)空間的相對位置。在所述步驟一前還有建立目標(biāo)物體反射特性的步驟，該步驟為，目標(biāo)物體位于已知空間位置，測量該位置的照射光亮度，以及測量目標(biāo)物體在該位置處的反射光亮度，其亮度對比關(guān)系即為目標(biāo)物體的反射特性。所述反射特性用于校準(zhǔn)步驟三中圖像處理單元所接收到的電信號圖像。建立目標(biāo)物體反射特性的步驟時(shí)，目標(biāo)物體自身不發(fā)光狀態(tài)，拍攝環(huán)境為無光環(huán)境。在目標(biāo)物體靜止、環(huán)境黑暗的情況下建立目標(biāo)物體的反射特性，該反射特性更加準(zhǔn)確。本實(shí)施例測距方法還包括去模糊步驟，該步驟為，多個(gè)鏡頭從不同角度進(jìn)行拍攝，依據(jù)不同鏡頭和傳感器所拍攝得到的同一時(shí)間點(diǎn)不同視角的圖像數(shù)據(jù)處理模糊的圖像，或者用于存儲樣本的3D信息。通過拍攝圖像，由電信號圖像中目標(biāo)物體本身各個(gè)點(diǎn)所對應(yīng)的像素亮點(diǎn)來計(jì)算出其實(shí)際空間的相對位置，以解決傳統(tǒng)的測距方法每次測量只能測一個(gè)點(diǎn)的位置這種限制。所述至少有一種單色光從鏡頭組的中間位置照向目標(biāo)物體。所述發(fā)出的單色光包括紅光、綠光和藍(lán)光。R、G、B三色光是各數(shù)碼領(lǐng)域常用的顏色處理方案，使用R、G、B的搭配，能夠盡量與當(dāng)前市場上的電子處理設(shè)備兼容。采用多鏡頭，因?yàn)椴煌溺R頭的視角不同，還可以對不同的顏色的標(biāo)記進(jìn)行測距。圖6是利用LED照明模塊2和鏡頭測距方法的鏡頭布置示意圖；它說明了當(dāng)距離改變，目標(biāo)物體上的光線色譜也會隨之改變。此光線色譜有兩種用途一個(gè)是標(biāo)定目標(biāo)物體的距離，另一個(gè)用途是作為攝像頭可以捕捉到的標(biāo)識點(diǎn)，以便于進(jìn)行立體感的距離測量。對于第一種用途，顏色的色譜圖案可以投射到空間，在真正進(jìn)行測距之前，這種彩色色譜可以被標(biāo)準(zhǔn)化出來。就像圖6所示，近距離的目標(biāo)物體8從頂端到底部具有R(紅色)，G (綠色)，B (藍(lán)色)三種顏色的排列；遠(yuǎn)距離的目標(biāo)物體9從頂端到底部具有B (藍(lán)色)，G (綠色)，R(紅色)三種顏色的排列。對于第二種用途，多種顏色的色譜圖案可以用于立體測距。使用越多的顏色光譜圖案，測距就會越精確。通常來說，顏色的光譜圖案的使用是沒有限制的。上述色譜圖案具體體現(xiàn)為光譜特點(diǎn)、光譜特性、光譜曲線等。
利用了兩個(gè)鏡頭或多鏡頭獲得目標(biāo)與鏡頭間的距離D的原理，如圖7所示兩個(gè)鏡頭(SI和S2)為例，目標(biāo)被LED所照射成C0、C1、C2、C3等顏色。目標(biāo)點(diǎn)01被照明成顏色Cl和C2的中間色，兩個(gè)鏡頭的中心與目標(biāo)點(diǎn)01形成一個(gè)任意的三角形，兩個(gè)鏡頭中心的距離L已知的，兩個(gè)角度a、b通過測量可獲得，則可以算出三角形的其余兩邊，即距離Dl可以計(jì)算。對于目標(biāo)點(diǎn)02而言，則被照明C4和C5的中間 色，兩個(gè)角度c、d通過測量可容易地獲得，距離D2也可以同樣的計(jì)算得到。根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實(shí)施方式進(jìn)行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式
，對本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于測距的拍攝裝置，其特征在于包括照明模塊、鏡頭組、傳感器模塊和圖像處理單元； 所述照明模塊至少包括2種具有不同發(fā)光顏色的發(fā)光器件，不同顏色的光從不同角度照射目標(biāo)物體，同種顏色的光以擴(kuò)散的方式射出； 所述鏡頭組包括若干鏡頭，不同鏡頭從不同角度拍攝目標(biāo)物體；所述傳感器模塊將目標(biāo)物體所反射的光信號轉(zhuǎn)換為電信號； 所述圖像處理單元預(yù)先記錄有拍攝區(qū)域不同位置的光譜特點(diǎn)，接收目標(biāo)物體的電信號圖像，并對比電信號圖像的光譜特性和預(yù)先記錄的光譜特點(diǎn)，分析出目標(biāo)物體的空間位置。
2.按照權(quán)利要求I所述的拍攝裝置，其特征在于所述不同發(fā)光顏色的發(fā)光器件包括紅色、綠色和藍(lán)色的發(fā)光器件。
3.按照權(quán)利要求I所述的拍攝裝置，其特征在于所述不同發(fā)光顏色的照明元件分別安裝在不同的單元模塊上，這些單元模塊放在不同的位置對拍攝物體進(jìn)行照射。
4.按照權(quán)利要求3所述的拍攝裝置，其特征在于至少一個(gè)單元模塊位于鏡頭組中間。
5.按照權(quán)利要求I所述的拍攝裝置，其特征在于所述傳感器具有多個(gè)，所有拍攝傳感器組成一個(gè)傳感器平面；所述一個(gè)傳感器對應(yīng)多個(gè)鏡頭或者傳感器和鏡頭一一對應(yīng)。
6.按照權(quán)利要求I所述的拍攝裝置，其特征在于所有鏡頭排列成一個(gè)鏡頭面，鏡頭面是平直的表面、具有弧度的弧面或是由若干個(gè)平面以一定折角的方式拼接的組合面。
7.按照權(quán)利要求I所述的拍攝裝置，其特征在于包括RGB信號采集器，傳感器所拍攝得到的圖像數(shù)據(jù)通過RGB信號采集器傳給圖像處理單元。
8.按照權(quán)利要求I所述的拍攝裝置，其特征在于所述發(fā)光器件為LED。
9.按照權(quán)利要求8所述的拍攝裝置，其特征在于每種發(fā)光顏色的LED具有若干，該LED以面狀陣列方式布置，所述面狀陣列為平面發(fā)光陣列或有利于聚光的弧面發(fā)光陣列。
10.一種測距方法，其特征在于包括照明模塊、鏡頭組、傳感器模塊和圖像處理單元；所述照明模塊能發(fā)射出兩種以上的單色光，所述鏡頭組包括至少兩個(gè)鏡頭，所述圖像處理單元記錄有拍攝區(qū)域在照明模塊照射下不同位置的光譜特點(diǎn)； 該方法包括如下步驟 步驟一、不同顏色的單色光從不同角度向目標(biāo)物體照射，同種顏色的光以擴(kuò)散的方式射出； 步驟二、對目標(biāo)物體進(jìn)行拍攝，傳感器將光信號圖像轉(zhuǎn)換為電信號圖像； 步驟三、圖像處理單元接收所述電信號圖像，并對比電信號圖像的光譜特性和預(yù)先記錄的光譜特點(diǎn)，分析出目標(biāo)物體所處的空間位置。
11.按照權(quán)利要求10所述的測距方法，其特征在于在所述步驟一前還有建立目標(biāo)物體反射特性的步驟，該步驟為，目標(biāo)物體位于已知空間位置，測量該位置的照射光亮度，以及測量目標(biāo)物體在該位置處的反射光亮度，其亮度對比關(guān)系即為目標(biāo)物體的反射特性。
12.按照權(quán)利要求11所述的測距方法，其特征在于所述反射特性用于校準(zhǔn)步驟三中圖像處理單元所接收到的電信號圖像。
13.按照權(quán)利要求11所述的測距方法，其特征在于所述建立目標(biāo)物體反射特性的步驟時(shí)，目標(biāo)物體自身不發(fā)光狀態(tài)，拍攝環(huán)境為無光環(huán)境。
14.按照權(quán)利要求10所述的測距方法，其特征在于包括去模糊步驟，該步驟為，多個(gè)鏡頭從不同角度進(jìn)行拍攝，依據(jù)不同鏡頭所拍攝得到的同一時(shí)間點(diǎn)不同視角的圖像數(shù)據(jù)處理模糊的圖像，或者用于存儲樣本的3D信息。
15.按照權(quán)利要求10所述的測距方法，其特征在于所述圖像處理單元將電信號圖像進(jìn)行算法合成為動態(tài)視頻。
16.按照權(quán)利要求10所述的測距方法，其特征在于圖像處理單元分析電信號圖像中目標(biāo)物體所對應(yīng)各個(gè)像素點(diǎn)的光譜特性，并計(jì)算出各像素點(diǎn)所對應(yīng)空間的相對位置。
17.按照權(quán)利要求10所述的測距方法，其特征在于所述至少有一種單色光從鏡頭組的中間位置照向目標(biāo)物體。
18.按照權(quán)利要求10所述的測距方法，其特征在于所述發(fā)出的單色光包括紅光、綠光和藍(lán)光。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于測距的拍攝裝置，包括照明模塊、鏡頭組、傳感器模塊和圖像處理單元。本發(fā)明還公開了一種測距方法，該方法包括如下步驟步驟一、不同顏色的單色光從不同角度向目標(biāo)物體照射同種顏色的光以擴(kuò)散的方式射出；步驟二、對目標(biāo)物體進(jìn)行拍攝，傳感器將光信號圖像轉(zhuǎn)換為電信號圖像；步驟三、圖像處理單元接收所述電信號圖像，并對比電信號圖像的光譜特性和預(yù)先記錄的光譜特點(diǎn)，分析出目標(biāo)物體所處的空間位置。本發(fā)明通過各單色光照射到目標(biāo)物體表面，通過拍攝一副圖像，由圖像中目標(biāo)物體本身各個(gè)點(diǎn)所對應(yīng)的像素亮點(diǎn)來計(jì)算出相對位置。以解決傳統(tǒng)的測距方法每次測量只能測一個(gè)點(diǎn)的位置這種限制。
文檔編號G01C3/00GK102865849SQ20121040256
公開日2013年1月9日 申請日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者于燕斌 申請人:廣州市盛光微電子有限公司