专利名称：基于激光与摄像机同轴实现的远程测距系统的测距激光点定位方法
技术领域：
本发明涉及基于激光与摄像机同轴实现的远程测距系统的测距激光点定位方法。
背景技术：
远程测距系统采用激光测距与网络视频相结合的方式，实现用户在客户操作端即可观看现场画面，对点选的画面中任意两点间的实际距离进行测定，方便用户在远程对远程测距终端所在地点的任意物体长度、两点距离的测定。实践证明，该系统在工程测量、港口、公路地铁建设测量、农作物长势监管分析、地质安全等方面应用方面具有良好的应用前景。然而，在实际应用中，测距激光点在视频画面中目测定位时，经常出现以下问题，对远程测距系统的正常使用造成了比较大的影响。1)量程较长时，即接近100米时，激光点强度减弱，难于捕捉；2)日照强度过高，即照度过高时，激光点与环境光对比不强烈，难于捕捉。即在使用中存在的激光点不易辨识问题。

发明内容
本发明针对远程测距系统在使用中存在的激光点不易辨识问题，提出了一种基于激光与摄像机同轴实现的远程测距系统的测距激光点定位方法和系统。本发明是通过以下技术方案实现的本发明的基于激光与摄像机同轴实现的远程测距系统的测距激光点定位方法所述的远程测距系统包括如下三部分一、远程测距终端。远程测距终端包括激光与摄像机同轴测距传感器模组、角度传感器、高精度云台、编解码模块、网络模块。激光与摄像机同轴测距传感器模组完成对被测物两端的距离采集；高精度云台完成对激光传感器和一体化摄像机的承载；角度传感器实时传递角度值，角度传感器有多种实现方式，包括在云台上加装光栅编码返回角度，或采用多轴的角度传感器在云台上装载；一体化摄像机完成对被测物的图像采集和激光点的捕捉；网络模块负责将采集到的信息通过互联网发送到控制平台上。远程测距终端可存储测量数据，并可索引视频录像，可将测量值叠加于视频字幕。远程测距终端可直接被测距客户端连接，实现测距功能，亦可提供开发包供第三方应用调用二、中心平台。实现功能包括设备注册、管理功能、控制信令转发、视频转发，测距客户端接入。控制平台可将实时测得的数据进行存储。三、测距客户端。显示远程测距现场传来的视频和数据，控制远程测距终端的云台转向并聚焦需测定的物体，利用鼠标点取画面中所需测量实际距离的两点，测距客户端可显示两点间的实际距离及探头距离该点的实际距离(量程)。测距客户端可通过中心平台控制远程测距终端，亦可不通过中心平台直接连接远程测距终端进行测量。本发明将激光测距传感器替换为激光与摄像机同轴测距传感器模组，如此，测距客户端视频画面中心十字光标交点，可用来定位实际的激光点，利用视频画面中心十字光标交点选取测量起点及终点，最终返回测量结果。激光与摄像机同轴测距传感器模组主要由测距激光发射\接收模块、摄像机、等腰直角棱镜、反射镜及组装结构件组成，测距激光测距传感器放置于棱镜后，使测距激光可穿过棱镜，除测距激光外的放射光可被棱镜斜边反射，并可在通过反射镜发射到摄像机镜头中，结构件调节反射后的画面影像角度及激光测距传感器角度，使画面中心十字光标交点与画面中看到的测距激光中心点重合，并且在变焦后仍然同心，远端反射回的红色激光可顺利通过棱镜回到测距传感器激光接收端。这样，在任意量程上，均可以视频画面中心十字光标交点来标示测距激光的位置。组装结构件用于将红色激光发射\接收模块、摄像机、棱镜、反射镜，调节射出的激光与画面中心点达到同心重合，并实现紧固。与现有技术相比，本发明具有如下本发明采用将测距激光与摄像机入射光同轴的方式，实现利用摄像机画面的中心点对测距激光点标示，测量者可通过摄像机拍摄画面的中心十字光标交点捕捉到测距激光点，并控制摄像机拍摄画面的中心十字光标交点选取测量起点及测量终点进行测量；本发明提高了远程测距系统的性能和使用效果，使远程测距系统的测量距离及精度极大加长，同时实现了包括正午高强度日光条件的激光点标示， 使远程测距系统形成了全天候全量程远程精确测距。


图1为本发明的一实施例示意图。图2本发明的激光与摄像机同轴测距传感器模组示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。如图1所示，本发明的基于激光与摄像机同轴实现的远程测距系统的测距激光点定位方法所述的远程测距系统包括如下三部分一、远程测距终端。远程测距终端包括激光与摄像机同轴测距传感器模组、角度传感器、高精度云台、编解码模块、网络模块。激光与摄像机同轴测距传感器模组完成对被测物两端的距离采集；高精度云台承载激光传感器和摄像机；角度传感器实时传递角度值； 摄像机完成对被测物的图像采集，测量者通过传送到测距客户端的图像实现对绿色激光点的捕捉，并实施测量操作；网络模块负责将采集到的信息通过互联网发送到控制平台上。远程测距终端可存储测量数据，并可索引视频录像，可将测量值叠加于视频字幕。二、中心平台。实现功能包括设备注册、管理功能、控制信令转发、视频转发，测距客户端接入。控制平台可将实时测得的数据进行存储。三、测距客户端。显示远程测距现场传来的视频和数据，控制远程测距终端的云台转向并聚焦需测定的物体，利用鼠标点取画面中所需测量实际距离的两点(使视频画面中心十字光标交点对准被测点)，测距客户端可显示两点间的实际距离及探头距离该点的实际距离(量程)。测距客户端可通过中心平台控制远程测距终端，亦可不通过中心平台直接连接远程测距终端进行测量。
实例采用测距客户端通过互联网对现场的激光与摄像机同轴测距传感器模组、高精度云台、摄像机进行操控。首先通过调节云台，使摄像机指向被测物，找到被测物体，再调节云台，将视频画面中心十字光标交点打在被测物的起点和终点，通过激光测距仪得到起点与远程测距终端距离a，终点与远程测距终端距离b，通过角度传感器得到起点和远程测距终端连线与终点和远程测距终端连线的夹角α，从而利用余弦定理公式计算出起点和终点间的实际距离L，同时系统可实现对L的字幕叠加、存储及显示。如图2所示，本发明的激光与摄像机同轴测距传感器模组包括激光测距传感器、 摄像机、棱镜、反射镜及组装结构件；激光测距传感器放置于棱镜后，使测距激光可穿过棱镜，除测距激光外的放射光可被棱镜斜边反射，并可在通过反射镜发射到摄像机镜头中，结构件调节反射后的画面影像角度及激光测距传感器角度，使画面中心十字光标交点与画面中看到的测距激光中心点重合，并且在变焦后仍然同心，远端反射回的红色激光可顺利通过棱镜回到测距传感器激光接收端。这样，在任意量程上，均可以视频画面中心十字光标交点来标示测距激光的位置。组装结构件用于将红色激光发射\接收模块、摄像机、棱镜、反射镜，调节射出的激光与画面中心点达到同心重合，并实现紧固。本发明使用激光与摄像机同轴测距传感器模组实现激光测距，激光与摄像机同轴测距传感器模组采用激光测距、采用视频画面中心点供人眼观看定位目标，射出的激光被调节到摄像机拍摄到视频画面得中心点上，在远程测距终端的任意量程上，测距客户端通过画面十字光标中心点定位测量点。本发明的工作原理如下将测距激光与摄像机光轴平行射出后，无论摄像机如何变焦，激光在任何量程上均位于摄像机所拍摄画面的中心点，当然，这要求摄像机的光轴偏离极小，才能保证精度， 无论摄像机如何变焦，光轴不应发射偏离，在CCD上的成像不应失真。由此，在远程测距终端上，本发明将云台搭载的激光测距传感器替换为激光与摄像机同轴测距传感器模组，从而使实际测距时的激光点更易于捕捉。测距操作时，摄像机所拍摄到画面通过压缩编码、网络传输、解码在客户端显示，激光与摄像机同轴测距传感器模组在开始测距时开启测距激光，通过测距客户端控制云台，将视频画面中心十字光标交点打在被测物的起点和终点，通过激光测距仪得到起点与远程测距终端距离a，终点与远程测距终端距离b，通过角度传感器得到起始点和远程测距终端连线与终止点和远程测距终端连线的夹角α，从而利用余弦定理公式计算出起始点和终止点间的实际距离L，同时系统可实现对L的字幕叠加、存储及显不。
权利要求
1.一种基于激光与摄像机同轴实现的远程测距系统的测距激光点定位方法，其特征在于，其中远程测距系统包括如下三部分a、远程测距终端；远程测距终端包括激光与摄像机同轴测距传感器模组、角度传感器、 高精度云台、编解码模块、网络模块。激光与摄像机同轴测距传感器模组完成对被测物两端的距离采集；高精度云台完成对激光传感器和一体化摄像机的承载；角度传感器实时传递角度值，一体化摄像机完成对被测物的图像采集和激光点的捕捉；网络模块负责将采集到的信息通过互联网发送到控制平台上；远程测距终端可存储测量数据，并可索引视频录像， 可将测量值叠加于视频字幕；远程测距终端可直接被测距客户端连接，实现测距功能，亦可提供开发包供第三方应用调用；b、中心平台实现包括设备注册、管理功能、控制信令转发、视频转发，测距客户端接入；控制平台可将实时测得的数据进行存储；C、测距客户端显示远程测距现场传来的视频和数据，控制远程测距终端的云台转向并聚焦需测定的物体，利用鼠标点取画面中所需测量实际距离的两点，测距客户端可显示两点间的实际距离及探头距离该点的实际距离；测距客户端可通过中心平台控制远程测距终端，亦可不通过中心平台直接连接远程测距终端进行测量。
2.根据权利要求1所述的基于激光与摄像机同轴实现的远程测距系统的测距激光点定位方法，其特征在于，所述的激光与摄像机同轴测距传感器模组包括激光测距传感器、一体化摄像机、等腰直角棱镜、反射镜及组装结构件，激光测距传感器放置于棱镜后，使测距激光可穿过棱镜，除测距激光外的放射光可被棱镜斜边反射，并可在通过反射镜发射到摄像机镜头中，结构件调节反射后的画面影像角度及激光测距传感器角度，使画面中心十字光标交点与画面中看到的测距激光中心点重合，并且在变焦后仍然同心，远端反射回的红色激光可顺利通过棱镜回到测距传感器激光接收端，组装结构件用于将红色激光发射\接收模块、摄像机、棱镜、反射镜，调节射出的激光与画面中心点达到同心重合，并实现紧固。
3.根据权利要求1所述的基于激光与摄像机同轴实现的远程测距系统的测距激光点定位方法，其特征在于，测距客户端通过互联网对现场的激光与摄像机同轴测距传感器模组、高精度云台、摄像机进行操控；首先通过调节云台，使摄像机指向被测物，找到被测物体，再调节云台，将视频画面中心十字光标交点打在被测物的起点和终点，通过激光测距仪得到起点与远程测距终端距离a，终点与远程测距终端距离b，通过角度传感器得到起点和远程测距终端连线与终点和远程测距终端连线的夹角α，从而利用余弦定理公式计算出起点和终点间的实际距离L，同时系统可实现对L的字幕叠加、存储及显示。
4.根据权利要求1所述的基于激光与摄像机同轴实现的远程测距系统的测距激光点定位方法，其特征在于，使用激光与摄像机同轴测距传感器模组实现激光测距，采用视频画面中心点供人眼观看定位目标，射出的激光被调节到摄像机拍摄到视频画面得中心点上， 在远程测距终端的任意量程上，测距客户端通过画面十字光标中心点定位测量点。
全文摘要
本发明公开了一种基于激光与摄像机同轴实现的远程测距系统的测距激光点定位方法。本发明采用将测距激光与摄像机入射光同轴的方式，实现利用摄像机画面的中心点对测距激光点标示，测量者在客户操作端即可观看现场画面，可通过摄像机拍摄画面的中心十字光标交点捕捉到测距激光点，并控制摄像机拍摄画面的中心十字光标交点选取测量起点及测量终点进行测量，同时可实现存储备案、叠加视频字幕等功能。从而解决远程测距系统中长量程情况下、强环境光情况下的激光点定位问题。
文档编号G01C3/00GK102419165SQ20111023527
公开日2012年4月18日 申请日期2011年8月16日 优先权日2011年8月16日
发明者孙小燕, 曹宁, 林景辉, 梁笃国, 潘天舒, 邓晖, 郑文, 黄艳丹 申请人:福建汇川数码技术科技有限公司