带有参照物的图像的距离确定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通过拍摄和分析包含参照物的图像来确定两个空间点之间的距离的方法领域。本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的方法。本发明还涉及具有用于上述距离确定的软件方法的计算机程序以及根据权利要求21或22所述的电子设备。
【背景技术】
[0002]例如由EP 2 511 650 Al已知这类方法。在该文献中公开了一种用于检测门或窗户的安装空间大小的方法。在此，在安装空间的一边上安置校准部件并且拍摄包含校准部件和安装空间的图像。由对图像的分析来确定安装空间与校准部件的尺寸比例。随后该尺寸比例和校准部件的尺寸能够确定安装空间的有效尺寸，即实际尺寸。
[0003]所述现有技术的方法的缺点在于，该方法只能确定包含在同一图像中的点之间的距离。在此，除了测量点之外，图像中同时还必须包含校准部件(也称为参照物)。这要求，从拍摄图像的图像记录装置的一个视点观测能够同时看到测量点和参照物。
[0004]所述现有技术的方法的另一个缺点在于，参照物和两个测量点在空间上必须位于同一平面中。如果参照物和两个测量点不在同一平面中，那么两个测量点之间的距离确定就不准确。也就是说该现有技术的方法不能进行深度校正，因此对处于包含参照物的平面之外的测量点的距离确定有错误并从而不准确。但是在许多情况下很难或者完全不可能将参照物安置在包含两个测量点的平面中。
[0005]特别是，在测量三维物体时很难或者完全不可能将参照物安置在包含两个测量点的平面内。例如，当连接两个测量点的直线穿过三维物体而不经过该物体的表面时就属于上述情况。特别是，当两个测量点中的至少一个被遮盖，即位于底切、突出的边缘或凸缘的后面时，很难或者完全不可能对两个测量点之间的距离进行确定。
[0006]另外，所述现有技术的方法具有这样的缺点，S卩，为了准确测量两个以上的测量点之间的距离，必须使所有的测量点位于同一个平面中，此外参照物也必须在该平面中。因此，当参照物并非也在该平面中时，就不能够无误地测量三个测量点之间的距离。必要时必须采用现有技术的方法对各个独立的测量点组对拍摄单独的图像并且单独测量距离。这在确定三维物体多个点之间的距离时受到阻碍。特别是，当测量点很难接触到时，例如对于三维物体的内部结构或者组合而成的部件而言，上述方法具有缺陷。
[0007]当第二测量点看不见，然而延伸通过第二测量点并且包含其它位于其中的测量点的平面能够看见时，也不能够确定第一测量点和第二测量点之间的不为零的距离。
[0008]例如，当需要确定门锁锁芯的特有尺寸时，上述方法具有缺陷。锁芯的特有尺寸是门锁配件的外侧和锁芯中的固定螺丝(Stulpschraube)位置之间的距离。此外，称为芯轴尺度的距离也很重要。芯轴尺度是门端面和锁芯的中轴线或门锁配件中容纳锁芯的开口的中轴线之间的距离。这些特有尺寸和必要时的芯轴尺寸例如在第一次装配已具有门锁但还没有锁芯的门是很重要的。在修理和/或更换锁芯时，确定锁芯的以及必要时芯轴尺寸的特有尺寸也很重要。
[0009]在此，门的端面表示门在门锁锁上时被门闩穿过的那一侧。固定螺丝是从门的端面延伸到门内并穿过锁芯并且由此将锁芯固定在门中的螺丝。因此，固定螺丝延伸穿过锁芯的位置无法从外面看到，但对于确定锁芯的特有尺寸来说却很重要。不同的是，门端面中的固定螺丝头或者门端面中为此设置的开口能够看见，但是并不和用于配件中的锁芯的开口位于同一平面。通过所述现有技术的方法只能够以大量耗费和/或以较大误差确定这种距离。
【发明内容】
[0010]因此，本发明的目的在于，提出一种开头所述类型的方法，该方法至少部分地消除前述缺陷中的至少一个缺陷。
[0011]根据权利要求1特征的方法实现了该目的。
[0012]根据本发明用来确定两个空间位点，即第一位点和第二位点之间距离的方法包括以下要点:
[0013]-从第一视点拍摄第一图像，该第一图像具有参照物和第一位点，
[0014]-从第二视点拍摄第二图像，该第二图像具有参照物和第二位点，并且第二视点不同于第一视点，
[0015]-采用参照物的已知尺寸由第一图像的图像数据和第二图像的图像数据确定第一位点和第二位点之间的距离。
[0016]在此，以第一位点表示第一空间位点，以第二位点表示第二空间位点。视点表示一个点，从该点拍摄图像。从视点拍摄的图像具有特有的视角。从不同视点拍摄图像导致具有不同视角的图像。
[0017]在此，图像是指实际情况的二维光学再现图。图像是从拍摄该图像的图像记录装置的一个视角观察的实际情况的光学再现图。因此该光学再现图示出了从图像记录装置的上述视角并且在拍摄的时间点从图像记录装置的该视点观察的图像部分。在此，图像能够以化学方式和/或电子方式保存。
[0018]图像包括图像数据，这些图像数据包括实际情况的二维光学再现图。以物体的“空间位置”表示物体在空间中特别是在实际空间中的三维布局。与之不同的是，“图像中的物体位置”表示物体在图像的图像平面中的二维位置，即图像中的描述物体的图像数据的二维位置。
[0019]图像及其图像数据受到视点、视角和其他因素的影响，例如受到图像的图像记录装置和/或储存方法的光学系统的影响。例如图像会受到图像记录装置的光学系统的焦距影响。特别是图像记录装置的透镜的聚焦长度会影响图像。图像记录装置的图像传感器的像素大小和像素分布也会影响图像。除了视点和视角之外，这些因素也可有选择地用于第一位点和第二位点之间的距离确定，并且额外地提高方法的精确性。
[0020]参照物表示具有已知尺寸的物体。参照物用作距离确定的参考，即长度测量的参考。参照物例如可以具有已知的尺寸。参照物可以选择性地附加地具有已知的形状。
[0021]特别是在所述方法中能够同时拍摄至少两个图像。
[0022]为了拍摄图像例如可以使用包括两个独立的摄像机比如所谓的3D摄像机的图像记录装置。这种图像记录装置可以用于同时拍摄两个图像和/或只用于在一定的时间点拍摄唯一的图像。类似的情况适用于具有两个以上独立的摄像机的图像记录装置。
[0023]参照物可以是能够自由移动的物体。例如，参照物是扁平的。参照物特别为平面扁平的物体，例如卡片或圆盘。例如，参照物可以是尺寸标准化的物体，其中，标准化的尺寸符合国际标准(例如ISO标准)。
[0024]但是参照物也可以例如是三维物体的一部分，第一位点和/或第二位点位于该部分上。例如在门锁的上述情况中，固定螺丝头如果其尺寸已知就可以作为参照物。
[0025]图像只是包括参照物的二维视图。参照物特别可以具有参照面，该参照面可以用作确定第一位点和第二位点之间距离的参照。参照面具有已知的尺寸，并且可选地附加地还可以具有已知的形状。其中，参照面特别可以是平面的。原则上，使用参照物的所述方法也利用参照面来实施，反之亦然。
[0026]在所述方法中拍摄图像时，拍摄的顺序并不重要。除了参照物的空间位置在图像拍摄之间发生变化外，拍摄的顺序对于图像没有影响。一定的顺序可以使该方法快速而有效地进行应用。
[0027]在上述方法中可以确定第一位点和第二位点之间的距离，其中第一位点包括在第一图像中，并且第二位点包括在不同于第一图像的第二图像中。在此，第一图像可以选择性地不具有第二位点的图像数据。第二图像可以选择性地不具有第一位点的图像数据。通过分析第一和第二图像的图像数据可以使用参照物的已知尺寸来确定第一位点和第二位点之间的距离。
[0028]该方法的优势在于，即使第一位点和第二位点不在同一图像上，来自第一图像的图像数据的至少一个信息与来自第二图像的图像数据的至少一个信息的组合也允许确定第一位点和第二位点之间的距离。这相对于现有技术的方法具有优势，在现有技术的方法中，第一位点和第二位点必须强制地和参照物一起包括在同一图像中。省去该条件可以使该方法明显广泛地和普遍地应用。可选地，第一图像也可以包括第二位点，和/或第二图像也可以包括第一位点。
[0029]优势还在于，第一图像和第二图像从不同的视点进行拍摄。这允许该方法广泛地并且灵活地用于确定两个位点之间的距离，因为第一位点只需要从第一视点能够看见，并且第二位点只需要从第二视点能够看见。与之相反，在现有技术中，无论第一位点还是第二位点都必须从唯一的视点能够看见。通常，不是所有的空间位点都能够从唯一的视点看见，或者这种视点很难够到，或者完全无法够到。通过结合来自不同视点的图像的图像数据，该方法可以用于确定通过现有技术的方法无法接触到的测量点之间的距离。
[0030]例如即使参照物或参照面位于与第一位点和/或与第二位点没有交集的平面中(即第一位点和/或第二位点位于该平面以外)，来自第一图像的图像数据的至少一个信息与来自第二图像的图像数据的至少一个信息的组合也允许确定第一位点和第二位点之间的距离。因此，替代仅拍摄一个图像，拍摄两个图像即第一图像和第二图像免除了在现有技术中给定的以下条件，即，第一位点、第二位点和参照物必须位于相同的平面中，以便能够准确确定第一位点和第二位点之间的距离。由此该方法能够广泛地应用。
[0031]第一图像和第二图像的图像数据的这种组合也可以实现确定在空间中安置得相对复杂的测量点之间和/或不能够看见的测量点之间的距离，例如上述门锁的情况。
[0032]为了确定第一位点和第二位点之间的距离，还可以使用其他的信息。例如可以使用参照物相对于在第一图像上的第一位点的空间位置与参照物相对于在第二图像上的第二位点的空间位置相比较的信息。这些信息例如可以在于，第一位点和第二位点相距下述平面具有相同的距离，该平面包括参照物或参照面(因此，穿过第一位点和第二位点的直线平行于该平面)。这种信息的另一个例子是第一图像中参照物的空间位置与第二图像中参照物的空间位置之间的关系。这比如可以是这样的信息，即，参照物相对于第一位点和相对于第二位点的空间位置在第一图像中与第二图像中相同。或者，第二图像中参照物的空间位置垂直于第一图像中参照物的空间位置。
[0033]该方法的另一个优势在于，该方法一方面能够普遍应用，另一方面始终都能够简单地使用。根据该方法的变化形式，例如也可以测量能够看见的第一位点和不能够看见的位点之间的距离，其方式为，考虑利用与不能够看见的位点位于相同平面中的第二位点来测量距离。在此，这些方法也可根据相应的变化形式始终都简单地使用。
[0034]方法的简单使用例如可以意味着，该方法基于少量且简单的计算操作。方法的简单使用也可以意味着，例如能够部分地或完全地放弃待测量物体在三维空间中的重建。特别是甚至可以部分地或完全地放弃第一位点和第二位点的空间位置在三维空间中的重建。这允许该方法的广泛应用，并且对应用该方法的装置提出了低的要求。因此能够通过简单的手段和装置应用该方法。
[0035]作为可选的特征，在上述方法中，穿过第一位点并穿过第二位点延伸的直线在第一图像中要么与具有已知尺寸的参照物的面所在的平面相交，要么该直线与该平面间隔地平行。其中该直线也在第二图像中要么与具有已知尺寸的参照物的面所在的平面相交，要么该直线与该平面间隔地平行。
[0036]换言之，穿过第一位点并穿过第二位点延伸的直线可选地位于具有已知尺寸的参照物的面所在的平面以外。该方法本身允许在这些条件下正确地确定第一位点和第二位点之间的距离，并且能够由此广泛地应用，如前面已经描述的。这相对于现有技术具有优势，在现有技术中，第一位点、第二位点和参照物的面(或参照物本身)必须强制地位于同一平面中，以便避免系统性的测量错误。
[0037]替代性地，穿过第一位点并穿过第二位点延伸的直线也可以包含在具有已知尺寸的参照物的面所在的平面中。
[0038]作为另一个可选的特征，该方法中在第一位点和第二位点之间的连接直线可以至少部分地穿过物体。
[0039]换言之，第一位点和第二位点可以这样安置，S卩，第一位点和第二位点之间的连接直线的至少一部分延伸穿过物体。因此，物体可以至少部分地位于第一位点和第二位点之间。在此