一种透镜测距装置及其测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及测距技术领域，特别涉及一种透镜测距装置及其测量方法。
【背景技术】
[0002]测距装置是工程上常用的测绘仪器，现有的测距装置如超声波测距，传统的激光测距、红外线测距等，会受到测量环境地理条件等因素的影响。红外线测距测量的精度低，距离近，方向性差；激光测距需要注意人体安全，且制作难度大，成本高，而且必须保证光学系统干净，否则将影响测量；超声波测距虽然可以在较差的环境下使用，但是其精度低，成本高。
【发明内容】
[0003]为了克服上述现有的不足，本发明的目的在于提供一种透镜测距装置及其测量方法，利用高斯成像公式的透镜测距装置，具有系统简单，成本低，在测量时受环境因素影响小，适用于对中近程的静止物体的距离测量，具有测量精度高的特点。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0005]—种透镜测距装置，包括机架1，在机架1内部安装有镜头2与C⑶感光元件4，(XD感光元件4位于机架1内部的暗室中，镜头2通过移动装置与步进电机3相连，步进电机3设置在机架1上端，步进电机3与控制板10的输出端连接，CCD感光元件4的输出端连接控制板10的输入端，控制板10的输出端连接显示装置。
[0006]所述的控制板10内包括电机驱动模块9、数据处理模块5、图像检测模块11与显示模块12 ;所述的图像检测模块11的输入端连接CCD感光元件4的输出端，图像检测模块11的输出端连接数据处理模块5的输入端，数据处理模块5的输出端分别连接电机驱动模块9的输入端和显示模块12的输入端；所述的电机驱动模块9的输出端连接步进电机3，显示模块12的输出端连接显示装置的输入端。
[0007]所述的显示装置包括显示屏6，在显示屏6上设置有取景框13，在显示屏6上还安装有确认键14和输出键15。
[0008]所述的移动装置包括与步进电机3相连接的齿轮8，齿轮8与安装在机架1顶部的齿条相嗤合，镜头2与齿条7的一端相连接。
[0009]—种透镜测距的测量方法，首先，被测物体通过镜头2在(XD感光元件4上成像，图像检测模块11计算出图像的对比度并记录在数据处理模块5中；然后，由数据处理模块5发出镜头移动的信号，通过电机驱动模块9驱动步进电机3带动镜头2向某个方向移动特定的距离，镜头2移动的位移和方向由数据处理模块5发送给电机驱动模块9的脉冲数和方向信号决定，且将其记录在数据处理模块5中；当镜头2移动到新位置后，重新利用图像检测模块11计算图像的对比度并记录在数据处理模块5中，如果该次移动后对比度提升，则由数据处理模块5发出信号控制镜头2继续向相同方向移动，并重复上述步骤，否则向相反方向移动镜头2，直至找到对比度最大值时镜头2的位置；最后，通过数据处理模块5计算步进电机3旋转的脉冲数和旋转的方向，即被测物体能够清晰成像时镜头2的位置，由此可计算出清晰成像时的相距V。
[0010]步进电机驱动模块9根据数据处理模块5反馈的镜头移动信号，通过控制脉冲的个数和设定方向来驱动步进电机3运转，调节镜头2的位置。
[0011]所述的数据处理模块5分为两部分，一部分是记录图像检测模块11中的对比度值，通过比较对比度值，发出镜头移动的信号，寻找出最优对比度时的成像；另一部分是记录步进电机3的旋转方向与运转的脉冲数，计算得出清晰成像时的像距V，再通过l/u+1/v=Ι/f，最终得出被测物体的距离u ；
[0012]所述的显示模块12将被测物体的图像在显示屛6上显示出来便于选择所要测量的物体，并将最终的测量距离进行显示。
[0013]本发明的有益效果:
[0014]本发明结构简单，成本低，测量时受环境因素影响小，适用于对中近程的静止物体的距离测量，测量精度高，并可结合摄像头将测距与监控同时完成。
【附图说明】
[0015]图1是本发明的原理示意图。
[0016]图2是本发明的结构示意图。
[0017]图3是本发明工作流程示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0019]如图2所示，一种透镜测距装置，包括机架1，在机架1内部安装有镜头2与C⑶感光元件4，CCD感光元件4位于机架1内部的暗室中，镜头2通过移动装置与步进电机3相连，步进电机3设置在机架1上端，步进电机3与控制板10的输出端连接，CCD感光元件4的输出端连接控制板10的输入端，控制板10的输出端连接显示装置。
[0020]所述的控制板10内包括电机驱动模块9、数据处理模块5、图像检测模块11与显示模块12 ;所述的图像检测模块11的输入端连接CCD感光元件4的输出端，图像检测模块11的输出端连接数据处理模块5的输入端，数据处理模块5的输出端分别连接电机驱动模块9的输入端和显示模块12的输入端；所述的电机驱动模块9的输出端连接步进电机3，显示模块12的输出端连接显示装置的输入端。
[0021]所述的显示装置包括显示屏6，在显示屏6上设置有取景框13，在显示屏6上还安装有确认键14和输出键15。
[0022]所述的移动装置包括与步进电机3相连接的齿轮8，齿轮8与安装在机架1顶部的齿条相嗤合，镜头2与齿条7的一端相连接。
[0023]如图3所示，一种透镜测距的测量方法，首先，被测物体通过镜头2在(XD感光元件4上成像，图像检测模块11计算出图像的对比度并记录在数据处理模块5中；然后，由数据处理模块5发出镜头移动的信号，通过电机驱动模块9驱动步进电机3带动镜头2向某个方向移动特定的距离，而且镜头每发出一个信号，电机驱动模块输出给定脉冲数，则步进电机旋转的角度为定值，即镜头移动的距离为定值。然后重新利用图像检测模块11计算图像的对比度并记录在数据处理模块5中，如果该次移动后对比度提升，则由数据处理模块发出镜头移动的信号，继续驱动电机移动特定的距离并重复上述步骤，否则向相反方向移动镜头，直至找到对