专利名称：用于测量到物体距离的系统和方法
技术领域：
本发明大体上牵涉用于测量到物体的距离的系统和方法。具体地，本发明的各种实施例提供反映可从物体的一个或多个图像获得的距离测量的预计准确度的信号。
背景技术：
本领域内已知用于测量到物体的距离的各种系统和方法。例如，可使用从物体表面反射出的激光、声音或其他能量脉冲计算距离。然而，这些系统可过分昂贵和/或太大而不能容纳在有限空间内。因此，已经开发通常称作三角测量、立体测量和/或三维摄影等的各种技术以基于在各种变化的光条件下拍摄的物体的多个图像来计算到物体的一个或多个距离。例如，图像中的各种阴影的长度、角度和/或宽度的分析可用于计算到物体的距离。到物体的计算距离的集合然后可用于确定物体的形状、几何构型或轮廓。 现有的测量技术常常允许要确定或计算的各种距离的准确度。然而，各种计算的距离的准确度大体上基于捕获图像和/或基于捕获图像的计算。因此，各种计算距离的准确度大体上只在已经引起与捕获物体的图像关联的时间和花费后可用。在各种距离的准确度小于期望的情况下，必须重复与捕获物体的图像关联的时间和花费。因此，用于测量到物体的距离的提供后续距离计算的准确度的指示的系统和方法将是有用的。
发明内容
本发明的方面和优势在下文在下列说明中阐述，或可从说明变得明显，或可通过实践本发明而获悉。本发明的一个实施例是用于测量到物体的距离的系统。该系统包括安置在位置处的拍摄装置以及由该位置处的该拍摄装置生成的至少一个信号，其中该至少一个信号反映拍摄装置的设置。控制器操作地连接到该拍摄装置并且接收该至少一个信号并且基于该至少一个信号生成准确度信号。该准确度信号反映可从由该位置处的拍摄装置捕获的物体的一个或多个图像获得的距离测量的预计准确度。操作地连接到控制器的指示器提供反映准确度信号的指示。本发明的另一个实施例是用于测量到物体的距离的方法。该方法包括将拍摄装置安置在相对于物体的位置处并且生成反映可从由在该位置处的拍摄装置捕获的物体的一个或多个图像获得的距离测量的预计准确度的信号。该方法进一步包括提供反映该信号的指示、在该位置处捕获物体的一个或多个图像以及基于在该位置处的物体的一个或多个捕获的图像计算到物体的距离。本发明的再另外的实施例是用于测量到物体的距离的方法，其包括将拍摄装置安置在相对于物体的位置处以及确定该位置处的拍摄装置的曝光设置或增益设置中的至少一个。该方法进一步包括基于该位置处的拍摄装置的曝光设置或增益设置中的至少一个生成信号，其中该信号反映可从由该位置的拍摄装置捕获的物体的一个或多个图像获得的距离测量的预计准确度。另外，该方法包括提供反映信号的指示、在该位置处捕获物体的一个或多个图像以及基于在该位置处的物体的一个或多个捕获的图像计算到物体的距离。当回顾说明书时，本领域内普通技术人员将更好地意识到这样的实施例的特征和方面以及其他。
针对本领域内技术人员的本发明的完全和使能公开(包括其最佳模式)更具体地在该说明书的剩余部分中阐述，其参照附图，其中
图I是根据本发明的一个实施例的用于测量到物体的距离的系统的功能框 图2是根据本发明的一个实施例的用于测量到物体的距离的方法的算法；
图3是取景器中的示范性视觉指示； 图4是由系统基于在图3中描绘的条件产生的物体的示范性三维图像；
图5是取景器中的示范性视觉指示；以及
图6是由系统基于在图5中描绘的条件产生的物体的示范性三维图像。
具体实施例方式现在将详细参考本发明的当前实施例，其一个或多个示例在附图中图示。详细说明使用数字和字母代号来指代图中的特征。图和说明中的类似或相似代号已经用于指代本发明的类似或相似部分。每个示例以说明本发明的方式而非限制本发明的方式来提供。实际上，在本发明中可以做出各种修改和变化而不偏离本发明的范围或精神对于本领域内技术人员将是明显的。例如，图示或描述为一个实施例的一部分的特征可在另一个实施例上使用以产生再另外的实施例。从而，意在本发明涵盖这样的修改和变化，它们落在附上的权利要求和它们的等同物的范围内。本发明的各种实施例提供用于测量到物体的距离的系统和方法，并且到该物体的该距离然后可用于确定该物体的形状、几何构型或轮廓。系统和方法提供反映可从由特定位置处的拍摄装置捕获的物体的一个或多个图像获得的距离测量的准确度的指示。基于该指示，如期望的话，可在捕获一个或多个图像之前重新安置拍摄装置来实现距离测量的期望的准确度。图I提供根据本发明的一个实施例的用于测量到物体14的距离12的系统10的功能框图。该系统10大体上包括操作地连接到控制器18的拍摄装置16。如本文使用的，术语“拍摄装置”包含任何能够捕获物体的一个或多个图像的装置，例如本领域内已知的数字或模拟拍摄装置。例如，如在图I中示出的，拍摄装置16可包括光圈20、交替地覆盖或暴露该光圈20的可收缩快门22、用于收集光的透镜24和用于照亮物体14的灯26。为了捕获图像，快门22使光圈20暴露，并且透镜24将通过光圈20的光聚焦到记录介质28上。拍摄装置16可并入本领域内已知的用于将拍摄装置16安置在相对于物体14的位置处的内孔镜或其他装置(未示出)。一旦安置在该位置处，拍摄装置16对控制器18生成多个信号，其传达或反映拍摄装置16中的各种设置，并且信号中的一个或多个的组合可用于确定到物体的相对距离。例如，拍摄装置16可生成反映灯设置(例如，开、关或亮度)的光信号30、反映曝光设置(例如，光圈20宽度、快门22速度)的曝光信号32和/或反映与拍摄装置16关联的增益设置的增益信号34。每个设置可由操作员手动建立或通过包括在拍摄装置16中的常规操作规程或编程自动建立。例如，假设由灯26产生的照明没有被校准，照明的反射强度与到物体的距离的平方成比例。因此，对于给定的光强度，曝光设置和/或增益设置必须增加以当到物体的距离增加时维持给定的图像亮度水平。从而，对于给定的光信号30，曝光信号32和增益信号34可用于能预计地指示到物体的相对距离。本领域内技术人员应该理解，在该特定的实施例中拍摄装置16可具有额外的设置并且生成额外的信号，并且前面的示例并不意味着是与拍摄装置16和/或由拍摄装置16生成的信号关联的所有设置的穷举列表。如本文描述的，控制器18的技术效果是基于由拍摄装置16生成的信号30、32、34中的一个或多个来生成准确度信号36。控制器18可包括独立部件或子部件，其包括在本领域内已知的任何计算机系统中，例如便携式电脑、个人计算机、微型计算机或大型计算机。 本文论述的各种控制器18和计算机系统不限于任何特定硬件架构或配置。本文阐述的系统和方法的实施例可由以任何适合的方式改编的一个或多个通用或定制控制器实现来提供期望的功能性。例如，控制器18可改编成提供与本主旨互补或无关的额外的功能性。当 使用软件时，任何适合的编程、脚本或其他类型的语言或语言的组合可用于实现本文包含的教导。然而，本文阐述并且公开的一些系统和方法还可由硬接线逻辑或其他电路实现，其包括但不限于专用电路。当然，计算机执行的软件或硬接线逻辑或其他电路的各种组合也可以是适合的。控制器18接收信号30、32、34中的一个或多个并且将这些信号单独或共同地与一个或多个预定极限比较。例如，大部分基于三角测量的测量系统的准确度在到物体的距离增加时而非线性减小，并且预定极限可包括映射到距离测量的预计准确度的光信号30、曝光信号32和/或增益信号34的各种组合。控制器18从而可基于信号30、32、34中的一个或多个单独或共同地与一个或多个预定极限的该比较来确定可从由位置处的拍摄装置16捕获的物体14的一个或多个图像获得的距离测量的预计准确度。例如，高的光信号30、低曝光信号32和低增益信号34可单独地或以某种共同组合地指示用于捕获物体14的图像的非常好的条件，从而导致较高的预计准确度。相反地，低的光信号30、高曝光信号32和高增益信号34可单独地或以某种共同组合地指示用于捕获物体14的图像的不太有利的条件，从而导致较低的预计准确度。本领域内技术人员可以容易地意识到所比较的实际信号以及施加到每个信号的相对权重可在没有过度实验或研究的情况下基于例如特定拍摄装置16、物体14的表面特性、预期距离和预定极限等各种专用参数而确定。如在图I中示出的，控制器18基于信号30、32、34中的一个或多个来生成准确度信号36，其中准确度信号36反映可从由位置处的拍摄装置16捕获的物体14的一个或多个图像获得的距离测量的预计准确度。操作地连接到控制器18的指示器接收准确度信号36并且提供反映准确度信号36的指示。该指示可包括，例如，例如数字或模拟图标的视觉显示38，其被包括在将准确度信号36输送到操作员的取景器40中。备选地，或另外，该指示可包括扬声器，其产生相似地将准确度信号36输送到操作员的音频指示或声音42。图2提供根据本发明的一个实施例的用于测量到物体14的距离的方法的流程图或算法，并且图3-6提供物体14的各种视觉显示38和三维图像来说明该方法。在框50，操作员将拍摄装置16安置在相对于物体14的位置处。在框52，各种设置在拍摄装置16中自动或手动地建立以提高在该位置处物体14的视频捕获。例如，包括在拍摄装置16中的常规的操作规程或编程可用于自动建立各种设置，例如灯26的亮度、开门22的速度、聚焦、增益以及拍摄装置16中可用的各种其他光学设置。备选地，或另外，如期望的话，操作员可手动建立或改写设置中的任何设置。在框54，拍摄装置16确定设置并且对控制器18生成反映设置的一个或多个信号。例如，如先前描述的，拍摄装置16可对控制器18生成光信号30、曝光信号32和/或增益信号34。在菱形56处，控制器18将一个或多个信号30、32、34与一个或多个预定极限比较并且生成反映可从由位置处的拍摄装置16捕获的物体14的一个或多个图像获得的距离测量的预计准确度的信号36。在框58，信号36生成反映信号36并且从而反映预计准确度的指示(例如，视觉或听觉)。例如，如在图3中示出的，取景器40中的视觉38反映从由位置处的拍摄装置16捕获的物体14的一个或多个图像获得的任何距离测量的相对低的预计准确度。因此，操作员可通过将拍摄装置16重新安置到新的位置而在框50从头到尾开始方法，如由图2中的线60指示的。相比之下，在图5中示出的取景器40中的视觉显示38反映从由位置处的拍摄装置16捕获的物体14的一个或多个图像获得的任何距离测量的相对 高的预计准确度。因此，操作员可继续另外的图像捕获并且计算到物体14的距离。在框62，系统10捕获物体14的一个或多个图像，并且在框64，系统10使用捕获的图像来确定或计算到物体14的一个或多个距离。例如，系统10可多方面地使用称作三角测量、立体测量和/或三维摄影的一个或多个技术，但特定测量技术不是本发明的限制，除非在权利要求中有具体列举。图4提供由系统10基于在图3中描绘的条件产生的物体14的示范性三维图像66。如在图4中示出的，到物体14的计算的距离是相对不准确的，从而产生相应不准确的三维图像66，其包括大量的噪声以及其他不准确测量或物体14的表面的轮廓的标记。相比之下，图6提供由系统10基于在图5中描绘的条件产生的物体14的示范性三维图像66。如在图6中示出的，到物体14的计算的距离是相对准确的，从而产生相应准确的三维图像66，其更紧密接近物体14的轮廓。因此，本发明的各种系统和方法在操作员继续进行耗时且可能昂贵的图像捕获和距离计算过程之前提供给操作员距离测量的预计准确度的指示，从而允许操作员重新安置或调整拍摄装置16来实现期望的准确度。该书面说明使用示例以公开本发明，其包括最佳模式，并且还使本领域内任何技术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统和执行任何包含的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域内技术人员想到的其他示例。这样的其他示例如果它们包括不与权利要求的书面语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的书面语言无实质区别的等同结构元件则规定在权利要求的范围内。部件列表
权利要求
1.一种用于测量到物体(14)的距离(12)的系统(10)，包括 a.安置在位置处的拍摄装置(16); b.由所述位置处的所述拍摄装置(16)生成的至少一个信号(30，32，34)，其中所述至少一个信号(30，32，34)反映所述拍摄装置(16)的设置； c.操作地连接到所述拍摄装置(16)的控制器(18)，其中所述控制器(18)接收所述至少一个信号(30，32，34)并且基于所述至少一个信号(30，32，34)生成准确度信号(36)，其中所述准确度信号(36)反映从由所述位置处的所述拍摄装置(16)捕获的所述物体(14)的一个或多个图像获得的距离(12)测量的预计准确度；以及 d.操作地连接到所述控制器(18)的指示器(38，42)，其中所述指示器(38，42)提供反映所述准确度信号(36)的指示。
2.如权利要求I所述的系统(10)，其进一步包括预定极限，其中所述控制器(18)将所述至少一个信号(30，32，34)与所述预定极限比较。
3.如权利要求1-2中任一项所述的系统(10)，其中所述指示包括视觉显示(38)。
4.如权利要求1-3中任一项所述的系统(10)，其中所述指示包括声音(42)。
5.如权利要求1-4中任一项所述的系统(10),其中所述至少一个信号(32,34)反映所述位置处的所述拍摄装置(16)的曝光设置或增益设置中的至少一个。
6.如权利要求1-5任一项所述的系统(10)，其进一步包括操作地连接到所述拍摄装置(16)的灯(26)。
7.一种用于测量到物体(14)的距离(12)的方法，包括 a.将拍摄装置(16)安置在相对于所述物体(14)的位置处； b.生成指示从由所述位置处的所述拍摄装置(16)捕获的所述物体(14)的一个或多个图像获得的距离(12)测量的预计准确度的信号(36)； c.提供反映所述信号(36)的指示(38，42); d.在所述位置处捕获所述物体(14)的一个或多个图像；以及 e.基于在所述位置处所述物体(14)的一个或多个捕获的图像计算到所述物体(14)的距离(12)。
8.如权利要求7所述的方法，其进一步包括显示反映所述信号(36)的视觉指示(38)。
9.如权利要求7-8中任一项所述的方法，其进一步包括生成反映所述信号(36)的音频指示(42)。
10.如权利要求7-9中任一项所述的方法，其进一步包括确定所述位置处的所述拍摄装置(16)的曝光设置或增益设置中的至少一个。
11.如权利要求7-10中任一项所述的方法，其进一步包括将所述位置处的所述拍摄装置(16)的曝光设置或增益设置中的至少一个与预定极限比较。
12.如权利要求7-11中任一项所述的方法，其进一步包括基于所述位置处的所述拍摄装置(16)的曝光设置或增益设置中的至少一个生成所述信号(36)。
13.如权利要求7-12中任一项所述的方法，其进一步包括生成所述物体(14)的三维图像(66)。
14.如权利要求7-13中任一项所述的方法，其进一步包括照亮所述物体(14)。
全文摘要
本公开涉及用于测量到物体距离的系统和方法。用于测量到物体(14)的距离(12)的系统(10)包括安置在位置处的拍摄装置(16)和由该拍摄装置(16)生成的反映拍摄装置设置的信号(30，32，34)。操作地连接到该拍摄装置(16)的控制器(18)接收信号(30，32，34)并且基于信号(30，32，34)生成准确度信号(36)。该准确度信号(36)反映距离(12)测量的预计准确度。操作地连接到控制器(18)的指示器(38，42)提供反映准确度信号(36)的指示。用于测量到物体(14)的距离(12)的方法包括安置拍摄装置(16)并且生成反映距离(12)测量的预计准确度的信号(36)。该方法进一步包括提供反映信号(36)的指示(38，42)、在该位置处捕获物体(14)的一个或多个图像以及基于在该位置处物体(14)的一个或多个捕获的图像来计算到物体(14)的距离(12)。
文档编号H04N5/232GK102818555SQ20121018599
公开日2012年12月12日 申请日期2012年6月7日 优先权日2011年6月9日
发明者C.A.本达尔, D.Hj麦克隆 申请人:通用电气公司