CN114166187A - 一种基于移动终端的二次元影像测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于移动终端的二次元影像测量方法及装置，测量方法包括：获取待测物体的预览图像；基于预览图像建立图像坐标系及标尺；获取待测物体上的第一待测点和第二待测点的坐标信息，记录并显示，根据所述第一待测点的坐标信息和所述第二待测点的坐标信息计算待测的尺寸数据。本申请将二次元影像测量技术结合至移动终端中，便于携带，通过移动终端的摄像单元获取待测物体的预览图像，在调用摄像头获取待测物体预览图像后，即可根据测量需求在显示屏幕上对待测物体预览图像进行放大或缩小，拾取相应位置坐标，显示高精度刻度标尺，获取待测物体的精密尺寸数据。通过本发明方案的实施，能够达到对形状奇特的待测工件或零部件的尺寸测量。

Description

一种基于移动终端的二次元影像测量方法及装置

技术领域

本发明属于测量技术领域，尤其涉及一种基于移动终端的二次元影像测量方法及装置。

背景技术

二次元影像测量仪，又名精密影像式测绘仪，是集光、机、电、计算机图像技术于一体的新型高精度、高科技测量仪器，测量精度可达±2－5μm(微米，下同)；广泛应用于手机、家电制造业、连接器、机械配件、精密夹治具、塑胶、五金、电脑周边行业等的测量。其测量方法如下：1、对焦：将待测工件摆放在测量仪工作台上，在计算机显示的图像上找到待测量范围，调节相关旋钮进行对焦，直至待测量范围图像达到满意的放大倍率和清晰度；2、测量：标记待测范围坐标，测量所需尺寸；3、记录或导出数据：计算机可将测量所得数据记录下来，需要时可以导出。

二次元影像测量仪虽然精度更高，测量方式更灵活，但缺点是不能随身携带，如碰到用游标卡尺和螺旋测微器都无法测量的尺寸，而身边又没有二次元影像测量仪这样的设备时，此时，对工件的测量工作就比较难以进行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于移动终端的二次元影像测量方法及装置，旨在解决现有技术中对于复杂结构的工件，采用常规测量工具无法达到对尺寸精确测量的问题。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：本发明第一方面提供一种基于移动终端的二次元影像测量方法，包括：

调用摄像单元获取待测物体的预览图像；

基于所述预览图像建立图像坐标系，并根据所述预览图像与所述待测物体之间的成像比例建立标尺；其中，所述标尺用于指示当前图像坐标系的计量单位；

获取处于所述待测物体之上的第一待测点以及第二待测点的坐标信息并记录；

根据所述第一待测点的坐标信息和所述第二待测点的坐标信息计算所述第一待测点和所述第二待测点之间的距离。

本发明第二方面提供一种基于移动终端的二次元影像测量装置，用于实现上述测量方法，包括：

获取模块，用于调用摄像单元获取待测物体的预览图像；

建立模块，用于基于所述预览图像建立图像坐标系，并根据所述预览图像与所述待测物体之间的成像比例建立标尺；其中，所述标尺用于显示当前图像坐标系的计量单位；

记录模块，用于获取处于所述待测物体之上的第一待测点以及第二待测点的坐标信息并记录；

计算模块，用于根据所述第一待测点的坐标信息和所述第二待测点的坐标信息计算所述第一待测点和所述第二待测点之间的距离。

本发明中提供的基于移动终端的二次元影像测量方法及装置，与现有技术相比，有益效果在于：本申请将二次元影像测量技术结合至移动终端中，体积小巧，便于携带，通过移动终端的摄像单元获取待测物体的高清预览图像，在调用摄像头获取待测物体预览图像后，即可根据测量需求在显示屏幕上对待测物体预览图像进行放大或缩小，拾取相应位置坐标，同时可显示高精度刻度标尺，实时获取待测物体的精密尺寸数据。通过本发明方案的实施，能够达到对形状奇特的待测工件或零部件的尺寸测量。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的测量方法的流程示意图；

图2是本发明通过摄像单元生成预览图像的流程示意图；

图3是本发明提供的测量方法具体应用一所示的结构示意图；

图4是本发明提供的测量方法具体应用二所示的结构示意图；

图5是本发明第二实施例提供的测量装置的框架示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

游标卡尺和螺旋测微器这两种小型精密测量工具自身尺寸不大，便于携带，测量精度分别可达到±0.02和±0.01mm；能满足一般情况下的测量要求，但在待测工件或零部件形状奇特，以及待测区域无法用这两种工具所测量到的情况下，通常就需要用到二次元影像测量仪这样的大型测量仪器了。

本申请提出将二次元影像测量技术结合至移动终端中，整合二次元影像测量技术测量精度高，测量方式灵活及移动终端便于携带的优点。

参阅图1所示测量方法流程示意图，本发明第一实施例提供一种基于移动终端的二次元影像测量方法，其中，移动终端包括但不限于智能手机、平板电脑等移动终端；并支持IOS、安卓等操作系统，且移动终端具有摄像头摄像及触控显示功能；其测量方法具体包括：

步骤101、调用摄像单元获取待测物体的预览图像；

通常情况下，调用的摄像单元为移动终端的后置摄像头，但也不排除调用前置摄像头，或设置切换模块用于切换前置摄像头和后置摄像头。借助现有移动终端高像素和极高的放大倍率，以及专用的微距摄像头可以将待测工件放大十几倍甚至几十倍的功能，可以形成待测物体的高清预览图像。

具体的，摄像头内部包括多个透镜，利用透镜成像的原理来实现图像的成像；通过感光芯片及相关电路来记录和传输图像。理论上，镜头可以只由一个镜片组成，但由于光学原因，单个镜片的成像不可避免的存在色差、球差、慧差、像散等等一系列像差问题，尤其在边缘部分，成像很差。多个镜片组合在一定程度上可以校正像差。

其次，很多镜头的对焦也是通过改变镜片位置实现的。一般手机摄像头是通过VCM控制镜头整体前后移动来改变焦距，主要分为以下三种：

1、标准镜头：以适用于35毫米单镜头反光照相机的交换镜头为例(36＊24mm感光元件)，标准镜头通常是指焦距在40至55毫米之间的摄影镜头，它是所有镜头中最基本的一种摄影镜头。

2、广角镜头：焦距短于标准镜头、视角大于标准镜头。广角镜头的基本特点是：镜头视角大，视野宽阔。具有将距离感夸张化，对焦范围广等拍摄特点。使用广角时可将眼前的物体放得更大，将远处的物体缩得更小，四周的图像容易失真也是它的一大特点。广泛应用于大场面风景摄影作品的拍摄，能增加摄影画面的空间纵深感。

3、长焦镜头：焦距长，看得远。长焦距镜头通常分为三级，135mm以下称中焦距，中焦距镜头经常用来拍摄人像。135－500mm称长焦距。500mm以上的称为超长焦距适用于拍摄远处的景物。如球场上的特写以及野生动物的拍摄，因无法靠近被摄物，超长焦距镜头就大有用武之地。

摄像单元生成预览图像的流程示意图如图2所示，光线进入镜头，经传感器、模数转换器、ISP及图像处理器一系列转换后在显示屏幕上显示图像。

需要说明的是，在启动摄像单元，即启动摄像头后，首先会基于所处的环境状态进行补光，例如，在所处环境较为昏暗时，可利用移动终端自带的LED照明灯进行照明，目前的移动终端(包括但不限于手机，平板电脑等)所配备的摄像头像素越来越高，变焦能力越来越强，利用环境光或电子设备自带的LED照明后，经摄像镜头内部复杂的变焦距及软件补偿算法等一系列运算和步骤，获取到高清晰的被测物实时预览图像并显示在屏幕上。

步骤102，基于预览图像建立图像坐标系，并根据预览图像与待测物体之间的成像比例建立标尺。

其中步骤102包括两个方面，第一方面为确定坐标系的原点和基准方向，具体的：获取的二维高清预览图像显示于移动终端的屏幕上，建立直角坐标系，作为本实施例的其中一种实施方式，针对移动终端的屏幕上所设定的显示区域建立固定图像坐标系，其固定直角坐标系的原点位于显示屏幕的左下角，所显示的高清预览图像完全位于坐标系的第一象限。分别获取所需测量的点的坐标参数。作为本实施例的另一种实施方式，其坐标系原点可根据测量需求活动设置，在一种实施方式中，可根据所需获取的待测点的坐标为坐标系原点，进而获取其他点的坐标参数。

另一方面为根据预览图像与待测物体之间的成像比例建立标尺。实质上，标尺对应于待测物体的实际尺寸，用于指示当前图像坐标系的计量单位，例如，当前标尺的计量单位为cm，测量点的坐标为(10，20)，即表示测量点距坐标原点X轴方向上的距离为10cm，距坐标原点Y轴方向上的距离为20cm。移动终端屏幕显示获取的高清预览图形，为获取清晰的结构特征，需要对预览图像进一步放大或缩小，标尺对应于放大或缩小后的预览图像同步调节；即不管预览图像放或缩小大多少倍，此刻度尺的刻度始终是1：1反应待测物体的实际尺寸。具体的，标尺根据预览图像与待测物体之间的成像比例，自适应调节计量单位，及自适应调节所述标尺刻度，使标尺显示的刻度、坐标系统与提供的数据参数与实物尺寸保持一致。

例如，当1：1比例(即图像未放大也未缩小)拍摄一个长度为100mm工件时，此时基于屏幕大小因素的影响，刻度尺应以cm刻度为计量单位，界面上也只标记1，2，……等数字，代表的是1cm，2cm，……等，mm长度上只有刻度没有数字，避免数字过于密集影响读数；当进行放大操作时，界面上的刻度尺显示精度跟着提高，当足够大时应以mm刻度为计量单位，界面上的1、2等数字代表1mm，2mm，……等，dmm(丝米)长度上只有刻度没有数字。

步骤103，获取处于待测物体之上的第一待测点以及第二待测点的坐标信息并记录。

通常对待测物体的尺寸测量不外乎对物件的长、宽、高及两点之间的距离的测量，利用在移动终端的屏幕中建立的直角坐标系，在获得待测物体的第一待测点坐标和第二待测点坐标后，可通过相应的算法计算获得距离信息。

本申请在屏幕中还设置有可移动的捕捉光标，可利用屏幕上设置的捕捉光标对待测点进行捕捉，在检测到所述捕捉光标处于所述图像坐标系中时，屏幕中会实时显示当前捕捉光标所处位置的坐标信息；作为优选地，捕捉光标设置为十字光标，用户接收作用于捕捉光标的移动指令，通过在移动终端的屏幕上移动十字光标确定所需的待测点的位置，获取待测点的坐标信息，在十字光标获取所需点的坐标信息后，经过坐标确认，将该点的信号保存并会将该点的坐标数值显示于移动终端的屏幕上，然后将十字光标移动至下一测量点，并进行确认，同时移动终端的屏幕上也会显示该点的坐标信息。

步骤104，根据第一待测点的坐标信息和第二待测点的坐标信息计算第一待测点和第二待测点之间的距离。

其中计算第一待测点和第二待测点之间的距离包括：根据第一待测点的X轴坐标和第二待测点的X轴坐标计算获得第一待测点和第二待测点在X轴方向上的第一距离；及根据第一待测点的Y轴坐标和第二待测点的Y轴坐标计算获得在Y轴方向上的第二距离；并根据所述第一距离以及所述第二距离计算所述第一待测点和所述第二待测点之间的直线距离。

作为本实施例中的其中一种实施方式，在获取有第一待测点和第二待测点坐标参数的情况下，由计算模块自动处理相关坐标数据，输出上述第一待测点和第二待测点之间的距离信息。

作为本实施例中的另一种实施方式，用户可通过十字光标获取多个点的坐标信息，在计算时，选择所需的坐标点的坐标参数进行计算。例如，在建立坐标系后，获取有点A、点B、点C、点和点E的坐标信息，其中点A、点B、点C、点D和点E之间可以互相组合形成待测量段的第一待测点和第二待测点，用户可以选择点A和点B两点，计算点A和点B两点之间的距离信息并显示；也可以选择点A和点C两点，计算点A和点C两点之间的距离信息并显示，该种方式适用于需要同时测量尺寸数据的应用。

下面对应用于具体的产品尺寸测量中进行举例：

如图3所示的应用结构示意图，需要测量工件中螺丝柱A到螺丝柱B之间的直线距离。在预览图像中将待测预览图像调至最佳显示比例，设定螺丝柱A的中心为坐标原点，并确定螺丝柱A为第一待测点，此时螺丝柱A的X、Y轴坐标值为(0，0)，将螺丝柱A的坐标值显示与移动终端的屏幕上，然后把移动十字光标，将十字光标定位在螺丝柱B的中心位置，确认该位置为第二待测点，此时移动终端显示螺丝柱B的坐标(60，80)于屏幕上，自动计算螺丝柱A(0，0)和螺丝柱B(60，80)在X轴方向上的距离X_B-A＝60-0＝60，及在Y轴方向上的距离Y_B-A＝80-0＝80；及螺丝柱A和螺丝柱B之间的直线距离

并将上述X_B-A、Y_B-A和L_AB的值显示与移动终端的屏幕上，此时，所显示的竖直单位与标尺的计量单位相同。其中，如坐标值前方出现“－”，可理解为位于坐标基准的反方向。

如图4所示的应用结构示意图，用于测量A点所在面与B电所在面的直线距离AB，更好地体现本专利技术相较于常规测量工具的优势。在该实施方式中需要测量AB之间的水平距离，不能是斜向的距离；由于AB两点高度不一样用卡尺没法测量水平距离，若以B点水平延伸到A点则由于拔模斜度的原因，测得的尺寸会比实际要大。

首先把图像待测点A放大到足够大，将所需测量尺寸的第一待测点：围骨外侧顶端R角根部X，Y坐标值坐标系原点(0，0)；

平衡图像至B待测点，将十字光标Y轴定位在待测点B需测位置(同样为围骨外侧R角根部)，此时坐标数据显示为B(－123，－25)，此时，Y轴方向上的距离25即为所需测量的AB两点处的水平距离；在标尺的计量单位为mm时，AB之间的距离为25mm。

综上，与现有技术相比，通过本发明方案的实施，解决了精密塑胶、五金行业从业人员高精密尺寸测量的需求，弥补了游标卡尺、螺旋测微器等小型精密测量工具和影像测量仪等大型测量仪器各自的不足，不管工件形状有多么复杂，借助一部移动终端均能轻松完成测量操作且能达到微米级精度要求。

本发明第二实施例提供一种基于移动终端的二次元影像测量装置，用于实现第一实施例中的测量方法，如图5所示的测量装置的结构示意图，该测量装置包括：

获取模块51，用于调用摄像单元获取待测物体的预览图像；

建立模块52，用于基于所述预览图像建立图像坐标系，并根据所述预览图像与所述待测物体之间的成像比例建立标尺；其中，所述标尺用于显示当前图像坐标系的计量单位；

记录模块53，用于获取处于所述待测物体之上的第一待测点以及第二待测点的坐标信息并记录；

计算模块54，用于根据所述第一待测点的坐标信息和所述第二待测点的坐标信息计算所述第一待测点和所述第二待测点之间的距离。

具体的，获取模块51调用摄像单元，摄像单元为移动终端自带的摄像头组件，在开启摄像单元后，摄像单元基于环境状况并利用移动终端自带的lED灯进行补光，并进一步进行对焦及镜头补偿，直至获取待测物体的高清预览图像，如在对预览图像进行放大或缩小后，同样需要重新进行对焦。

建立模块52用于在移动终端的屏幕上显示图像坐标系、标尺和预览图像，图像坐标系可为固定图像坐标系或根据待测点建立的图像坐标系，移动终端的屏幕为可触控控制的显示屏，在对预览图像进行放大或缩小调节时，标尺对应于放大或缩小后的所述预览图像同步调节；标尺调节包括自适应调节计量单位，并自适应调节刻度距离，相应的坐标系数值单位与标尺单位相同，即标尺显示的刻度、坐标系统与提供的数据参数与实物尺寸保持一致。

记录模块53具体用于记录捕捉光标捕捉的第一待测点和所述第二待测点的坐标信息，捕捉光标设置于移动终端的屏幕上，捕捉光标能够在移动终端的屏幕上移动。需要说明的是，光标移动过程中会在移动终端的屏幕上实时显示当前光标所在点的坐标数据。

计算模块54具体用于根据获取的第一待测点的X轴坐标和第二待测点的X轴坐标计算获得第一待测点和第二待测点在X轴方向上的第一距离；及根据第一待测点的Y轴坐标和第二待测点的Y轴坐标计算获得在Y轴方向上的第二距离；并根据所述第一距离以及所述第二距离计算所述第一待测点和所述第二待测点之间的直线距离。

与现有技术相比，本发明提出的测量装置，解决了精密塑胶、五金行业从业人员高精密尺寸测量的需求，弥补了游标卡尺、螺旋测微器等小型精密测量工具和影像测量仪等大型测量仪器各自的不足，不管工件形状有多么复杂，借助一部移动终端均能轻松完成测量操作且能达到微米级精度要求。

在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于移动终端的二次元影像测量方法，其特征在于，包括：

调用摄像单元获取待测物体的预览图像；

基于所述预览图像建立图像坐标系，并根据所述预览图像与所述待测物体之间的成像比例建立标尺；其中，所述标尺用于指示当前图像坐标系的计量单位；

获取处于所述待测物体之上的第一待测点以及第二待测点的坐标信息并记录；

根据所述第一待测点的坐标信息和所述第二待测点的坐标信息计算所述第一待测点和所述第二待测点之间的距离。

2.根据权利要求1所述的二次元影像测量方法，其特征在于，所述调用摄像单元获取待测物体的预览图像，包括：

控制摄像单元基于环境状况进行补光；

控制所述摄像单元进行对焦及镜头补偿，获取所述待测物体的高清预览图像。

3.根据权利要求1所述的二次元影像测量方法，其特征在于，所述基于所述预览图像建立图像坐标系，并根据所述预览图像与所述待测物体之间的成像比例建立标尺，包括：

针对移动终端的屏幕上所设定的显示区域建立固定图像坐标系；或，根据所述预览图像显示的待测物体，基于所述待测物体上的待测点建立图像坐标系；

根据所述预览图像与所述待测物体之间的成像比例，建立对应于所述图像坐标系的标尺。

4.根据权利要求1所述的二次元影像测量方法，其特征在于，所述获取处于所述待测物体之上的第一待测点以及第二待测点的坐标信息并记录，包括：

利用屏幕上设置的捕捉光标对待测点进行捕捉，在检测到所述捕捉光标处于所述图像坐标系中时，实时显示当前捕捉光标所处位置的坐标信息；

接收作用于所述捕捉光标的移动指令，通过所述捕捉光标分别捕捉所述第一待测点和所述第二待测点，并记录所述第一待测点和第二待测电的坐标信息。

5.根据权利要求4所述的二次元影像测量方法，其特征在于，所述根据所述第一待测点的坐标信息和所述第二待测点的坐标信息计算所述第一待测点和所述第二待测点之间的距离，包括：

根据所述第一待测点坐标和所述第二待测点坐标获得所述第一待测点和所述第二待测点在X轴方向上的第一距离、所述第一待测点和所述第二待测点在Y轴方向上的第二距离，并根据所述第一距离以及所述第二距离计算所述第一待测点和所述第二待测点之间的直线距离。

6.一种基于移动终端的二次元影像测量装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于调用摄像单元获取待测物体的预览图像；

建立模块，用于基于所述预览图像建立图像坐标系，并根据所述预览图像与所述待测物体之间的成像比例建立标尺；其中，所述标尺用于指示当前图像坐标系的计量单位；

记录模块，用于获取处于所述待测物体之上的第一待测点以及第二待测点的坐标信息并记录；

计算模块，用于根据所述第一待测点的坐标信息和所述第二待测点的坐标信息计算所述第一待测点和所述第二待测点之间的距离。

7.根据权利要求6所述的二次元影像测量装置，其特征在于，所述获取模块具体用于：

控制所述摄像单元基于环境状况进行补光；

控制摄像单元进行对焦及镜头补偿，获取所述待测物体的高清预览图像。

8.根据权利要求6所述的二次元影像测量装置，其特征在于，所建立模块具体用于：

针对移动终端的屏幕上所设定的显示区域建立固定图像坐标系；或，根据所述预览图像显示的待测物体，基于所述待测物体上的待测点建立图像坐标系；

根据所述预览图像与所述待测物体之间的成像比例，建立对应于所述图像坐标系的标尺。

9.根据权利要求6所述的二次元影像测量装置，其特征在于，所述记录模块具体用于：

利用屏幕上设置的捕捉光标对待测点进行捕捉，在检测到所述捕捉光标处于所述图像坐标系中时，实时显示当前捕捉光标所处位置的坐标信息；

接收作用于所述捕捉光标的移动指令，通过所述捕捉光标分别捕捉所述第一待测点和所述第二待测点，并记录所述第一待测点和第二待测电的坐标信息。

10.根据权利要求6所述的二次元影像测量装置，其特征在于，所述计算模块具体用于：

根据所述第一待测点坐标和所述第二待测点坐标获得所述第一待测点和所述第二待测点在X轴方向上的第一距离、所述第一待测点和所述第二待测点在Y轴方向上的第二距离，并根据所述第一距离以及所述第二距离计算所述第一待测点和所述第二待测点之间的直线距离。

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