专利名称：一种获取位置参数的方法、装置及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动测量领域，特别是位置参数获取的技术。
背景技术：
在智能交通系统(Intelligent Traffic System)中，影像设备被广泛应用在各种场景中。例如，自动号牌识别、速度监控以及交通容量监控都需要使用影像设备。但是，基础设施的安装费用成为基于影像的交通解决方案的一大难题，特别是对于影像设备安装参数非常敏感的场景下，这个问题尤为突出。以ITS中自动号牌识别为例，在对车辆号牌进行自动识别时，需要知道车辆号牌在图像中的尺寸，而车辆号牌在图像中的尺寸与影像设备的安装参数关系密切，也即对于安装参数非常敏感。因此，在安装影像设备时就需要进行精确测量，成本较高。在ITS中，还有很多应用都需要根据安装参数进行具体的应用运算，因此获取安装参数对于ITS而言非常重要。目前，需要在系统开始工作之间人工获取安装参数，并且将安装参数人工配置到系统中，成本较高并且精度较低。并且，在改变配置场景时，安装参数也会改变，这就导致需要重新获取安装参数，从而使得成本难以控制。
发明内容
考虑到现有技术的上述缺陷，本发明实施例提供一种获取位置参数的方法、装置以及系统，以用于自动获取安装参数。本发明实施例还提供一种判断影像设备绕光轴旋转的方法、一种发射装置、一种影像设备以及一种获取位置参数的系统。本发明各实施例提供了以下技术方案以解决上述技术问题。本发明实施例提供的一种获取位置参数的方法，所述方法包括发射装置发射至少两束光束，所述光束照射在面A上形成光斑；影像装置获取所述光斑在像平面B的像； 处理装置检测所述像在所述像平面B中的位置；计算装置根据所述位置计算待测量对象的位置参数。本发明实施例还提供一种判断影像设备绕光轴旋转的方法，该方法包括发射装置发射至少两束光束，所述光束照射在面A上形成光斑，其中所述光束满足1)所述光束中至少存在两束光束其发射点均位于除第一坐标系的原点之外的位置，且所述至少两束光束的发射点的坐标的y分量相同；或者2)所述光束中至少存在三束光束其其发射点均位于除所述第一坐标系的原点之外的位置，且所述至少三束光束的发射点不位于同一条直线上；影像设备获取所述至少两束光束的光斑在像平面B上的像；处理装置检测所述像在所述像平面B中的位置；若所述光束满足1)，则计算装置根据所述像在所述像平面B中的位置判断所述至少两束光束的发射点到其光斑之间的距离是否相等，若相等，则确定不存在所述影像设备绕其光轴的旋转；若不相等，则确定存在所述影像设备绕其光轴的旋转；若所述光束满足2)，则计算装置根据所述像在所述像平面中的位置以及所述光束的发射点的位置，通过平面公式确定所述面A，并根据直线与平面的夹角公式计算所述影像设备装置沿其光轴旋转的角度，以判断所述影像设备沿其光轴是否存在旋转；其中，所述第一座标系的原点位于所述影像设备的光心，所述第一坐标系的ζ轴位于所述影像设备的光轴上，所述第一坐标系的X轴垂直于所述Z轴且位于所述影像设备的水平面中，所述第一坐标系的y轴垂直于所述影像设备的水平面。本发明实施例还提供一种发射装置，安装在影像设备上，所述发射装置包括至少两个光束发射构件，若以第一坐标系作为参考，则所述至少两个光束发射构件满足存在至少两个光束发射构件其发射点均位于除所述第一坐标系的原点之外的位置，且所述发射点的坐标的y分量不同；或者存在至少三个光束发射构件其发射点均位于除所述第一坐标系的原点之外的位置，且所述发射点不位于同一条直线上；其中，所述第一坐标系的ζ轴位于所述影像设备的光轴上，原点位于所述影像设备的光心处，χ轴位于所述影像设备的水平面中且垂直于所述ζ轴，y轴垂直于所述影像设备的水平面。本发明实施例还提供一种影像设备，该影像设备包括镜头和像平面，用于获取光束在面A上形成的光斑的像；检测装置，用于检测所述光斑的像在所述像平面中的位置；计算装置，用于根据所述检测装置检测的位置，计算待测量对象的位置参数。本发明实施例还提供一种获取位置参数的系统，该系统包括发射装置，用于发射至少2束光束，所述光束在面A上形成光斑；影像装置，用于获取所述光斑在像平面上的像；检测装置，用于检测所述影像装置获取的像在像平面中的位置；计算装置，用于根据所述检测装置检测的位置，计算待测量对象的位置参数。通过本发明各实施例提供的技术方案，可以自动测量得到待测量对象，特别是影像设备的位置参数，从而避免了人工测量所带来的成本与误差，使得系统的自动化程度得到提高。
本发明实施例的其他特点、特征和优点通过以下结合附图的详细描述将变得更加显而易见，其中图Ia为本发明实施例提供的一种获取位置参数方法的流程示意图；图Ib为本发明实施例提供的一种发射装置安装示意图；图Ic为本发明实施例提供的另一种发射装置安装示意图；图2为本发明实施例提供的一种判断影像设备绕光轴旋转的方法的流程示意图；图3为本发明实施例提供的一种发射装置的结构示意图；图4为本发明实施例提供的一种影像设备的结构示意图5为本发明实施例提供的一种数据处理设备的结构示意图；图6为本发明实施例提供的一种获取位置参数的系统的结构示意图。
具体实施例方式本发明实施例提供的获取位置参数的方法、装置例如可以应用在ITS的多种应用中，以自动获取影像设备的安装参数，进一步还可以自动配置安装参数。在本实施例以及下述各实施例中，ITS中影像设备的安装参数属于位置参数的一种。图Ia为本发明实施例提供的一种获取位置参数方法的流程示意图。为了描述方便，本实施例中，以影像设备为待测量对象，也即需要测量影像设备的安装参数。但是本实施例提供的方法还可以应用在其他的测量场景中，例如将发射装置和影像装置一起安装在待测量对象上，对待测量对象进行位置参数的测量。本实施例提供的方法包括步骤101，发射装置发射光束。本实施例中，发射装置例如是安装在影像设备上的。具体实施时，该发射装置可以是固定在一个支架上，该支架可以灵活的安装在影像设备上，也即该支架可以方便的安装、 取下或者调整。具体实施时，该发射装置还可以是直接固定在影像设备上。优选的，将发射装置固定在支架上，从而可以灵活的安装和取下，从而可以在调整或者安装影像设备时使用，而在调整或者安装影像设备完成后取下该发射装置用于其他影像设备的调整和安装，进而节省了成本。在本实施例中，发射装置例如可以为激光发射器。进一步的，该发射装置可以发射特定颜色的光束，也即特定波长的光束，以满足不同需求。例如，该发射装置可以发射红色的光束，从而使得在光束照射到的表面上形成的光斑与该表面具有足够明显的差别，更有利于识别该光斑。或者该发射装置可以发射黄色的光束，从而使得光束具有更强的穿透力， 以在环境较恶劣的地区也能在光束照射的表面上形成光斑。由于激光是相干光，具有近乎单一的波长，即使经过长距离的传播仍然能够保证强度和波形，所以采用激光发射器可以获得更加清晰的图像，提高测量准确性，在影像设备与照射平面相距较远的情况下也能够使用。通常情况下，光束照射表面为马路的路面，也可能是其他物体的表面，例如建筑物的表面。本实施例中，在一个发射装置只能发射一束光束时，至少存在两个发射装置；在一个发射装置可以发射至少两束光束时，可以存在一个或更多的发射装置，一共发射至少两束光束。为了描述方便，本实施例以及下述各实施例中，以一个发射装置只发射一束光束为例进行举例说明。步骤102，影像装置获取光斑在像平面中的像。在本实施例中，影像装置即为影像设备，或者认为集成在影像设备中。影像装置通过成像，获取在像平面上光斑的像。步骤103，处理装置检测光斑的像在像平面中的位置。影像设备成像时或者成像后都可以进行图像中光斑位置的检测。在具体实施时， 如果影像设备自身处理能力较强，可以由影像设备自己进行光斑位置的检测，也即将处理装置集成在影像设备中；如果影像设备自身处理能力较弱，则可以由外部设备对影像设备CN 102445148 A
说明书
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的图像进行处理，检测光斑位置，也即处理装置设置在影像设备之外。步骤104，计算装置根据检测的像的位置计算待测量对象的位置参数。本实施例中，待测量对象为影像设备自身，则位置参数为该影像设备的安装参数。在具体实施时，如果影像设备自身处理能力较弱，可以由外部设备完成具体的计算从而获得安装参数，也即计算装置设置在影像设备之外；如果影像设备自身处理能力较强，则可以由影像设备自身完成具体的计算，得到安装参数，也即计算装置集成在该影像设备中。由于的发射装置的数量以及安装位置不同，具体的安装参数计算方法会有差别， 相应的影像设备的位置也会存在限制。为了叙述方便，在本实施例和以下各实施例中，认为发射装置即可表示光束的发射点，且发射点位于影像设备的镜头平面中，也即过光心且垂直于光轴的平面。本实施例中，发射装置的发射点无需精确的位于镜头平面中，可以用其在镜头平面中的投影位置作为下述描述中发射点的位置。本实施例中，安装参数例如包括高度和角度。高度例如为镜头的光心到照射平面的距离，角度例如为待测量对象与照射平面之间的夹角，本实施例中即为影像设备光轴与照射平面之间的夹角。本实施例中，一定场景下，角度还可以包括影像设备沿光轴旋转的角度。在计算安装参数时，通过光斑坐标或者光斑间距离，利用相似三角形的性质或其它三角形的计算公式，以及点到平面的距离和/或直线与平面的夹角公式即可计算得到上述高度和角度。本实施例中，在光束平行于影像设备的光轴时，计算比较简单。因此，下述实施例中，以光束平行于影像设备为例进行说明，本领域技术人员根据下述示例可以得到在光束与影像设备的光轴不平行时的计算方法。下面以图Ib为例，详细说明安装参数的计算方式。图Ib所示示例中，在影像设备的周围通过支架安装有3个发射装置。以影像设备的光心为原点，图Ib中用0表示，沿光轴方向为ζ轴，Χ轴垂直于ζ轴且位于影像设备的水平面上，y轴垂直于影像设备的水平面。 上述坐标系的设定仅为一示例，本领域技术人员可以获知其它的坐标系设定以及相应的计算方法。第一发射装置A的发射点的坐标为(D，0，0)，第二发射装置B的发射点的坐标为 (_D，0，0)，第三发射装置C的发射点的坐标为(0，D，0)。3个发射装置在照射平面上形成的光斑分别为第一发射装置A照射的光斑为A'且A'的坐标为0^1，71，21)，第二发射装置 B照射的光斑为B'且B'的坐标为(x2，y2，z2)，第三发射装置C照射的光斑为C'且C' 的坐标为(x3, y3, z3)。在影像设备的像平面上，A'点的像为A"，A"的坐标为(xl'，yl' ,ζ' )，Β'点的像为B"，B"的坐标为(χ2'，y2' ,ζ' )，C'点的像为C"，C"的坐标为(x3'，y3'， ζ')。为了表述方便，将光轴与照射平面的交点表示为D'，将光轴与像平面的交点表示为D"。3个发射装置发射的光束均平行于ζ轴。目前已知xl =D，yl = 0。由于A' D' 0 构成的三角形与A" D" 0构成的三角形为相似三角形，所以对应的边成比例，也即D' 0/D" O = A' D' /k" D"，从而得到zl = fD/xl'。其中，f为影像设备的焦距。根据同样的原理，还可以得到x2 =-D，y2 = 0，z =-fD/x2'；以及x3 = 0，y3 = D, z3 = fD/y3'。根据平面的表达公式，照射平面可以表示为ax+by+cz+d = 0，由于上述3个点都位于这个照射平面中，所以将上述3个点的坐标代入，可以得到如下结果a = -f/2(l/ xl' +1/χ2' )，b = (f/2)*(l/xl' -1/χ2' )-f/y3‘，c = 1，d = -(fD/2)*(1/xl' -1/ x2')。由此，可以确定照射平面。由于a、b、c和d可以同时按照比例变化，因此，上述a、 b、c、d的值并非是唯一的一组，例如还可以是a= (l/D)*(Xr +χ2' )/(χ2' -χ ')， b = [l/(D*y3 ' )]*[2*xl' *x2 ' /(x2 ' -xl ' )-y3 ‘ ]，c = (2/fD)*xl ' *x2 ‘ / (xl' -x2' )，d = 1。在步骤103中已经检测到像平面上光斑的位置，所以，xl'、x2'和y3'均为已知量。根据点到平面的距离公式，可以计算得到光心到照射平面的距离，
^=\d\Na+b2+c。 根据直线与平面的夹角公式，可以计算得到光轴与照射平面的夹角， 1
φ - arcsin-
+b2+c2 同样，根据直线与平面的夹角公式，也可以计算得到χ轴与照射平面的夹角，
γ = arcsin-
°用X轴偏离影响设备水平面的角度表示即为，Y = arctan
Vfl2+^2+C2以上给出的计算方法仅为一个示例，还可以通过其他计算方法根据像平面上光斑的位置计算得到上述高度和角度。在本实施例中，在不能保证如上坐标系的χ轴平行于照射平面时(也即影像设备未沿光轴发生转动)，或者如上坐标系的X轴与照射平面之间的角度无法忽略时，需要设置至少3个发射装置，并且这些发射装置中，至少有3个发射装置不能同时位于一条直线上， 也即这至少3个发射装置可以构成任意的一个除一条直线之外的几何形状。并且这些发射装置不能设置在原点处。在本实施例中，在能够保证如上坐标系的χ轴平行于照射平面时，或者如上坐标系的χ轴与照射平面之间的角度可以忽略时，计算上述高度和角度需要设置至少2个发射装置，并且这些发射装置中至少存在2个发射装置其坐标的y分量不同。上述至少2个发射装置也不能设置于原点处。下面以设置2个发射装置为例对本发明实施例提供的方法进行说明。如图Ic所示，在影像设备的上方和侧方分别安装有发射装置P、Q。仍以图Ib中的坐标系设置为例， 发射装置P的坐标为(D，0，0)，发射装置Q的坐标为(0，D，0)，相应的在照射平面M上形成的光斑分别为P' (x4, y4，z4)，Q' (x5, y5，z5)。光斑P'和Q'在成像平面上的像分别为 P" (x4'，y4' , z4' )，Q〃 (x5' , y5' , z5')。其中，参照图Ib所示示例中的计算方法，x4 = D，y4 = 0，z4 = f*D/x4' ；x5 =0，y5 = D, z5 = fD/y5'。由于χ轴平行于照射平面M，所以S(0，0，f*D/x4')也必然位于照射平面M上。仍将照射平面表示为ax+by+cz+d = 0，则可以得到a = 0，b = f*(l/x4' -1/ y5' )，c = 1，d = -f*D/x4'。相应的，仍通过点到平面的距离公式计算高度，通过直线与平面的夹角公式计算光轴与照射平面M的夹角。进一步的，本实施例中，还可以包括步骤105，根据得到的安装参数进行后续处理。ITS得知安装参数后，可以进行进一步的后续处理，根据具体的应用不同，后续的处理步骤也存在差别。例如，在号牌识别的应用中，ITS已知实际车牌的大�。莅沧安问梢约扑愕玫酵枷裰泻排频拇笮。佣凑胀枷裰泻排拼笮《酝枷裰械暮排平芯咛宓氖侗�。例如，在特定应用场合，需要改变影像设备的姿态时，可以根据现有的安装参数判断如何对影像设备进行调整。例如，本实施例提供的方法还可以用于判断影像设备是否沿光轴存在转动，也即按如上坐标系的设置，X轴是否平行于照射平面。本实施例提供的方法不仅限于获取影像设备的安装参数，还可以用于其他的测量场景，需要该测量场景包括能够成像的构件以及光源。特定场景下，如果通过其他方式可以在一构件上成像，则也可以不包括光源。在本实施例提供的方法应用于其它的测量场景时，可以将整个发射装置、影像设备等视为一个测量系统，测量一个待测量对象的位置参数。在此场景下，可以根据影像设备与待测量对象之间的位置关系计算待测量对象与照射平面之间的距离，与照射平面之间的角度以及沿光轴旋转的角度。待测量对象与影像设备之间的位置关系通常在初始位置确定后就不再改变。在具体实施时，上述示例中的照射平面可能并不完全是一个平面，例如路面可能有不平整的部分。在计算时，仍然按照平面进行计算，经过验证相应的误差在工程允许的范围内。通过上述方法，可以自动获取影像设备的安装参数，避免了人工获取的成本，同时比人工测量得到的结果更为准确。并且，相应于后续的操作和处理，可以将自动获取的安装参数直接传输到处理装置，避免了人工配置的成本以及出错的风险，提高了智能交通的自动化程度。如图2所示，本发明实施例还提供了一种判断影像设备绕光轴旋转的方法，该方法包括 步骤201，发射装置发射光束。本实施例中，若一个发射装置仅发射一束光束，则至少需要设置2个发射装置。发射装置发射的光束照射在照射平面A上，形成光斑。其中，至少有2个发射装置的发射点均位于除原点之外的位置，且其坐标的y分量相同。或者至少有3个发射装置的发射点均位于除原点之外的位置，且不位于同一条直线上，也即这至少3个发射装置的发射点可以构成除一条直线之外的任意几何形状，例如构成三角形或者四边形等。。
优选的，发射装置发射的光束均与影像设备的光轴平行。步骤202，影像设备获取光斑在像平面上的像。本步骤可以参考如图Ia所示实施例，此处不再赘述。步骤203，处理装置检测上述像在像平面中的位置。本步骤可以参考如图Ia所示实施例，此处不再赘述。步骤204，计算装置可以根据步骤203中检测的位置判断上述平行光束的发射装置到光斑之间的距离，若相等，则进入步骤205，若不相等则进入步骤206。本步骤中，发射装置的位置可以认为是光束发射点的位置。发射装置到光斑之间的距离，如果按照图Ib中坐标系的设置，即为ζ轴上的距离。本实施例中，在发射装置至少有3个，且发射点均不位于原点，也不构成一条直线时，步骤204可以根据图Ib所示实施例中的计算方法计算得到影像设备沿光轴的旋转角度，从而判断影像设备沿光轴是否存在旋转。步骤205，确定影像设备绕光轴不存在旋转。步骤206，确定影像设备绕光轴存在旋转。本实施例提供的方法可以结合图la、Ib和Ic所示实施例，从而获得更多的示例。通过本实施例提供的方法，可以通过影像设备对照射光斑的测量判断影像设备沿光轴是否发生旋转，从而可以对影像设备的姿态进行调整。进一步的，还可以计算影像设备沿光轴的旋转角度，从而精确的获知影像设备的姿态，并且可以进行高效的、有针对性的调
iF. ο上述各示例之间可以相互参照，且各个实施例所公开的方法的各个步骤，可以采用软件、硬件或者软硬件相结合的方式来实现。如图3所示，本发明实施例还提供了一种发射装置，该发射装置特别的安装在影像设备上，能够用于位置参数的获取。该装置包括至少两个光束发射构件301。其中每个光束发射构件301至少发射一个光束。进一步的，该装置还可以包括一个支架302，上述至少两个光束发射构件301固定在该支架302上，该支架302能够安装在影像设备上。每个光束发射构件301可以直接固定在影像设备上或者通过支架302安装在影像设备上。下面以该装置包括支架302为例进行说明，光束发射构件301直接固定在影像设备上的情况可以参照实施。仍以图Ib所示示例的坐标系为参照，进行本实施例的描述。若该装置用于χ轴不能保证平行于照射平面或者X轴与照射平面的夹角不能忽略的场景，则该装置包括3个或者更多的光束发射构件，且这3个或者更多的光束发射构件的发射点不能位于原点上，也不能位于同一条直线上。若该装置用于χ轴能够保证平行于照射平面或者X轴与照射平面的夹角能够忽略的场景，则该装置可以包括2个或者更多的光束发射构件，这2个光束发射构的发射点不能位于原点上，且其坐标的y分量不同。若该装置用于判断影像设备绕其光轴是否发生转动，则该装置可以仅包括2个或者更多的发射装置，这些发射装置的发射点均不位于原点，且其坐标的y分量相同。本实施例中，光束发射构件可以发射特定颜色的光束，也即特定波长的光束，以使得光斑的颜色与照射平面的颜色能够被影像设备区分开。
具体的，光束发射构件例如为激光发射器。本实施例中，优选的，光束发射构件与影像设备的位置关系能够使得光束发射构件发射的光束平行于影像设备的光轴。通过本实施例提供的发射装置，可以通过与影像设备的配合，获得影像设备或者其他待测量对象的位置参数，从而可以进行后续的运算或者调整、配置，避免了人工测量获取的不精确以及高成本。如图4所示，本发明实施例提供了一种影像设备，用于获取位置参数。该影像设备包括镜头401和像平面402 ；检测装置403，用于检测光斑的像位于像平面402上的位置。进一步的，该影像设备还可以包括计算装置404，用于根据检测装置403检测的位置信息计算该影像设备或者待测量对象的位置参数。具体的计算方法可以参照图lb、图Ic 以及图2所示示例中的计算方法。例如计算装置404可以包括平面确定模块4041，用于根据光束的发射点的位置，以及光斑的像在像平面中的位置，通过平面公式确定照射平面； 以及下述�？橹换蚱淙我庾楹暇嗬肽？�4042，用于根据点到平面的距离公式计算本影像设备到照射平面的距罔；第一角度�？�4043，用于根据直线与平面的夹角公式计算本影像设备的光轴与照射平面的夹角；第二角度�？�4044，用于据直线与平面的夹角公式计算本影像设备沿其光轴旋转的角度。本实施例中，在影像设备不包括计算装置404时，可以由检测装置403将检测到的位置信息发送给外部的计算设备，从而最终测定影像设备或者待测量对象的位置参数。本实施例中，影像设备还可以包括如图3所示实施例提供的发射装置。通过本实施例提供的影像设备，配合图3所示实施例提供的发射装置可以通过测量影像设备中发射装置形成的光斑的像，可以计算得到影像设备或者待测量对象的位置参数，从而避免了人工测量的成本与误差。如图5所示，本发明实施例提供了一种数据处理设备，用于获取位置参数，该数据处理设备包括接收�？�501，用于接收来自于影像设备的信息；计算�？�502，用于根据接收的信息计算影像设备或者待测量对象的位置参数。其中来自于影像设备的信息包括光斑在像平面上的位置。计算�？�502具体的计算方法可以参照图lb、lc所示示例中提供的方法。进一步的，数据处理设备还可以包括检测�？�503，用于根据接收�？�501接收的图像检测该图像中，光斑的位置；此时计算�？�502用于根据检测�？�503检测的位置信息计算影像设备或者待测量对象的位置参数。通过本实施例提供的数据处理设备，配合图3、图4所示实施例提供的发射装置和影像设备可以通过测量发射装置发射的光束形成的光斑在影像设备的像平面中成像的位置，可以计算得出影像设备或者待测量对象的位置信息，从而实现自动获取位置信息，避免了人工测量的误差与成本。
图3、图4和图5所提供的实施例之间可以彼此结合，相互参照，并且具体的实现可以参照图la、图lb、图Ic和图2所示的实施例。如图6所示，本发明实施例提供的获取位置参数的系统，该系统包括发射装置601，用于发射至少2束光束。发射装置601发射的光束在照射平面上形成光斑。影像装置602，用于获取光斑在像平面上的像。检测装置603，用于检测影像装置602获取的像在像平面中的位置。计算装置604，用于根据检测的位置，计算待测量对象的位置参数。本实施例中，发射装置601例如为激光发射器，能够发射特定颜色的光束，以使得光斑与照射平面的颜色在检测装置603检测时足以区分开。参照图la、lb、lc所示实施例，本实施例中，如果在能够保证χ轴平行于照射平面或者χ轴与照射平面的夹角可能忽略的情况下，发射装置可以发射2束或者更多的光束，这些光束中，至少存在两束光束其发射点不位于原点且其坐标具有不同的y分量。如果在不能保证χ轴平行于照射平面或者χ轴与照射平面的夹角不能忽略的情况下，发射装置例如需要发射至少3束光束，且这些光束中至少有3束光束其发射点不能位于原点，且不能位于同一条直线上。本实施例中，为了检测和计算的方便，发射装置604发射的光束优选的平行于影像装置602的光轴。本实施例中，计算装置604具体的计算方法可以参照图la、lb、lc所示实施例中的计算方法。计算装置604包括平面确定�？�6041，用于根据光束的发射点的位置，以及光斑的像在像平面上的位置，通过平面公式确定照射平面；以及下述模块之一或其任意组合距离�？�6042，用于根据点到平面的距离公式计算待测量对象到照射平面的距罔；第一角度�？�6043，用于根据直线与平面的夹角公式计算影像装置602的光轴与照射平面的夹角，并根据影像装置602与待测量对象之间的角度得到待测量对象与照射平面的夹角；第二角度�？�6044，用于据直线与平面的夹角公式计算影像装置602沿其光轴旋转的角度，并根据影像装置602与待测量对象之间的角度得到待测量对象沿影像装置602 的光轴旋转的角度。本实施例提供的获取位置参数的系统例如还可以执行图2所示实施例提供的判断旋转角度的方法。通过本实施例提供的获取位置参数的系统，可以测量系统中影像装置的位置参数，或者测量待测量对象的位置参数。从而可以实现自动获得位置参数的功能，避免了人工测量的成本和误差。将该系统应用在ITS中时，可以大幅度提高ITS的自动化，并减少ITS 的成本。本领域技术人员应当理解，本发明的各个实施例可以在没有偏离发明实质的情况下做出各种变型和改变，这些变型和改变都在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围由所附的权利要求书来定义。
权利要求
1.一种获取位置参数的方法，所述方法包括发射装置发射至少两束光束，所述光束照射在面A上形成光斑； 影像装置获取所述光斑在像平面B的像； 处理装置检测所述像在所述像平面B中的位置； 计算装置根据所述位置计算待测量对象的位置参数。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发射装置、所述影像装置、所述处理装置、所述计算装置以及所述待测量对象中的任意组合集成于同一设备中。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发射装置为激光发射器，能够发射特定颜色的光束，以使得所述光斑与所述面A的颜色在检测时足以区分开。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发射装置通过支架安装在所述影像装置上，能够与所述影像装置分离。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光束平行于所述影像装置的光轴。
6.如权利要求1至5所述的方法，其特征在于，所述待测量对象为所述影像装置，且所述位置参数包括以下之一或其任意组合所述影像装置到所述面A的距离； 所述影像装置的光轴与所述面A的夹角； 所述影像装置沿其光轴旋转的角度。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，第一坐标系的原点位于所述影像装置的光心，所述第一坐标系的ζ轴位于所述影像装置的光轴上，所述第一坐标系的Χ轴垂直于所述 Z轴且位于所述影像装置的水平面中，所述第一坐标系的y轴垂直于所述影像设备的水平面，若以所述第一坐标系作为参考，则所述光束需要满足以下条件之一所述光束中至少存在两束光束其发射点均位于除所述原点之外的位置，所述至少两束光束的发射点的坐标的y分量不同，且所述χ轴平行于所述面A ；所述光束中至少存在三束光束其发射点均位于除所述原点之外的位置，且所述至少三束光束的发射点不位于同一条直线上。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述计算装置根据所述位置计算待测量对象的位置参数，包括所述计算装置根据所述光束的发射点的位置，以及所述光斑的像在所述像平面B中的位置，通过平面公式确定所述面A ；所述计算装置根据点到平面的距离公式计算所述影像装置到所述面A的距离，和/或， 所述计算装置根据直线与平面的夹角公式计算所述影像装置的光轴与所述面A的夹角，和 /或，所述计算装置根据直线与平面的夹角公式计算所述影像装置沿其光轴旋转的角度。
9.一种判断影像设备绕光轴旋转的方法，所述方法包括发射装置发射至少两束光束，所述光束照射在面A上形成光斑，其中所述光束满足1) 所述光束中至少存在两束光束其发射点均位于除第一坐标系的原点之外的位置，且所述至少两束光束的发射点的坐标的y分量相同；或者2)所述光束中至少存在三束光束其其发射点均位于除所述第一坐标系的原点之外的位置，且所述至少三束光束的发射点不位于同一条直线上；影像设备获取所述至少两束光束的光斑在像平面B上的像；处理装置检测所述像在所述像平面B中的位置；若所述光束满足1)，则计算装置根据所述像在所述像平面B中的位置判断所述至少两束光束的发射点到其光斑之间的距离是否相等，若相等，则确定不存在所述影像设备绕其光轴的旋转；若不相等，则确定存在所述影像设备绕其光轴的旋转；若所述光束满足2)，则计算装置根据所述像在所述像平面中的位置以及所述光束的发射点的位置，通过平面公式确定所述面A，并根据直线与平面的夹角公式计算所述影像设备装置沿其光轴旋转的角度，以判断所述影像设备沿其光轴是否存在旋转；其中，所述第一座标系的原点位于所述影像设备的光心，所述第一坐标系的ζ轴位于所述影像设备的光轴上，所述第一坐标系的χ轴垂直于所述ζ轴且位于所述影像设备的水平面中，所述第一坐标系的y轴垂直于所述影像设备的水平面。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述光束均平行于所述光轴。
11.如权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述处理装置和/或所述计算装置集成在所述影像设备中。
12.—种发射装置，安装在影像设备上，所述发射装置包括至少两个光束发射构件，若以第一坐标系作为参考，则所述至少两个光束发射构件满足存在至少两个光束发射构件其发射点均位于除所述第一坐标系的原点之外的位置，且所述发射点的坐标的y分量不同；或者存在至少三个光束发射构件其发射点均位于除所述第一坐标系的原点之外的位置，且所述发射点不位于同一条直线上；其中，所述第一坐标系的ζ轴位于所述影像设备的光轴上，原点位于所述影像设备的光心处，χ轴位于所述影像设备的水平面中且垂直于所述ζ轴，y轴垂直于所述影像设备的水平面。
13.如权利要求12所述的发射装置，其特征在于，所述光束发射构件相对于所述影像设备的位置关系使得所述光束发射构件发射的光束平行于所述影像设备的光轴。
14.如权利要求12或13所述的发射装置，其特征在于，所述发射装置还包括一个支架， 所述支架用于将所述光束发射构件安装在所述影像设备上。
15.一种影像设备，所述影像设备包括镜头和像平面，用于获取光束在面A上形成的光斑的像；检测装置，用于检测所述光斑的像在所述像平面中的位置；计算装置，用于根据所述检测装置检测的位置，计算待测量对象的位置参数。
16.如权利要求15所述的影像设备，其特征在于，所述计算装置包括平面确定�？椋� 用于根据所述光束的发射点的位置，以及所述光斑的像在所述像平面中的位置，通过平面公式确定所述面A ；以及下述�？橹换蚱淙我庾楹暇嗬肽？椋糜诟莸愕狡矫娴木嗬牍郊扑惚居跋裆璞傅剿雒鍭的距离； 第一角度�？椋糜诟葜毕哂肫矫娴募薪枪郊扑惚居跋裆璞傅墓庵嵊胨雒鍭的夹角；第二角度�？椋糜诰葜毕哂肫矫娴募薪枪郊扑惚居跋裆璞秆仄涔庵嵝慕嵌�。
17.如权利要求15所述的影像设备，其特征在于，所述影像设备进一步包括如权利要求12或者13所述的发射装置。
18.一种获取位置参数的系统，所述系统包括发射装置，用于发射至少2束光束，所述光束在面A上形成光斑； 影像装置，用于获取所述光斑在像平面上的像； 检测装置，用于检测所述影像装置获取的像在像平面中的位置； 计算装置，用于根据所述检测装置检测的位置，计算待测量对象的位置参数。
19.如权利要求18所述的系统，其特征在于，若以第一坐标系作为参考，则在所述发射装置发射的至少两束光束满足存在至少两束光束其发射点位于除所述第一坐标系的原点之外的位置，且所述发射点的坐标的y分量不同；存在至少三束光束其发射点位于除所述第一坐标系的原点之外的位置，且所述发射点不位于同一条直线上；其中，所述第一坐标系的ζ轴位于所述影像装置的光轴上，原点位于所述影像装置的光心处，χ轴位于所述影像装置的水平面中且垂直于所述ζ轴，y轴垂直于所述影像装置的水平面。
20.如权利要求18或19所述的系统，其特征在于，所述计算装置包括平面确定�？椋� 用于根据所述光束的发射点的位置，以及所述光斑的像在所述像平面上的位置，通过平面公式确定所述面A ；以及下述�？橹换蚱淙我庾楹暇嗬肽？椋糜诟莸愕狡矫娴木嗬牍郊扑闼龃饬慷韵蟮剿雒鍭的距离； 第一角度�？椋糜诟葜毕哂肫矫娴募薪枪郊扑闼鲇跋褡爸玫墓庵嵊胨雒鍭 的夹角，并根据所述影像装置与所述待测量对象之间的角度得到所述待测量对象与所述面 A的夹角；第二角度�？椋糜诰葜毕哂肫矫娴募薪枪郊扑闼鲇跋褡爸醚仄涔庵嵝慕嵌龋⒏菟鲇跋褡爸糜胨龃饬慷韵笾涞慕嵌鹊玫剿龃饬慷韵笱厮龉庵嵝慕嵌�。
全文摘要
本发明涉及一种获取位置参数的方法，该方法包括发射装置发射至少两束光束，所述光束照射在面A上形成光斑；影像装置获取所述光斑在像平面B的像；处理装置检测所述像在所述像平面B中的位置；计算装置根据所述位置计算待测量对象的位置参数。本发明还提供了一种判断影像设备绕光轴旋转的方法、一种发射装置、一种影像设备以及一种获取位置参数的系统。通过本发明提供的各种技术方案，可以实现自动测量，也即自动测量影像设备或者待测物体的位置参数，包括高度、角度以及旋转度。因此，本发明各实施例提供的技术方案可以减少安装误差，同时还可以节省安装成本，有利于智能交通应用的推广。
文档编号G01P13/00GK102445148SQ20101050642
公开日2012年5月9日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者喻丹, 徐雷鸣 申请人:西门子公司
专业数控铣床产品供应商
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