ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ СТЕРЕОСКОПИЧЕСКИЙ ДАЛЬНОМЕР

1. Оптико-электронный стереоскопический дальномер, содержащий захватное устройство в виде двух цифровых камер, разнесенных в пространстве по горизонтали на известном расстоянии, и вычислительный блок, осуществляющий определение дальности до объектов путем определения сдвига между изображениями при сканирования полученных изображений по положению максимального значения двухмерной нормированной корреляционной функции в субпиксельном диапазоне, отличающийся тем, что левая и правая камеры установлены на внутренних рамах своих кардановых подвесов, каждый из которых содержит внешнюю и внутреннюю рамы, на осях которых установлены датчики угла поворота рам подвеса, причем левая и правая камеры, а также датчики угла поворота рам подвеса выполнены с возможностью передачи в вычислительный блок видеоданных и данных о текущей пространственной ориентации камер через кабели универсальной последовательной шины (USB), а вычислительный блок содержит обрабатывающую систему, являющуюся удаленным компьютером, таким как ноутбук или персональный компьютер (рабочую станцию), и пользовательский интерфейс, обеспечивающий выбор пользователем изображений и/или ввод команд обработки, причем обрабатывающая система содержит размещенное на машиночитаемом носителе измерительное приложение, содержащее в свою очередь исполняемые модули или команды, выполненные с возможностью исполнения по меньшей мере одним процессором, а именно:
модуль сбора данных, выполненный с возможностью приема видеоданных от захватного устройства и данных от датчиков угла рам подвеса;
модуль калибровки, выполненный с возможностью определения данных о калибровке захватного устройства, включающей определение точных значений действительного взаимного расположения оптических осей левой и правой камер относительно общего элемента на калибровочном шаблоне (например, калибровочном изображении) и фокусных расстояний объективов левой и правой камер;
модуль пользовательского интерфейса, выполненный с возможностью создания формы управления изображением для отображения через пользовательский интерфейс;
модуль дальностей, содержащий команды и модули, обеспечивающие возможность проведения точных измерений дальностей до указанных пользователем объектов, а именно:
модуль кадрирования, выполненный с возможностью определения размеров и координат области поиска изображения объекта интереса на изображении правой камеры;
модуль изменения разрешения, выполненный с возможностью обработки области положения объекта и области поиска путем применения операций увеличения разрешения, например, на основе применения алгоритмов интерполяции;
модуль повышения резкости изображений;
модуль сканирования, выполняющий последовательное кадрирование области поиска окном с размерами, соответствующими размерам области положения объекта после увеличения разрешения;
модуль корреляции, выполняющий вычисление нормированной двумерной корреляционной функции между областью положения объекта интереса и каждым из поступающих из модуля сканирования участков области поиска и формирующий из полученных значений массив;
модуль определения координат максимума, вычисляющий координаты максимума корреляционной функции в массиве;
модуль смещений, переводящий координаты максимума корреляционной функции в смещения изображений объектов интереса на изображении правой камеры относительно его геометрического центра;
модуль компенсации смещений, компенсирующий горизонтальные смещения изображений объектов, указанных пользователем на изображении левой камеры и найденных в процессе работы на изображении правой камеры, на величины горизонтальных и вертикальных углов расположения оптических осей объективов левой и правой камер относительно нормалей к базовой линии в точках оптических центров объективов левой и правой камер в соответствии с выражениями
1
2
где f, f - фокусные расстояния объективов соответственно левой и правой камер;
Г1
Г2
l, l - значения горизонтальных смещений изображений объектов интереса относительно геометрических центров изображений, полученных соответственно с левой и правой камер, определенные с учетом размеров элементов фоточувствительных приемников высокого разрешения, например, пикселей ПЗС-матриц, отдельно для левой и правой камер;
Г1
Г2
Г1
Г2
l′, l′ - скомпенсированные значения горизонтальных смещений l и l объектов;
1
2
α, α - углы в горизонтальной плоскости, под которыми оптические оси левой и правой камер находятся к нормали к базовой линии в точках оптических центров левой и правой камер,
а также вычисляющий скомпенсированные значения вертикального и горизонтального углов относительно оптической оси левой камеры, под которыми изображения каждого из указанных пользователем объектов попадают в объектив левой камеры, в соответствии с выражениями
1
где β - угол в вертикальной плоскости, под которым оптическая ось левой камеры находится к нормали к базовой линии в точке оптического центра в плоскости измерений;
B1
l - вертикальное смещение изображения объекта интереса относительно геометрического центра изображения, полученного с левой камеры, определенное с учетом размеров элементов фоточувствительного приемника высокого разрешения, например, пикселей ПЗС-матрицы для левой камеры;
1
1
1
γ′ - скомпенсированное на величину угла α значение горизонтального угла γ, под которым изображение от объекта попадает в объектив левой камеры относительно его оптической оси;
1
1
1
δ′ - скомпенсированное на величину угла β значение вертикального угла δ, под которым изображение от объекта попадает в объектив левой камеры относительно его оптической оси;
модуль вычисления дальностей, обеспечивающий измерение дальностей до указанных пользователем объектов при применении в составе захватного устройства камер как с одинаковыми так и с различными значениями фокусных расстояний объективов как определение длин кратчайших отрезков от оптического центра объектива левой камеры до указанных пользователем и произвольно расположенных в пределах рабочей зоны дальномера объектов в соответствии с выражением
где В - базисное расстояние дальномера, определяемое как расстояние между оптическими центрами объективов левой и правой камер.
2. Оптико-электронный стереоскопический дальномер по п. 1, отличающийся тем, что пользовательский интерфейс содержит дисплей, такой как жидкокристаллический монитор, для просмотра видеоданных и устройство ввода данных, такое как клавиатура или указательное устройство (например, мышь, шаровой указатель, стилус, сенсорная панель или другое устройство), для обеспечения взаимодействия пользователя с видеоданными.
3. Оптико-электронный стереоскопический дальномер по п. 1, отличающийся тем, что обрабатывающая система дополнительно содержит размещенный на машиночитаемом носителе модуль памяти, выполненный с возможностью хранения обрабатываемой пары изображений, данных собственных, т.е. данных о базисном расстоянии, фокусных расстояниях объективов и линейных размерах элементарных ячеек фоточувствительных приемников высокого разрешения, например, пикселей ПЗС-матриц, для левой и правой камер, значения вертикальных и горизонтальных углов, полученных с датчиков углового положения рам кардановых подвесов, данных калибровки, т.е. данных, полученных в ходе калибровки захватного устройства, данных положения объектов, т.е. данных содержащих данные о координатах и размерах указанных пользователем объектов или их частей на изображении левой камеры.
4. Оптико-электронный стереоскопический дальномер по п. 1, отличающийся тем, что модуль пользовательского интерфейса содержит модуль указания объектов интереса, принимающий от пользователя данные о положении интересующих объектов на изображении левой камеры, модуль оверлейных маркеров, маркирующий на изображениях левой и правой камер указанные пользователем и найденные в процессе расчета дальности изображения объектов интереса, модуль ввода собственных данных, принимающий от пользователя данные о базисном расстоянии захватного устройства, величинах фокусных расстояний объективов левой и правой камер, линейных размерах элементарных фоточувствительных ячеек, например, пикселей применяемых в левой и правой камерах ПЗС-матриц, а также данные об пространственной ориентации камер от датчиков угла рам карданного подвеса.