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专利名称：一种跟踪激光点的测距方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种激光测距方法和系统，具体地说是一种跟踪激光点的测距方法和系统。其基于双光平行技术，通过跟踪定位测距激光点，实现距离的准确测量。
背景技术：
我们知道，以激光作为光源，可以实现距离的测量。现有的测距方法和系统主要是通过激光发射装置，向被测目标发射一束很细的激光，由光电元件接收被测目标反射的激 光，计时装置测定激光从发射到接收的时间，进而计算出从激光测距装置到被测目标的距离。若激光是连续发射的，测程可达40公里左右，并可昼夜进行作业；若激光是脉冲发射的，一般绝对精度较低，主要用于近距离测量，可达到很好的相对精度。由于使用激光进行距离测量具有快速、准确的特性，激光测距技术已被广泛应用于军事、建筑等多种领域的测量工作中。然而，由于打到被测目标的激光点在白天测量或远距离测量时看不到或看不清楚，激光测距的准确性也大大降低。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种能够准确跟踪测距激光点的位置，减少由于距离较远或光线较强等因素导致的看不清激光点位置所带来的测距误差，保证激光测距数据准确可靠的测距方法和系统。本发明解决上述技术问题采用的技术方案是
一种跟踪激光点的测距方法，将图像采集单元固定在高精度云台上，通过图像采集单元采集可视范围内的画面信息；将激光测距单元置于高精度云台上，通过激光测距单元发射，接收激光，计算与被测点的距离；其特征是首先调整激光测距单元在高精度云台上的安放位置，进行图像采集单元的图像采集中心光线和激光光线的双光线平行调试；然后将激光测距单元固定在高精度云台上，测量图像采集单元中心光线和激光光线之间的距离，并设定该距离为定值P ;然后，远距离或任何光照强度下任意设定一个待测目标点，激光测距单元测得到激光点的距离，测距数据通过信号处理单元处理后经网络上传到中心管理平台，并由远程操控单元从中心管理平台获�。辉冻滩倏氐ピ�根据获取的测距数据，结合图像采集单元的焦距f、图像采集中心光线和激光光线的距离P，确定激光点和画面中心点在显示器上的距离V或者在显示器上跨越的像素数，并确定激光点和画面中心点的相对位置，同时显示激光点所在位置；然后，用户根据显示器上的激光点和待测目标点的相对位置，通过操作单元将云台控制信息输入给处理单元，处理单元将云台控制信息处理后发给中心管理平台，而后经网络通过信号处理单元处理后传给高精度云台，通过调节高精度云台旋转方向调节激光发射方向，使激光点打在待测目标点上，实现激光点和待测目标点的重合，此时激光测距单元测得的即为其到待测目标点的准确距离，实现了远距离或任何光照强度下到待测目标点距离的精确测量。
本发明所述的双光线平行调试是在激光点可视距离范围内，设置两个或两个以上相互平行的透明调试板，且调试板垂直于图像采集单元的中心光线，在两个透明调试板上分别标出其与图像采集单元的图像采集中心光线的交点，调节激光测距单元在高精度云台上的安放位置，使打到两个透明调试板上的激光点到其与图像采集中心光线交点的距离相等，实现激光光线和图像采集单元的图像采集中心光线的双光线平行，同时将激光测距单元固定在高精度云台上，并确定激光光线到图像采集中心光线的距离。—种跟踪激光点的测距系统，其包括图像采集单元、激光测距单元、高精度云台、透明调试板、信号处理单元、中心管理平台以及远程操控单元，所述图像采集单元固定在高精度云台上，所述激光测距单元置于高精度云台上；
所述图像采集单元用来采集图像，并将图像信息通过信号处理单元处理后，经网络上传到中心管理平台，最终由远程操控单元向中心管理平台获�。�
所述激光测距单元用来发射激光，接收目标点反射的激光，并计算其到激光点的距离，然后将测距数据通过信号处理单元处理后经网络上传到中心管理平台，最终由远程操控单元向中心管理平台获�。�
所述高精度云台用来固定激光测距单元和图像采集单元，接收云台控制指令，控制激光发射方向；
所述透明调试板为两个或两个以上互相平行的垂直于图像采集中心光线的透明调试板，将其置于激光点可视距离范围内，通过调节激光测距单元在高精度云台上的安放位置，调节激光发射方向，使打到每个透明调试板上的激光点到其与图像采集单元中心光线交点的距离相等，实现激光光线和图像采集单元的图像采集中心光线双光线平行；同时将激光测距单元固定在高精度云台上，并确定激光光线到图像采集中心光线的距离；
所述信号处理单元用来进行中心管理平台与图像采集单元、激光测距单元、高精度云台之间信息、数据、指令的编解码、传输；将图像采集单元的图像信息处理后通过网络传至中心管理平台，将激光测距单元的测距数据处理后通过网络传至中心管理平台，通过网络接收中心管理平台转发过来的云台控制指令，将其处理后传至高精度云台，控制高精度云台的旋转方向，从而控制激光发射方向；
所述中心管理平台用来进行远程操控单元与图像采集单元、激光测距单元、高精度云台、信号处理单元之间的信息、数据、指令的管控转发；
所述远程操控单元包括处理单元、显示器和操作单元，处理单元用来从中心管理平台获取经信号处理单元处理后的图像采集单元的图像信息和激光测距单元的测距数据，然后结合画面中心点的位置，确定激光点相对于画面中心点的位置，并将图像信息、测距数据、画面中心点位置信息、激光点位置信息处理后传给显示器，同时将操作单元传来的云台控制信息处理后上传至中心管理平台；显示器用来显示处理单元传来的图像信息、测距数据、画面中心点和激光点；操作单元用来供用户操作，使用户能够根据显示器显示的激光点和目标点的相对位置确定高精度 云台旋转方向，并通过操作单元将云台控制信息输入给处理单元。本发明采用上述技术方案，基于激光光线和图像采集单元的图像采集中心光线双光线平行，通过图像采集单元采集图像信息，图像采集单元的焦距f 为已知定值，激光测距单元测量距离数据，远程操控单元根据测距数据跟踪定位激光点所在位置，并通过调节高精度云台旋转方向调节激光发射方向，使激光点准确打在目标点上，减少由于距离较远或光线较强等因素导致的看不清或看不到激光点位置所导致的测距误差，最终保证激光测距数据的准确可靠。


下面结合附图对本发明做进一步说明。图I是本发明系统的组成原理示意图。图2是本发明的双光线平行调试的原理示意图。
具体实施例方式图I是本发明系统的组成原理示意图。从图I可以看出，一种跟踪激光点的测距系统，其包括图像采集单元、激光测距单元、高精度云台、透明调试板、信号处理单元、中心管理平台以及远程操控单元。本发明一种跟踪激光点的测距方法，将图像采集单元和激光测距单元置于高精度云台上，并将图像采集单元固定在高精度云台上，通过图像采集单元采集画面信息，通过激光测距单元发射，接收激光，并计算到被测点的距离。本发明跟踪激光点的测距方法，首先调整激光测距单元在高精度云台上的安放位置，进行图像采集单元的图像采集中心光线和激光光线的双光线平行调试；然后将激光测距单元固定在高精度云台上，同时测量图像采集单元中心光线和激光光线之间的距离，并设定该距离为定值P。图2是本发明的双光线平行调试的原理示意图。所述的双光线平行调试是在激光点可视距离范围内，设置两个或两个以上的互相平行的透明调试板，且调试板垂直于图像采集单元的中心光线，在两个透明调试板上分别标出其与图像采集单元的图像采集中心光线的交点，调节激光测距单元在高精度云台上的安放位置，使打到两个透明调试板上的激光点到其与图像采集中心光线交点的距离相等，实现激光光线和图像采集单元的图像采集中心光线的双光线平行，同时将激光测距单元固定在高精度云台上，并确定激光光线到图像采集中心光线的距离。如图2所示，ml是图像采集单元的图像采集中心光线，m2是激光光线，L为激光发射方向的激光点可视最大距离，A、B为激光发射方向的小于L的任意距离。Ma、Mb分别为距离A、B处的垂直于ml的互相平行的透明调试板，Al、BI分别为ml与Ma、Mb的交点，在Ma、Mb上分别标出Al、BI ;A2、B2分别是m2打在Ma、Mb上的激光点，分别测量Al、A2间的距离和BI、B2间的距离，并分别记为Pa、Pb。调节激光测距单元在高精度云台上的安放位置，即调节激光发射方向，从而调节A2、B2在Ma、Mb上的位置，使Pa=Pb,即ml与m2平行，同时测量Pa或Pb，并将激光测距单元固定在高精度云台上。将ml和m2之间的距离记为P，即P为定值，且P=Pa=Pb。这样，激光光线和图像采集单元的图像采集中心光线即为两条平行线，实现激光光线和图像采集单元的图像采集中心光线双光线平行调试。本发明双光线平行调试结束后，将激光测距单元固定在高精度云台上。而后，在远距离或任何光照强度下，任意设定一个待测目标点，激光测距单元测得到激光点的距离，测距数据通过信号处理单元处理后经网络上传到中心管理平台，并由远程操控单元从中心管理平台获�。辉冻滩倏氐ピ�根据获取的测距数据，结合图像采集单元的焦距f、图像采集中心光线和激光光线的距离P，确定激光点和画面中心点在显示器上的距离V或者在显示器上跨越的像素数，并确定激光点和画面中心点的相对位置，同时显示激光点所在位置；然后，用户根据显示器上的激光点和待测目标点的相对位置，通过操作单元将云台控制信息输入给处理单元，处理单元将云台控制信息处理后发给中心管理平台，而后经网络通过信号处理单元处理后传给高精度云台，通过调节高精度云台旋转方向调节激光发射方向，使激光点打在待测目标点上，实现激光点和待测目标点的重合，此时激光测距单元测得的即为其到待测目标点的准确距离，实现了远距离或任何光照强度下到待测目标点距离的精确测量。从图I可以看出，一种跟踪激光点的测距系统，其包括图像采集单元、激光测距单元、高精度云台、透明调试板、信号处理单元、中心管理平台以及远程操控单元，所述图像采集单元固定在高精度云台上，所述激光测距单元置于高精度云台上。
所述图像采集单元用来采集图像，并将图像信息通过信号处理单元处理后，经网络上传到中心管理平台，最终由远程操控单元向中心管理平台获取；图像采集单元的焦距f为已知定值。所述激光测距单元用来发射激光，接收目标点反射的激光，并计算其到激光点的距离，然后将测距数据通过信号处理单元处理后经网络上传到中心管理平台，最终由远程操控单元向中心管理平台获取。所述高精度云台用来固定激光测距单元和图像采集单元，接收云台控制指令，控制激光发射方向。所述透明调试板为两个或两个以上互相平行的垂直于图像采集中心光线的透明调试板，将其置于激光点可视距离范围内，通过调节激光测距单元在高精度云台上的安放位置，调节激光发射方向，使打到每个透明调试板上的激光点到其与图像采集单元中心光线交点的距离相等，实现激光光线和图像采集单元的图像采集中心光线双光线平行，同时将激光测距单元固定在高精度云台上，并确定激光光线到图像采集中心光线的距离。所述信号处理单元用来进行中心管理平台与图像采集单元、激光测距单元、高精度云台之间信息、数据、指令的编解码、传输；将图像采集单元的图像信息处理后通过网络传至中心管理平台，将激光测距单元的测距数据处理后通过网络传至中心管理平台，通过网络接收中心管理平台转发过来的云台控制指令，将其处理后传至高精度云台，控制高精度云台的旋转方向，从而控制激光发射方向。所述中心管理平台用来进行远程操控单元与图像采集单元、激光测距单元、高精度云台、信号处理单元之间的信息、数据、指令的管控转发。所述远程操控单元包括处理单元、显示器和操作单元，处理单元用来从中心管理平台获取经信号处理单元处理后的图像采集单元的图像信息和激光测距单元的测距数据，然后结合画面中心点的位置，确定激光点相对于画面中心点的位置，并将图像信息、测距数据、画面中心点位置信息、激光点位置信息处理后传给显示器，同时将操作单元传来的云台控制信息处理后上传至中心管理平台；显示器用来显示处理单元传来的图像信息、测距数据、画面中心点和激光点；操作单元用来供用户操作，使用户能够根据显示器显示的激光点和目标点的相对位置确定高精度云台旋转方向，并通过操作单元将云台控制信息输入给处理单元。在图I中，N为激光点；P为激光光线与图像采集中心光线之间的距离，由于图像采集单元和激光测距单元被固定在高精度云台上，且激光光线和图像采集中心光线平行，故P为定值；D为激光测距单元到激光点N的距离；V为显示器上的激光点到画面中心点的距离。图像采集单元的焦距f为已知定值。由图像采集单元焦距f的计算公式(I) :f=VXD/P得到公式(2) :V=f XP/D。在对待测目标点的距离进行测量时，先确定待测目标点位置。而后由激光测距单元测得到激光点的距离D，测距数据通过信号处理单元处理后经网络上传到中心管理平台，并由远程操控单元从中心管理平台获取。然后，远程操控单元根据公式(2)，通过D、f、P计算出V，即确定激光点和画面中心点在显示器上的距离，并确定这两点间在显示器上的相对位置，同时显示激光点所在位 置。然后用户可根据显示器上激光点和待测目标点的相对位置确定高精度云台旋转方向，并通过操作单元将云台控制信息输入给处理单元，处理单元将云台控制信息处理后上传至中心管理平台，中心管理平台将云台控制指令经网络通过信号处理单元处理后传给高精度云台，调节高精度云台旋转方向，即调节激光发射方向，使激光点准确打在待测目标点上，即激光点和待测目标点重合，此时激光测距单元获取的其到激光点的距离即为其到目标点的准确距离。本发明基于激光光线和图像采集单元的图像采集中心光线双光线平行，根据测距数据跟踪定位激光点所在位置，并通过调节高精度云台旋转方向调节激光发射方向，使激光点准确打在目标点上，减少由于距离较远或光线较强等因素导致的看不清或看不到激光点位置所导致的测距误差，最终保证激光测距数据的准确可靠。
权利要求
1.ー种跟踪激光点的测距方法，将图像采集单元和激光测距单元置于高精度云台上，并将图像采集单元固定在高精度云台上，通过图像采集单元采集可视范围内的画面信息；通过激光测距单元发射，接收激光，计算与被测点的距离；其特征是首先调整激光测距单元在高精度云台上的安放位置，进行图像采集单元的图像采集中心光线和激光光线的双光线平行调试；然后将激光测距单元固定在高精度云台上，测量图像采集单元中心光线和激光光线之间的距离，并设定该距离为定值P ;然后，远距离或任何光照強度下任意设定ー个待测目标点，激光测距单元测得到激光点的距离，测距数据通过信号处理单元处理后经网络上传到中心管理平台，并由远程操控单元从中心管理平台获�。辉冻滩倏氐ピ�根据获取的测距数据，结合图像采集单元的焦距f、图像采集中心光线和激光光线的距离P，确定激光点和画面中心点在显示器上的距离V或者在显示器上跨越的像素数，并确定激光点和画面中心点的相对位置，同时显示激光点所在位置；然后，用户根据显示器上的激光点和待测目标点的相对位置，通过操作单元将云台控制信息输入给处理单元，处理单元将云台控制信息处理后发给中心管理平台，而后经网络通过信号处理单元处理后传给高精度云台，通过调节高精度云台旋转方向调节激光发射方向，使激光点打在待测目标点上，激光点和待测目标点重合，此时激光测距单元测得的即为其到待测目标点的准确距离，实现远距离或任何光照強度下到待测目标点距离的精确测量。
2.根据权利要求I所述的跟踪激光点的测距方法，其特征是所述的双光线平行调试是在激光点可视距离范围内，设置两个或两个以上相互平行的透明调试板，且调试板垂直于图像采集单元的图像采集中心光线，在两个透明调试板上分別标出其与图像采集単元的图像采集中心光线的交点，调节激光测距单元在高精度云台上的安放位置，使打到两个透明调试板上的激光点到其与图像采集中心光线交点的距离相等，实现激光光线和图像采集単元的图像采集中心光线的双光线平行。
3.—种跟踪激光点的测距系统，其包括图像采集単元、激光测距单元、高精度云台、透明调试板、信号处理单元、中心管理平台以及远程操控单元，所述图像采集单元固定在高精度云台上，所述激光测距单元置于高精度云台上； 所述图像采集单元用来采集图像，并将图像信息通过信号处理单元处理后，经网络上传到中心管理平台，最終由远程操控单元向中心管理平台获�。� 所述激光测距单元用来发射激光，接收目标点反射的激光，并计算其到激光点的距离，然后将测距数据通过信号处理单元处理后经网络上传到中心管理平台，最終由远程操控单元向中心管理平台获取； 所述高精度云台用来固定激光测距单元和图像采集単元，接收云台控制指令，控制激光发射方向； 所述透明调试板为两个或两个以上互相平行的垂直于图像采集中心光线的透明调试板，将其置于激光点可视距离范围内，通过调节激光测距单元在高精度云台上的安放位置，调节激光发射方向，使打到每个透明调试板上的激光点到其与图像采集単元中心光线交点的距离相等，实现激光光线和图像采集单元的图像采集中心光线双光线平行； 所述信号处理单元用来进行中心管理平台与图像采集単元、激光测距单元、高精度云台之间信息、数据、指令的编解码、传输；将图像采集单元的图像信息处理后通过网络传至中心管理平台，将激光测距单元的测距数据处理后通过网络传至中心管理平台，通过网络接收中心管理平台转发过来的云台控制指令，将其处理后传至高精度云台，控制高精度云台的旋转方向，从而控制激光发射方向； 所述中心管理平台用来进行远程操控单元与图像采集单元、激光测距单元、高精度云台、信号处理单元之间的信息、数据、指令的管控转发； 所述远程操控单元包括处理单元、显示器和操作单元，处理单元用来从中心管理平台获取经信号处理单元处理后的图像采集单元的图像信息和激光测距单元的测距数据，然后结合画面中心点的位置，确定激光点相对于画面中心点的位置，并将图像信息、测距数据、画面中心点位置信息、激光点位置信息处理后传给显示器，同时将操作单元传来的云台控制信息处理后上传至中心管理平台；显示器用来显示处理单元传来的图像信息、测距数据、画面中心点和激光点；操作单元用来供用户操作，使用户能够根据显示器显示的激光点和目标点的相对位置确定高精度云台旋转方向，并通过操作单元将云台控制信息输入给处理单元。
全文摘要
本发明涉及一种跟踪激光点的测距方法和系统，系统包括图像采集单元、激光测距单元、高精度云台、透明调试板、信号处理单元、中心管理平台及远程操控单元。通过透明调试板调节激光测距单元在高精度云台上的安放位置，使激光光线和图像采集中心光线平行，同时固定激光测距单元，并确定激光光线到图像采集中心光线的距离。之后即可根据测距数据跟踪，定位并显示激光点的准确位置，并通过调节高精度云台旋转方向调节激光发射方向，使激光点准确打在目标点上，减少由于距离较远或光线强较等因素导致的看不清或看不到激光点位置所导致的测距误差，实现激光测距数据的准确可靠。
文档编号G01S17/08GK102636788SQ20121013414
公开日2012年8月15日 申请日期2012年5月3日 优先权日2012年5月3日
发明者姜青山, 季增光, 潘大伟, 王福建, 薛冬娇 申请人:山东卡尔电气股份有限公司