一種基于激光點陣標(biāo)識的三維地形傳感裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于激光點陣標(biāo)識的三維地形傳感裝置，該裝置由兩個攝像機(jī)和兩組激光陣列發(fā)生器組成；每組激光陣列發(fā)生器由激光器、準(zhǔn)直器、達(dá)曼光柵和棱鏡組組成；在進(jìn)行雙目立體視覺探測的兩個攝像機(jī)中間放置陣列激光器，從而在探測區(qū)域產(chǎn)生激光陣列，以實現(xiàn)三維物體的陣列照明和采樣。本實用新型比直接用兩個攝像機(jī)探測再進(jìn)行匹配的方式更加精確，激光點陣使圖像細(xì)節(jié)豐富，有利于特征點的尋找及立體匹配，提高了雙目立體視覺探測地形的精確度。可用于弱細(xì)節(jié)地形及昏暗環(huán)境下地形的探測。
【專利說明】一種基于激光點陣標(biāo)識的三維地形傳感裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于三維地形傳感探測領(lǐng)域，尤其涉及一種基于激光點陣標(biāo)識的三維 地形傳感裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 機(jī)器視覺系統(tǒng)儀器快速，非接觸，精度高等優(yōu)點在眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)存的 傳感技術(shù)有兩種：第一類為聲納輸入系統(tǒng)，它能快速檢測到障礙物的存在及距離。但采集范 圍小，在大空間及復(fù)雜的環(huán)境中，不能穩(wěn)定的傳遞信息；第二類為圖像輸入系統(tǒng)，該系統(tǒng)視 角大，采集得到的環(huán)境信息比較豐富。其中雙目立體視覺技術(shù)通過對同一物體從不同角度 獲得的兩幅圖像來恢復(fù)出物體的三維信息，主要包括圖像獲取，攝像機(jī)標(biāo)定，立體匹配以及 三維信息恢復(fù)幾個方面。利用該視覺技術(shù)對地形地貌進(jìn)行探測并恢復(fù)出其三維地形，在導(dǎo) 航及導(dǎo)盲領(lǐng)域有著重要意義。立體匹配是立體視覺中最重要也是最困難的問題。當(dāng)空間三 維場景被投影為二維圖像時，統(tǒng)一景物在不同視點下的圖像會有很大的不同，且諸多場景 因素也會造成影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于激光點陣標(biāo)識的三維 地形傳感裝置。
[0004] 本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種基于激光點陣標(biāo)識的三維 地形傳感裝置，由兩個攝像機(jī)和兩組激光陣列發(fā)生器組成；所述每組激光陣列發(fā)生器由激 光器、準(zhǔn)直器、達(dá)曼光柵和棱鏡組組成，可產(chǎn)生9束能量均勻的激光陣列；每組激光陣列發(fā) 生器的激光器、準(zhǔn)直器、達(dá)曼光柵和棱鏡組依次在同一光軸上排布，兩組激光陣列發(fā)生器上 下貼合布置，所述激光陣列發(fā)生器的軸線與兩個攝像機(jī)的基線垂直，貼合的兩個棱鏡組處 于兩個攝像機(jī)的中心位置；所述激光器的波長λ為〇.974μπι;
[0005] 所述達(dá)曼光柵為一階、三周期達(dá)曼光柵，周期為18.8μm、相位為π、折射率η為 1. 4507 ;達(dá)曼光柵4的刻蝕深度e為0. 63μm:
[0006] 所述每個棱鏡組由9個梯形調(diào)向棱鏡組成；所述梯形調(diào)向棱鏡的折射率為 1.4507;位于上方的棱鏡組的第一個梯形調(diào)向棱鏡至第九個梯形調(diào)向棱鏡的反射面與 入射面之間的鍥角依次為 56.55°、50.18°、39.55°、22.73°、0°、22.73°、39.55°、 50. 18°、56. 55° ;位于下方的棱鏡組的第一個梯形調(diào)向棱鏡至第九個梯形調(diào)向棱鏡的 反射面與入射面之間的鍥角依次為-48.27 °、-39.52 °、-25.98 °、-7.14°、13.92 °、 31.85° ,44.41° ,52.46° ,56.72° ；
[0007] 所述兩個攝像機(jī)之間的基線長度為100mm-200mm;所述棱鏡組的長寬高分別為 32mm, 7mm, 8mm〇
[0008] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益的技術(shù)效果：本實用新型裝置通過增 加達(dá)曼光柵和梯形調(diào)向棱鏡組，在探測視場中產(chǎn)生9X2束能量均勻的激光陣列；相對于現(xiàn) 有的僅僅通過兩個攝像機(jī)進(jìn)行雙目立體視覺探測的技術(shù)，本實用新型裝置可實現(xiàn)將激光點 陣作為匹配基元，增加了特征點細(xì)節(jié)使得立體匹配過程的精確度更高，應(yīng)用范圍更廣，可適 用于細(xì)節(jié)較少的地形的探測，由于該裝置體積小、結(jié)構(gòu)簡單因此便于實施。位于視場中的激 光點陣有照明作用，有利于昏暗環(huán)境下的三維地形探測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1為平行配置雙攝像機(jī)系統(tǒng)二角測量原理圖；
[0010] 圖2為本實用新型三維地形傳感裝置示意圖；
[0011] 圖3為本實用新型達(dá)曼光柵結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖4為雙目視覺結(jié)構(gòu)框圖；
[0013] 圖中，攝像機(jī)1、棱鏡組2、激光陣列3、達(dá)曼光柵4、準(zhǔn)直器5、激光器6。

【具體實施方式】
[0014] 下面結(jié)合實施例和附圖來詳細(xì)說明本實用新型，但本實用新型并不限于此。
[0015] 如圖1所示為雙目視覺測距原理。兩平行攝像頭間距長度為B，焦距皆為f，03,04 為攝像頭透鏡中心點。目標(biāo)物P在左攝像頭感光平面olxlyl上成的像點為Pl(xl，yl)，坐 標(biāo)（xl，yl)為左攝像頭感光陣列的第χ?列，第yl行；在右攝像頭感光平面〇2x2y2上成的 像點為Pl(x2，y2)，坐標(biāo)（x2，y2)為右攝像頭感光陣列的第x2列，第y2行。設(shè)攝像頭每個 像素的間距為d，目標(biāo)物在兩攝像頭成像的視差D為：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于激光點陣標(biāo)識的三維地形傳感裝置，其特征在于，由兩個攝像機(jī)（1)和兩 組激光陣列發(fā)生器組成；所述每組激光陣列發(fā)生器由激光器（6)、準(zhǔn)直器（5)、達(dá)曼光柵（4) 和棱鏡組（2)組成；每組激光陣列發(fā)生器的激光器（6)、準(zhǔn)直器（5)、達(dá)曼光柵（4)和棱鏡組 (2 )依次在同一光軸上排布，兩組激光陣列發(fā)生器上下貼合布置，所述激光陣列發(fā)生器的軸 線與兩個攝像機(jī)（1)的基線垂直，貼合的兩個棱鏡組（2)處于兩個攝像機(jī)（1)的中心位置； 所述激光器（6)的波長入為0.974pm; 所述達(dá)曼光柵（4)為一階、三周期達(dá)曼光柵，周期為18.Sum、相位為、折射率為 1. 4507 ;達(dá)曼光柵（4)的刻蝕深度e為0. 63ym: 所述每個棱鏡組（2)由9個梯形調(diào)向棱鏡組成；所述梯形調(diào)向棱鏡的折射率為1. 4507 ; 位于上方的棱鏡組（2)的第一個梯形調(diào)向棱鏡至第九個梯形調(diào)向棱鏡的反射面與入射面 之間的鍥角依次為 56.55。、50.18°、39.55°、22.73°、0。、22.73°、39.55°、50.18°、 56. 55° ;位于下方的棱鏡組（2)的第一個梯形調(diào)向棱鏡至第九個梯形調(diào)向棱鏡的反射面 與入射面之間的鍥角依次為-48.27°、-39.52°、-25.98°、-7.14°、13. 92°、31. 85°、 44.41° ,52.46° ,56.72° ； 所述兩個攝像機(jī)（1)之間的基線長度為100mm-200mm;所述棱鏡組的長寬高分別為 32mm, 7mm, 8mm〇
【文檔編號】G01B11/24GK204177356SQ201420600999
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】汪凱巍, 張賽 申請人:浙江大學(xué)