轉(zhuǎn)片15的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)鏡頭16的切換，舵機(jī)A14位于板級(jí)工業(yè)相機(jī)13的上方;上層光學(xué)結(jié)構(gòu)通過平臺(tái)中片2及L型固定件與下層云臺(tái)控制結(jié)構(gòu)相連;二自由度云臺(tái)由平臺(tái)下片3、俯仰伺服系統(tǒng)、云臺(tái)旋轉(zhuǎn)片4及底座構(gòu)成，控制上層光學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行俯仰和轉(zhuǎn)向操作;俯仰伺服系統(tǒng)包括舵機(jī)B6，搖臂7和搖桿8，控制平臺(tái)進(jìn)行俯仰運(yùn)動(dòng)，云臺(tái)旋轉(zhuǎn)片4由底座5中的舵機(jī)控制進(jìn)行轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng);平臺(tái)安裝片I和2之間以及3和4之間均通過連接桿12進(jìn)行固定連接;L型支撐件通過固定件10與平臺(tái)中片2連接，使上層光學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行俯仰運(yùn)動(dòng)時(shí)旋轉(zhuǎn)軸保持固定位置;所有相機(jī)通過信號(hào)線與圖像處理單元相連，采集的多路圖像經(jīng)過圖像處理單元處理，圖像處理單元可根據(jù)用戶需求進(jìn)行功能設(shè)計(jì)，完成特定的視覺處理任務(wù)，并通過控制系統(tǒng)和舵機(jī)對鏡頭切換裝置進(jìn)行控制，從而切換到相應(yīng)任務(wù)的鏡頭。
[0045]上述的平臺(tái)上片1、平臺(tái)中片2、平臺(tái)下片3以及鏡頭旋轉(zhuǎn)片15均采用碳纖維板制作而成，從而減輕整個(gè)裝置的重量。上述的L型支撐件9及L型固定件10均采用鋁合金材料制作
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[0046]上述的兩個(gè)定焦工業(yè)相機(jī)11采用兩側(cè)對稱固定的安裝方式，采用固定的短焦鏡頭，形成兩側(cè)較大的視場范圍，從而可以獲取場景中的大范圍信息;兩個(gè)板級(jí)工業(yè)相機(jī)13位于中間區(qū)域，形成雙目視場范圍，鏡頭16通過鏡頭切換裝置調(diào)節(jié)從而形成可分辨率變換的雙目視覺結(jié)構(gòu)。裝置中所有的鏡頭均采用標(biāo)準(zhǔn)的M12接口鏡頭，從而可減少整個(gè)裝置的體積。
[0047]控制系統(tǒng)包括圖像處理單元、舵機(jī)控制單元和電源單元;所述電源單元為整個(gè)硬件系統(tǒng)提供電源，圖像處理單元負(fù)責(zé)采集多路的工業(yè)相機(jī)圖像，并進(jìn)行相應(yīng)的處理;舵機(jī)控制單元從圖像處理單元接收控制信號(hào)，用于控制二自由度云臺(tái)中的舵機(jī)和鏡頭切換裝置中的舵機(jī)。
[0048]上述工業(yè)相機(jī)的工作模式可以進(jìn)行組合配置，兩側(cè)的定焦工業(yè)相機(jī)形成兩側(cè)視場，中間的板級(jí)工業(yè)相機(jī)形成中間視場，三個(gè)視場可覆蓋大范圍場景，從而可在大范圍場景中捕獲目標(biāo)；圖像處理單元利用大場景信息和設(shè)定任務(wù)來調(diào)度鏡頭切換裝置，當(dāng)可疑目標(biāo)距離較遠(yuǎn)時(shí)，切換為短焦鏡頭，進(jìn)入大場景模式，以有效跟蹤目標(biāo)，當(dāng)可疑目標(biāo)距離較近時(shí)，則切換為長焦鏡頭，進(jìn)入雙目視覺測量模式，組成立體視覺從而對目標(biāo)的更多信息進(jìn)行捕獲和精確測量。
[0049]上述圖像處理單元可對獲取的多路圖像進(jìn)行整合輸出，根據(jù)用戶配置，可將多路圖像整合成一個(gè)大場景圖像用于人機(jī)交互功能，用戶可以通過圖像處理單元的視頻輸出接口和網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行圖像顯示和遠(yuǎn)程訪問。
[0050]具體工作步驟如下:
[0051](I)控制鏡頭切換裝置，將板級(jí)工業(yè)相機(jī)的鏡頭調(diào)節(jié)到短焦鏡頭，進(jìn)入大場景模式，兩側(cè)定焦工業(yè)相機(jī)形成兩側(cè)視場，從而三個(gè)視場拼接為一個(gè)大視場，用于大場景的實(shí)時(shí)監(jiān)控，此時(shí)針對的目標(biāo)為距離較遠(yuǎn)的目標(biāo)，采集的圖像經(jīng)過圖像處理單元處理后，采用顯著性計(jì)算檢測場景中的可疑目標(biāo)；
[0052](2)當(dāng)場景中發(fā)現(xiàn)可疑目標(biāo)后，計(jì)算可疑目標(biāo)在大場景中的圖像坐標(biāo)，進(jìn)而計(jì)算可疑目標(biāo)相對于整體平臺(tái)中心的方位參數(shù)，舵機(jī)控制單元根據(jù)目標(biāo)的方位參數(shù)控制二自由度云臺(tái)中的兩個(gè)舵機(jī)，將中間板級(jí)工業(yè)相機(jī)對準(zhǔn)可疑目標(biāo)；
[0053](3)通過控制鏡頭切換裝置，將板級(jí)工業(yè)相機(jī)的鏡頭調(diào)節(jié)到長焦鏡頭，進(jìn)入雙目視覺測量模式，此時(shí)兩個(gè)板級(jí)工業(yè)相機(jī)構(gòu)成的雙目視覺系統(tǒng)可對目標(biāo)進(jìn)行進(jìn)一步的精細(xì)分析;兩側(cè)定焦工業(yè)相機(jī)則繼續(xù)對周邊場景進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
[0054]采用可分辨率變換的仿鷹眼視覺成像裝置，可以保證視覺系統(tǒng)既可以大范圍監(jiān)控場景，對可疑目標(biāo)進(jìn)行檢測和定位，又可以進(jìn)行高分辨率進(jìn)行分析和測量，可克服單一相機(jī)的精度和視場范圍相互矛盾的缺陷，目標(biāo)檢測效率明顯提高，適用范圍更廣。為裝置加入控制系統(tǒng)，通過程序設(shè)定可以使系統(tǒng)自動(dòng)檢測可疑目標(biāo)并進(jìn)行分辨率變換，人機(jī)交互功能可方便用戶根據(jù)需要進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制，并可以很好地拓展仿鷹眼視覺成像裝置的應(yīng)用范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可分辨率變換的仿鷹眼視覺成像裝置，其特征在于:分為機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)兩部分;機(jī)械結(jié)構(gòu)采用分層式左右對稱結(jié)構(gòu)，整個(gè)仿鷹眼視覺成像裝置分為上層光學(xué)結(jié)構(gòu)和下層云臺(tái)控制結(jié)構(gòu)，使其具備伺服控制和分辨率變換功能； 所述機(jī)械結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)定焦工業(yè)相機(jī)、兩個(gè)板級(jí)工業(yè)相機(jī)、鏡頭切換裝置及二自由度云臺(tái)； 所述兩個(gè)定焦工業(yè)相機(jī)和兩個(gè)板級(jí)工業(yè)相機(jī)均固定于平臺(tái)上片上;兩個(gè)定焦相機(jī)平行分布于平臺(tái)上片兩側(cè);兩個(gè)板級(jí)工業(yè)相機(jī)均位于平臺(tái)上片的其他一側(cè)； 所述鏡頭切換裝置由舵機(jī)A、鏡頭旋轉(zhuǎn)片和鏡頭組成，舵機(jī)A控制鏡頭旋轉(zhuǎn)片的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)鏡頭的切換;舵機(jī)A固定于平臺(tái)上片上，與板級(jí)工業(yè)相機(jī)在同一側(cè);鏡頭旋轉(zhuǎn)片為圓板結(jié)構(gòu)，正中心有安裝孔與舵機(jī)A固定;鏡頭以鏡頭旋轉(zhuǎn)片中心為圓心，按照圓周均勻分布在鏡頭旋轉(zhuǎn)片上，鏡頭與舵機(jī)A分別安裝于鏡頭旋轉(zhuǎn)片的兩側(cè)； 所述二自由度云臺(tái)由平臺(tái)下片、俯仰伺服系統(tǒng)、云臺(tái)旋轉(zhuǎn)片及底座構(gòu)成，二自由度云臺(tái)控制上層光學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行俯仰和轉(zhuǎn)向操作;所述上層光學(xué)結(jié)構(gòu)通過平臺(tái)中片及L型固定件與下層云臺(tái)控制結(jié)構(gòu)相連； 所述俯仰伺服系統(tǒng)包括舵機(jī)B，搖臂和搖桿，兩個(gè)舵機(jī)B對稱固定于平臺(tái)下片上，搖臂通過搖臂的中心安裝孔與舵機(jī)B固定，搖桿對稱安裝在搖臂的兩端，搖桿為圓柱形，俯仰伺服系統(tǒng)控制上層光學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行俯仰運(yùn)動(dòng)； 底座為圓筒狀結(jié)構(gòu)，舵機(jī)B固定于圓筒狀底座內(nèi)，放置于底座上，云臺(tái)旋轉(zhuǎn)片中心與舵機(jī)B固定； 兩個(gè)L型支撐件對稱固定在平臺(tái)下片上，連接平臺(tái)下片和L形固定件;六個(gè)L形固定件分兩邊對稱固定在平臺(tái)中片上，每一邊的三個(gè)固定件中中間的固定件與L型支撐件連接，每一邊的三個(gè)固定件中兩側(cè)的分別與兩個(gè)搖桿相連； 所述云臺(tái)旋轉(zhuǎn)片由底座中的舵機(jī)B控制進(jìn)行轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)； 平臺(tái)上片和平臺(tái)中片之間以及平臺(tái)下片和云臺(tái)旋轉(zhuǎn)片之間均通過連接桿進(jìn)行固定連接； 所述定焦工業(yè)相機(jī)和板級(jí)工業(yè)相機(jī)通過信號(hào)線與圖像處理單元相連，采集的多路圖像經(jīng)過圖像處理單元處理，圖像處理單元根據(jù)用戶需求進(jìn)行功能設(shè)計(jì)，完成特定的視覺處理任務(wù)，并通過控制系統(tǒng)和舵機(jī)對鏡頭切換裝置進(jìn)行控制，從而切換到相應(yīng)任務(wù)的鏡頭；所述定焦工業(yè)相機(jī)采用兩側(cè)對稱固定的安裝方式，采用固定的短焦鏡頭，形成兩側(cè)視場范圍； 所述兩個(gè)板級(jí)工業(yè)相機(jī)位于中間區(qū)域，形成雙目視場范圍，鏡頭通過鏡頭切換裝置調(diào)節(jié)，從而形成可分辨率變換的雙目視覺結(jié)構(gòu)； 所述二自由度云臺(tái)控制該可分辨率變換的仿鷹眼視覺成像裝置進(jìn)行俯仰和轉(zhuǎn)向操作； 所述控制系統(tǒng)包括圖像處理單元、舵機(jī)控制單元和電源單元； 所述電源單元為整個(gè)硬件系統(tǒng)提供電源； 所述圖像處理單元負(fù)責(zé)采集多路的工業(yè)相機(jī)圖像，并進(jìn)行處理； 所述舵機(jī)控制單元從圖像處理單元接收控制信號(hào)，用于控制二自由度云臺(tái)中的舵機(jī)B和鏡頭切換裝置中的舵機(jī)A。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可分辨率變換的仿鷹眼視覺成像裝置，其特征在于:所述兩個(gè)定焦相機(jī)光軸方向成180度夾角;所述兩個(gè)板級(jí)工業(yè)相機(jī)光軸方向成30度夾角。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可分辨率變換的仿鷹眼視覺成像裝置，其特征在于:搖臂為弓形碳纖板結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可分辨率變換的仿鷹眼視覺成像裝置，其特征在于:所述平臺(tái)上片、平臺(tái)中片、平臺(tái)下片、云臺(tái)旋轉(zhuǎn)片以及鏡頭旋轉(zhuǎn)片均采用碳纖維板制作而成;平臺(tái)上片為六邊形，平臺(tái)中片為圓形，平臺(tái)下片為由圓形去掉中心對稱的兩個(gè)弓形部分構(gòu)成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可分辨率變換的仿鷹眼視覺成像裝置，其特征在于:所述鏡頭均采用標(biāo)準(zhǔn)的Ml 2接口鏡頭。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可分辨率變換的仿鷹眼視覺成像裝置，其特征在于:所述L型支撐件及L型固定件均采用鋁合金材料制作而成。
【專利摘要】本實(shí)用新型一種可分辨率變換的仿鷹眼視覺成像裝置，分為機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)兩部分。機(jī)械結(jié)構(gòu)采用分層式左右對稱結(jié)構(gòu)，整個(gè)仿鷹眼視覺成像裝置分為上層光學(xué)結(jié)構(gòu)和下層云臺(tái)控制結(jié)構(gòu)，使其具備伺服控制和分辨率變換功能。所述機(jī)械結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)定焦工業(yè)相機(jī)、兩個(gè)板級(jí)工業(yè)相機(jī)、鏡頭切換裝置及二自由度云臺(tái)；所述控制系統(tǒng)包括圖像處理單元、舵機(jī)控制單元和電源單元。本發(fā)明可以保證視覺系統(tǒng)既可以大范圍監(jiān)控場景，對可疑目標(biāo)進(jìn)行檢測和定位，又可以進(jìn)行高分辨率進(jìn)行分析和測量，可克服單一相機(jī)的精度和視場范圍相互矛盾的缺陷，目標(biāo)檢測效率明顯提高，適用范圍更廣。
【IPC分類】H04N7/18, F16M11/06, H04N5/247, H04N5/232
【公開號(hào)】CN205336450
【申請?zhí)枴緾N201620055315
【發(fā)明人】段海濱, 鄧亦敏, 孫永斌
【申請人】北京航空航天大學(xué)
【公開日】2016年6月22日
【申請日】2016年1月20日