[发明专利]一种激光三维景深获取的主动机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于激光测距仪的三维景深重构系统，更特别地说，是指一种基于二维激光激光测距仪的三维景深获取的主动机构。

背景技术

三维景深信息是移动机器人最重要的信息，人们虽然可以在有限的环境中设计并实现机器人景深传感系统，但至今人们仍然不知道如何使机器人景深传感系统在深度和广度上具有类似于生物视觉系统所特有的那种自适应能力。人类视觉系统具有很强的鲁棒性，能在极其丰富的视觉信息中剔除冗余的信息，抽取于当前视觉行为有关的信息。

要实现三维景深重构，通常还需要用激光测距所测的点云数据重构描述表现轮廓连续变化的曲面数学模型，及通常意义的三维建模。目前三维建模大部分都基于视觉，最初采用单目摄像机，但因为没有准确的深度数据，不能将真实世界和三维场景紧密结合，后用多目摄像机采集自然界物体自然界物体虽然弥补了单目的缺点，但形成的图像和真实的三维信息之间的关系并不唯一，这个方法只能获取二维半的景深信息，另外，由摄像机获取的视觉信息由于计算量大在实时处理上也非常困难。后来又提出由单目摄像机和二维激光测距仪的组合使用，但是激光测距仪是点传感，要求它也象摄像机那样含有多像素目前难以实现，因此这种组合使用并不能获取对自然环境空间的精确认知。

要实现三维景深建模、重构，任何环境下，都离不开距离探测，它提供了环境的三维深度信息，所以最近几年又提出基于程距数据三维建模的思想。有方案提出通过运动机构给二维激光测距仪增加一个自由度来获取三维信息，这些方法的主要缺点是驱动电机的频繁加减速将对跟随它运动的激光测距仪的光源系统造成影响，减弱了光强稳定性，从而给测距造成误差。此外，恢复三维景深的时候存在变形、重叠等因素，使得三维景深难以精确恢复。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光三维景深获取的主动机构，该主动机构采用二维激光测距仪不动，第二光源单元、第三光源单元的两个平面镜俯仰运动，能够形成三个出射角相同的光平面，旋转轴的转动，可以使三个光平面形成三个光区域；第二光源单元、第三光源单元的平面镜左右摆动可以使旋转轴对于第二光平面、第三光平面的旋转相对速度减慢或加快；二维激光测距仪与第二光源单元、第三光源单元的等边三角形布局设计，增大了主动机构的可视区域。

本发明是一种激光三维景深获取的主动机构，包括有第一光源单元、第二光源单元、第三光源单元、镜面转动单元以及基座。基座上设有旋转轴、A支柱、B支柱和C支柱，A支柱、B支柱和C支柱按照等边三角形分布，旋转轴位于等边三角形的重心G；第一光源单元的二维激光测距仪安装在基座的A支柱上，第二光源单元的第二光源、安装座固定安装在B支柱上，第三光源单元的第三光源、安装座固定安装在C支柱上。

本发明激光三维景深获取的主动机构的优点在于：(1)采用主动运动机构的模式，改进了现有在二维激光激光测距仪上增加一个自由度来获取三维景深存在的缺陷；(2)采用自制的两个光源单元，以及可以转动的六棱镜取代LMS291二维激光激光测距仪，大大地节约了制作三维激光激光测距仪成本；(3)通过设计的可转动六棱镜有效地增加了可视区域；(4)通过三个光区域的重叠来克服由于外界干扰等原因造成数据重叠时单光源扫描难以识别的缺点；(5)三个激光源的波长采用各不相同的设计，这是为了在信息获取的时候可以分辨出是由哪个光源发出的信息。

附图说明

图1是本发明三维景深获取主动机构的结构示意图。

图2是基座结构图。

图3是支架结构图。

图4是光在六棱镜各镜面上的光走向示意图。

图中：  1.六棱镜  11.A面     12.B面     13.C面14.D面      15.E面    16.F面     17.光平面  18.光出射点2.第一光源  21.激光束 3.第三光源 31.激光束  32.反射光4.第二光源  41.激光束  42.反射光   5.第一平面镜  51.连接臂52.摇臂     53.安装座  54.第二电机 55.第三电机   6.第二平面镜61.连接臂   62.摇臂    63.安装座   64.第二电机   65.第三电机7.旋转轴    8.基座     81.A支柱    82.B支柱      83.C支柱

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。