[发明专利]一种全景三维视觉传感器及使用方法

说明书

  

技术领域

本发明涉及视觉传感器领域，特别涉及一种全景三维视觉传感器及其使用方法。 

背景技术

随着计算机视觉及人工智能的发展,视觉传感器的形式和功能也在迅速提升。现有的视觉传感器通常分为两大类，一类是注重于3D的立体视觉，通过两个或者两个以上摄像头捕捉现实中物体的像，并通过对采集到的图像进行分析获得物体的运动姿态及距离摄像机的距离。另外一类是近几年新兴的全景图像采集方案，通过固定对准不同方向的摄像头，采集环绕物体周围各个角度的影像，经过校准和拼接获得物体周围的全景图像。 

但是立体视觉传感器关注的仅仅为一个方向，而全景视觉传感器解决方案虽然能够同时采集多个方向的图像，但是不能进行多目视觉的视觉识别，大大增加了进行人工智能的难度。    

此外，现阶段的全景视觉传感器有多摄像头拼接、折反式、超广角镜头拼接等三种解决方案，多摄像头拼接解决方案成本较高，折反式摄像头使用场景有限，且只能生成柱面全景图。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的上述不足，提供一种同时具备立体视觉和全景视觉的全景三维视觉传感器及其使用方法，且该全景三维视觉传感器使用广角镜头拼接技术；本发明提供的传感器可更加真实生动地显示目标物的运动姿态及其周围场景的状态。 

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种全景三维视觉传感器，所述全景三维视觉传感器至少包括三个广角摄像头固定在设定好的模具上，其中两个摄像头摆放在模具的一侧，用于立体视觉分析，这两个摄像头光轴的夹角小于80度，且这两个摄像头的光轴与支撑面平行，第三个摄像头朝向视觉传感器的另一侧。 

优选地，不用于立体视觉分析的上文所述第三个摄像头可以和地面成一定的仰角。 

优选地，不用于立体视觉分析的上文所述第三个摄像头可以和地面成一定的俯角，并且在模具的上方增加一个辅助摄像头，辅助摄像头的光轴向上。 

优选地，可以在用于立体视觉分析的摄像头间距离较近的一侧安装一个测距辅助装置。 

优选地，在用于立体视觉分析的摄像头间距离较近的一侧安装一个基于结构光技术的红外光发射器，并且用于立体视觉分析的两个摄像头具有采集红外光的功能。 

优选地，可有摄像头控制模块，模块对摄像头的姿态、位置、运动状态以及朝向进行控制 

优选地，可有传感器定位模块，模块通过电子罗盘、加速度计或陀螺仪等若干种传感器对本视觉传感器初始姿态、位置、运动状态以及朝向信息进行分析。

  

根据本发明的另一个方面，提供了一种全景三维视觉传感器的使用方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1）：摄像头采集图像；

步骤2）：利用步骤1所述的用于立体视觉分析的摄像头采集到的图像，进行图像的立体视觉分析；

步骤3）：利用安装在视觉传感器模具上所有的摄像头采集到的图像进行图像的全景拼接；

步骤4）：进行全方向的视觉分析；

优选地，可以使用其它测距模块测定周围场景的深度，并辅助立体视觉处理模块进行立体视觉识别。

优选地，可以使用红外光发射器向周围物体上投射红外光，特别是投射红外结构光,然后采用可以采集红外光的摄像头，利用红外光信息和原有的存储设定测定周围场景的深度。 

优选地，可以使用立体视觉处理模块的信息辅助全景拼接，提高全景拼接的效果。 

优选地，可以使用电子罗盘、加速度计或陀螺仪等若干种传感器定位姿态、位置、朝向的步骤。 

与现有技术相比，本发明具有如下的特点和有益效果： 

1：两个摄像头距离较近，朝向一侧，用于立体视觉分析，一个摄像头朝向另外一侧的视觉传感器模型设计，在立体视觉传感器仅关注单方向的基础上，兼顾考虑其他方向，达到既能进行多目视觉的视觉识别，又能同时采集多个方向的图像以获取全景三维图像的目的；

2：使用立体视觉加红外探测或其他模块联合测量周围场景深度，实现了对全景拼接进行优化；

3：利用广角镜头拼接技术，避免了多摄像头拼接技术成本高以及折反式摄像头使用场景有限等不足；

4：利用多传感器融合定位摄像头朝向。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。