[发明专利]一种隧道巡检机器人的高清摄像装置及图像采集生成方法

权利要求书

1.一种隧道巡检机器人的高清摄像装置，包括高清成像组件，所述的高清成像组件设置于巡检机器人的基座上，其特征在于，所述的高清成像组件包括图像采集机构、转台舵机、聚焦舵机以及安装支架（4），所述安装支架（4）的后端与所述的基座固定连接，所述的转台舵机和所述的图像采集机构分别与所述的安装支架（4）固定连接，并通过U型架（22）将所述的图像采集机构与所述转台舵机的转盘固定，所述转盘能够带动所述图像采集机构的转动，所述的聚焦舵机设置于所述安装支架（4）的前端，所述的聚焦舵机能够调节所述图像采集机构的焦距，该装置的图像采集生成方法包括如下步骤：

步骤一、初次标定：1）相机组的标定：首先制作棋盘格标定板，然后将制作好的棋盘格标定板固定在相机组中相机相邻转动位置视场的重叠区域；2）标定采图：将标定板分别固定在相机两两相邻位置的重叠视场中，选取第一张适合拼接的图像，并确定该图像中重叠的视场，转台舵机转动时，会根据确定的重叠的视场进行转动角度的计算，转动到位后取第二张图并确定该图像中重叠的视场，重新计算转动角度，继续转动取下一张图，转台舵机转动到位时，聚焦舵机会进行转动，根据相机拍摄画面的清晰度进行比对，在图像最清晰的位置停止；3）计算单应性矩阵：通过将采集的图像进行预处理后做角点检测，通过两幅图像的角点坐标计算单应性矩阵H，通过H计算相机组的像素焦距f和平移变换后的矩阵H*M，并计算经过透视变换后的图像坐标，从而获取平移向量L，并将这些参数保存至高清成像模块内；

步骤二、巡检机器人中的主控模块发送图像采集指令至高清成像组件；

步骤三、高清成像组件初始化：转台舵机的转位以及聚焦舵机的转位调焦；

步骤四、高清成像组件采图：初始化完毕后，相机组采图，首先需要设定一个采图的数量N，以便程序能够在采集完毕后进入下一个步骤，若N=8时，图片采集过程中，高清成像模块会持续检测采图数量是否达到预设值8，若未达到，则相机组会持续采集，直至高清摄像模块检测达到预设值终止；在采图过程中，为了保持视觉一致性，对采集到的图像利用标定得到的像素焦距f进行柱面投影变换预处理，然后使用双线性插值法去毛刺后覆盖原图像，直至采图结束；

步骤五、高清成像组件采图后处理：当采图结束后，高清成像模块直接读取经投影变换以及去毛刺后的图像序列，利用在标定时得到的平移变换后矩阵H*M进行透视变换，再利用标定时得到的平移向量L来拼接图像，最后进行图像融合去处理拼接图像之间的缝隙，得到拼接图像；

步骤六、输出全景图像。

2.根据权利要求1所述的一种隧道巡检机器人的高清摄像装置，其特征在于，所述的转台舵机包括转台驱动机构、转台座（21）、U型架（22）、高清成像模块以及转轴（24），所述的转台座（21）与所述的安装支架（4）固定连接，所述的驱动机构设置于所述的转台座（21）内，所述的U型架（22）通过所述的转轴（24）与所述的转台座（21）转动连接，所述的高清成像模块设置于所述U型架（22）的外侧。

3.根据权利要求2所述的一种隧道巡检机器人的高清摄像装置，其特征在于，所述的图像采集机构包括前端带有调焦盘（11）的相机组（12）、采集支架（13），所述的采集支架（13）转动设置在所述的安装支架（4）上，所述的转轴（24）穿过所述安装支架（4）上的转轴孔与所述的采集支架（13）配合，所述的相机组（12）设置于所述的采集支架（13）上，所述的调焦盘（11）凸出与所述的采集支架（13）前端与所述的聚焦舵机配合。

4.根据权利要求3所述的一种隧道巡检机器人的高清摄像装置，其特征在于，所述的聚焦舵机包括聚焦架（31）、聚焦盘（32）以及聚焦驱动机构，所述的聚焦架（31）与所述的采集支架（13）固定连接，所述的聚焦驱动机构设置于所述的聚焦架（31）内，所述的聚焦盘（32）设置于所述聚焦驱动机构的驱动轴上，并凸出于所述聚焦架（31）的外侧与所述的调焦盘（11）啮合。