[发明专利]基于ARM的低成本室内3D激光扫描测距系统及方法

说明书

本发明公开了基于ARM的低成本室内3D激光扫描测距系统及方法，包括基座、支架、激光发射器、摄像头、ARM处理平台、无线通信模块以及上位机；支架通过舵机设置在基座上，能够在基座上水平旋转；支架上设有激光发射器和摄像头，激光发射器和摄像头位于同一水平面内，激光发射器通过转动装置设置在支架上，使其能够在支架上水平旋转；ARM处理平台设置在基座上，用于图像处理和距离计算，与摄像头连接；无线通信模块设置在基座上，与ARM处理平台相连，无线通信模块用于ARM处理平台与上位机相互传递数据和指令。本发明成本低，结构简单，减少图像中的噪声，提高了计算效率和计算精度。

技术领域

本发明属于激光测距技术领域，具体涉及一种基于ARM的低成本室内3D激光扫描测距系统及方法。

背景技术

激光因为具有单色性好、方向性强、相干性高等特征，被广泛应用于测距装置上，可以很大程度上提高测量精度。激光测距的方法包括脉冲法、相位法以及三角测量法，其中三角测距法具有良好的应用效果且生产成本低，是目前研究激光测距的热点。

三维激光测距传感器可获得各转角情况下目标物体扫描界面到传感器的距离，由于这类数据在可视化处理后看起来像是由很多小点组成的云团，因此被称为点云。三维激光点云数据具有精度高、不受光照影响等优点，是场景的一种几何描述方式，可用于提取场景中线段、平面等几何特征。在室内移动机器人领域，利用三维激光测距传感器对室内环境进行扫描测距可获得典型室内环境中如墙壁、门窗、桌椅等三维信息，机器人在其工作环境中依靠自主携带的传感器提供的信息建立三维环境模型正成为移动机器人研究中的一个热点问题，在安全监控、导航定位、目标检测等方面具有很重要的意义。

然而市面上的三维激光传感器往往价格昂贵，结构复杂，很难被大规模采用，出于价格和精度考虑，由旋转云台上搭配二维激光测距传感器已成为获取三维激光数据的常见方法。但是二维激光测距传感器成本依旧很高，并且搭配旋转云台的二维传感器需要将数据采集到工控机或者普通PC机上，这种系统不仅体积大、成本高而且只限于实验室或工业使用，因此利用这种系统采集室内场景三维数据会导致测量成本过高、安装麻烦等问题。

同时近年来随着嵌入式系统的发展，嵌入式处理器的数字信号处理功能也日趋强大，ARM处理器因其体积小、可靠性高、功能强、灵活方便等许多优点，其应用已深入等各个领域。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种集成化程度高、成本低、精度适中、可靠性高的基于ARM的低成本室内3D激光扫描测距系统。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于ARM的低成本室内3D激光扫描测距系统，包括基座、支架、激光发射器、摄像头、ARM处理平台、无线通信模块以及上位机；

所述支架通过舵机设置在基座上，使支架能够在基座上水平旋转；所述支架上设有激光发射器和摄像头，所述激光发射器和摄像头位于同一水平面内，所述激光发射器通过转动装置设置在支架上，使激光发射器能够在支架上水平旋转；

所述ARM处理平台设置在基座上，用于图像处理和距离计算，与摄像头相连；同时ARM处理平台通过一个继电器与激光发射器连接，通过控制继电器的开合来控制激光发射器的开关；

所述无线通信模块设置在基座上，与ARM处理平台相连，所述无线通信模块用于ARM处理平台与上位机相互传递数据和指令。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

所述基座上还设有数码管，所述数码管与ARM处理平台相连，用于实时显示舵机旋转的角度。所述舵机、数码管均与ARM平台相连，ARM平台控制舵机旋转，同时获取其旋转角度，再通过数码管显示出来。

所述ARM处理平台采用ARM计算机NanoPi NEO2。