[发明专利]微型化低成本路面障碍物告警视觉定位传感器及告警方法

权利要求书

1.一种微型化低成本路面障碍物告警的视觉定位传感器，其特征在于，包括中央控制单元、信号处理单元、GPS定位模块、告警单元、半锥形反射镜、共光路镜筒、45°分光镜、结构光发射单元以及CMOS成像组件；

所述半锥形反射镜用于反射自然光到CMOS成像组件进行全景成像；所述结构光发射单元固定在CMOS成像组件前端，用于发射结构光，当结构光遇到障碍物时；所述45°分光镜设置在共光路镜筒中，用于反射结构光条纹至CMOS成像组件；所述共光路镜筒开有三个端口，一个端口朝向半锥形反射镜且与半锥形反射镜共轴，第二个端口朝向目标结构光反射光路，第三个端口朝向45°分光镜透射方向上且与CMOS成像组件同轴；所述45°分光镜设置在半锥形反射镜轴线上且与半锥形反射镜的轴线成45°角；所述CMOS成像组件、GPS定位模块与信号处理单元相连；所述GPS定位模块用于获取大数据地图；所述信号处理单元用于将信号处理单元CMOS成像组件和GPS定位模块所得到的结构光图像、全景图像和大数据地图进行模数转换，并计算障碍物信息进行阈值对比，将控制信号传输至中央控制单元；所述中央控制单元与告警单元和信号处理单元相连，用于控制信号处理单元和告警单元发出告警光并语音播报障碍物距离。

2.根据权利要求1所述的微型化低成本路面障碍物告警的视觉定位传感器，其特征在于，所述信号处理单元包括预处理模块、障碍物信息计算模块、阈值判定模块；

所述预处理模块用于接收结构光图像、全景图像和大数据地图并进行模数转换，并判断是否存在障碍物；

所述的障碍物信息计算模块用于计算障碍物信息，包括距离信息，角度信息和高度信息；

所述的阈值判定模块用于将计算得到距离信息、角度信息和宽度信息与设定的阈值比较，若任一位置信息超出比较阈值，则发出示警信号给中央控制单元。

3.根据权利要求2所述的微型化低成本路面障碍物告警的视觉定位传感器，其特征在于，所述的障碍物信息计算模块计算过程如下：

计算距离参数s：

计算角度信息α：

计算宽度信息d：

其中ω为障碍物上一点C点到CMOS组件光轴的距离，为CMOS的水平视场角，Q'为距离s处水平视场的尺寸，N为障碍物横向的像素点；H'为像空间像高，θ为线结构光光轴照射到物体的角度，为CMOS的垂直视场角，z为障碍物点的Z轴坐标。

4.根据权利要求1所述的微型化低成本路面障碍物告警的视觉定位传感器，其特征在于，所述CMOS成像组件内置汇聚透镜和成像光敏面；所述的汇聚透镜用来汇聚反射的自然光和结构光；所述的成像光敏面以汇聚透镜的光轴为中心，一侧用于全景成像，另一侧用于结构光成像。

5.根据权利要求1所述的微型化低成本路面障碍物告警的视觉定位传感器，其特征在于，所述的半锥形反射镜的棱与轴线的夹角为30°。

6.根据权利要求1所述的微型化低成本路面障碍物告警的视觉定位传感器，其特征在于，所述半锥形反射镜镀有可见光波段的全反膜。

7.根据权利要求1所述的微型化低成本路面障碍物告警的视觉定位传感器，其特征在于，所述半锥形反射镜直径为20cm，高度为17.3cm，反射率为99.9％。

8.根据权利要求1所述的微型化低成本路面障碍物告警的视觉定位传感器，其特征在于，所述45°分光镜为镀有905nm波段45°全反膜和可见光波45°增透膜的K9平板玻璃。