[发明专利]基于激光二极管光源的主动三维立体全方位视觉传感器

摘要

一种基于激光二极管光源的主动三维立体全方位视觉传感器，包括具有固定单一视点的全方位视觉传感器、具有固定单一发射中心点的全景彩色体结构光发生器以及用于对全方位图像进行三维立体摄像测量的微处理器，所述全方位视觉传感器的视点与所述全景彩色体结构光发生器的发射中心点配置在同一根轴心线上；所述全方位视觉传感器包括摄像单元和双曲面折反射单元；所述的摄像单元为宽动态CMOS成像器件；所述的全景彩色体结构光发生器包括圆形面体基板和1组具有不同发光中心波长的激光二极管；所述微处理器包括：LD光源控制单元、视频图像读取模块、空间信息计算模块和三维图像重构模块。本发明能够减少计算、快速完成测量、实时性好、实用性强。

主权项

1、一种基于激光二极管光源的主动三维立体全方位视觉传感器，其特征在于：所述主动三维立体全方位视觉传感器包括具有固定单一视点的全方位视觉传感器、具有固定单一发射中心点的全景彩色体结构光发生器以及用于对全方位图像进行三维立体摄像测量的微处理器，所述全方位视觉传感器的视点与所述全景彩色体结构光发生器的发射中心点配置在同一根轴心上；所述全方位视觉传感器包括双曲面镜面、上盖、透明半圆形外罩、下固定座、摄像单元固定座、摄像单元、连接单元和上罩；所述的双曲面镜面固定在所述的上盖上，所述的连接单元将所述的下固定座和透明半圆形外罩连接成一体，所述的透明半圆形外罩与所述的上盖以及所述的上罩钉固定在一起，所述的摄像单元固定在所述的摄像单元固定座上，所述的摄像单元固定座固定在所述的下固定座上，所述的摄像单元与所述微处理器连接；所述的摄像单元是宽动态CMOS成像器件；所述的全景彩色体结构光发生器和所述的全方位视觉传感器通过连接杆连接，连接杆的上部的法兰固定全方位视觉传感器，全景彩色体结构光发生器套在连接杆中，全景彩色体结构光发生器上的孔与连接杆之间形成转动副；将连接杆固定在底盘孔上，在底盘上装有电机，电机带动齿轮转动，所述的齿轮与所述的圆形面体基板下部的齿轮啮合；所述微处理器包括：LD光源控制单元，用于控制全景彩色体结构光发生器发出全彩色全景结构光，当全景彩色体结构光发生器的供电电源处于ON状态时，在全方位视觉传感器的成像单元中直接获得空间某物点的深度和方位角度信息；当全景彩色体结构光发生器的供电电源处于OFF状态时，在全方位视觉传感器的成像单元中直接获得空间某物点的实际色彩信息；视频图像读取模块，用于读取全方位视觉传感器的视频图像，并保存在所述的存储设备中，其输出与所述的空间信息计算模块连接；在LED光源的供电电源处于ON状态时所读取的全景视频图像中的各像素色彩带有某物点的深度和方位角度信息；在LED光源的供电电源处于OFF状态时所读取的全景视频图像中的各像素色彩带有某物点的实际色彩信息；空间信息计算模块，用于计算空间上的物点到立体视觉测量装置中心点的距离及入射角，分别计算空间物点与全方位视觉传感器的实焦点Om的距离R1、空间物点与全景彩色结构光调制单元的实焦点Op的距离R2、空间物点与中央眼的距离R以及空间物点的入射角φ；其输出与三维图像重构模块连接；三维图像重构模块，用于将在全方位视觉传感器中所获取的全景图像进行柱状展开运算，展开图中横坐标表示方位角，纵坐标表示入射角；在展开全方位图像时需要将该中心部分的图像单独分离出来，然后对全方位图像进行展开，展开算法中水平方向的计算步长为，Δβ＝2π/l，式中l为水平展开幅度；垂直方向的计算步长为Δm＝(αo-max-αo-min)/m；式中，αo-max为全景原图最大有效半径Rmax对应的场景光线入射角，αo-min为全景原图最小有效半径Rmin对应的场景光线入射角；与用极坐标表示的全景原图中的原像点A(Φ，β)对应的球面展开方式中的A点坐标分别为：x＝β/Δβ，y＝(αo-αo-min)/Δm (8)式中：Δβ为水平方向的计算步长，β为方位角，Δm为垂直方向的计算步长，αo全景原图有效半径R对应的场景光线入射角，αo-min为全景原图最小有效半径Rmin对应的场景光线入射角；在对全景图像进行柱状展开时，针对LED光源的供电电源处于ON/OFF两种状态会产生两种不同的柱状展开图；当LED光源的供电电源处于ON的状态时，在柱状展开图上带有全景彩色体结构光所照射全景视频图像；当LED光源的供电电源处于OFF的状态时，在柱状展开图上自然光所投射的全景视频图像。