[發明專利]基于激光二極管光源的主動三維立體全方位視覺傳感器

無效

• 申請號: 200910102186.0
• 申請日: 2009-08-20
• 公開（公告）號: CN101655347A
• 公開（公告）日: 2010-02-24
• 發明（設計）人: 湯一平;湯曉燕;俞立
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/25;H01S5/40;H01S5/02;H01S5/022;H01S5/042;G02B27/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司
• 代理人: 王 兵;王利強

1.一種基于激光二極管光源的主動三維立體全方位視覺傳感器，其特征在于：所述主動三維立體全方位視覺傳感器包括具有固定單一視點的全方位視覺傳感器、具有固定單一發射中心點的全景彩色體結構光發生器以及用于對全方位圖像進行三維立體攝像測量的微處理器，所述全方位視覺傳感器的視點與所述全景彩色體結構光發生器的發射中心點配置在同一根軸心上；

所述全方位視覺傳感器包括雙曲面鏡面、上蓋、透明半圓形外罩、下固定座、攝像單元固定座、攝像單元、連接單元和上罩；所述的雙曲面鏡面固定在所述的上蓋上，所述的連接單元將所述的下固定座和透明半圓形外罩連接成一體，所述的透明半圓形外罩與所述的上蓋以及所述的上罩釘固定在一起，所述的攝像單元固定在所述的攝像單元固定座上，所述的攝像單元固定座固定在所述的下固定座上，所述的攝像單元與所述微處理器連接；所述的攝像單元是寬動態CMOS成像器件；所述的全景彩色體結構光發生器和所述的全方位視覺傳感器通過連接桿連接，連接桿的上部的法蘭固定全方位視覺傳感器，全景彩色體結構光發生器套在連接桿中，全景彩色體結構光發生器上的孔與連接桿之間形成轉動副；將連接桿固定在底盤孔上，在底盤上裝有電機，電機帶動齒輪轉動，所述的齒輪與圓形面體基板下部的齒輪嚙合；

所述微處理器包括：

LD光源控制單元，用于控制全景彩色體結構光發生器發出全彩色全景結構光，當全景彩色體結構光發生器的供電電源處于ON狀態時，在全方位視覺傳感器的成像單元中直接獲得空間某物點的深度和方位角度信息；當全景彩色體結構光發生器的供電電源處于OFF狀態時，在全方位視覺傳感器的成像單元中直接獲得空間某物點的實際色彩信息；

視頻圖像讀取模塊，用于讀取全方位視覺傳感器的視頻圖像，并保存在存儲設備中，其輸出與空間信息計算模塊連接；在LED光源的供電電源處于ON狀態時所讀取的全景視頻圖像中的各像素色彩帶有某物點的深度和方位角度信息；在LED光源的供電電源處于OFF狀態時所讀取的全景視頻圖像中的各像素色彩帶有某物點的實際色彩信息；

空間信息計算模塊，用于計算空間上的物點到立體視覺測量裝置中心點的距離及入射角，分別計算空間物點與全方位視覺傳感器的實焦點O_m的距離R1、空間物點與全景彩色結構光調制單元的實焦點O_p的距離R2、空間物點與中央眼的距離R以及空間物點的入射角φ；其輸出與三維圖像重構模塊連接；

三維圖像重構模塊，用于將在全方位視覺傳感器中所獲取的全景圖像進行柱狀展開運算，展開圖中橫坐標表示方位角，縱坐標表示入射角；在展開全方位圖像時需要將中心部分的圖像單獨分離出來，然后對全方位圖像進行展開，展開算法中水平方向的計算步長為，Δβ＝2π/l，式中l為水平展開幅度；垂直方向的計算步長為Δm＝(α_o-max-α_o-min)/m；式中，α_o-max為全景原圖最大有效半徑Rmax對應的場景光線入射角，α_o-min為全景原圖最小有效半徑Rmin對應的場景光線入射角；與用極坐標表示的全景原圖中的原像點A(R，β)對應的球面展開方式中的A點坐標分別為：

x＝β/Δβ，y＝(α_o-α_o-min)/Δm????????????????????????????(8)

式中：Δβ為水平方向的計算步長，β為方位角，Δm為垂直方向的計算步長，α_o全景原圖有效半徑R對應的場景光線入射角，α_o-min為全景原圖最小有效半徑Rmin對應的場景光線入射角；

在對全景圖像進行柱狀展開時，針對LED光源的供電電源處于ON/OFF兩種狀態會產生兩種不同的柱狀展開圖；當LED光源的供電電源處于ON的狀態時，在柱狀展開圖上帶有全景彩色體結構光所照射全景視頻圖像；當LED光源的供電電源處于OFF的狀態時，在柱狀展開圖上自然光所投射的全景視頻圖像。