[發(fā)明專(zhuān)利]一種全向視覺(jué)傳感系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210504429.5
• 申請(qǐng)日: 2012-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103846918A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳坤朋
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱功成科技創(chuàng)業(yè)投資有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B25J13/08
• 分類(lèi)號(hào): B25J13/08
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種視覺(jué)傳感系統(tǒng)，具體的說(shuō)就是應(yīng)用移動(dòng)機(jī)器人的全向視覺(jué)傳感系統(tǒng)。

背景技術(shù)

機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)是最有效的傳感器之一。提供了關(guān)于環(huán)境足夠的信息，用于定位、識(shí)別等，是一種非接觸測(cè)量方法。機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)也是最復(fù)雜的傳感器之一。人們對(duì)于生物視覺(jué)系統(tǒng)了解仍然甚少，采用機(jī)器人視覺(jué)的應(yīng)用系統(tǒng)性能有時(shí)不能令人滿(mǎn)意。但在工業(yè)應(yīng)用中近年來(lái)有很多成功的示例，主要在視覺(jué)環(huán)境簡(jiǎn)單、針對(duì)某一環(huán)境定制應(yīng)用的情況下，如傳送帶上工件的定位。所以機(jī)器視覺(jué)是一個(gè)研究非常活躍、變化很快的領(lǐng)域，而且缺乏通用的方法。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用于移動(dòng)機(jī)器人的全向視覺(jué)傳感系統(tǒng)，其中全向視覺(jué)傳感器由兩部分組成：玻璃部分和金屬部分。玻璃部分主要是由全向視覺(jué)傳感器的工作部分（雙曲面）和連接部分（用于連接雙曲面和金屬部分，是一個(gè)玻璃小圓柱臺(tái)）。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種全向視覺(jué)傳感系統(tǒng)，其組成主要包括：全向視覺(jué)傳感器1、CCD攝像機(jī)2、DSP數(shù)字圖像處理系統(tǒng)3。

上述的一種全向視覺(jué)傳感系統(tǒng)，其特征在于所述的環(huán)境信息（光線(xiàn)）首先遇到全向視覺(jué)傳感器1，在全向視覺(jué)傳感器鏡面發(fā)生反射，其反射光線(xiàn)的走向與全向視覺(jué)傳感器的外形密切相關(guān)。

上述的一種全向視覺(jué)傳感系統(tǒng)，其特征在于所述的全向視覺(jué)傳感器1是雙曲線(xiàn)旋轉(zhuǎn)體的全向視覺(jué)傳感器，光線(xiàn)會(huì)射向雙曲線(xiàn)的另一個(gè)焦點(diǎn)，而攝像機(jī)的光心恰好處于雙曲線(xiàn)的另一個(gè)焦點(diǎn)位置，全向視覺(jué)傳感器與攝像機(jī)相對(duì)位置可通過(guò)鏡架的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)，由此外界的景物就會(huì)在攝像機(jī)上成像。

上述的一種全向視覺(jué)傳感系統(tǒng)，其特征在于所述的DSP數(shù)字圖像處理系統(tǒng)3將該圖像經(jīng)過(guò)SAA711AHZ(模數(shù)轉(zhuǎn)化)采集到數(shù)字圖像采集系統(tǒng)的SRAM中，DSP對(duì)該圖像再進(jìn)行圖像預(yù)處理、圖像的解算等存至SDRAM中，通過(guò)DSP數(shù)字圖像處理系統(tǒng)3的RS232?I/O口可以通過(guò)編程將處理過(guò)的圖像（SDRAM中的圖像）或原圖像（SRAM中的圖像）送到機(jī)器人（PC104）中，機(jī)器人（PC104）通過(guò)送入的圖像來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的定位、目標(biāo)的識(shí)別與跟蹤、避障、路徑規(guī)劃等操作。

工作原理是這樣的：

帶有反射鏡的全向攝像機(jī)，由凸面反射鏡和面向反射鏡的透視攝像機(jī)構(gòu)成。發(fā)自攝像機(jī)光線(xiàn)經(jīng)反射鏡反射，每條反射光線(xiàn)?可以但不一定必須交于一點(diǎn)。其中反射光線(xiàn)不交于一點(diǎn)，其中反射光線(xiàn)?、?交于反射鏡的一個(gè)焦點(diǎn)?，而另一個(gè)焦點(diǎn)位于無(wú)窮遠(yuǎn)處，因此需要正交投影攝像機(jī)才可獲得像。

反射鏡的形狀完全由入射光線(xiàn)和反射光線(xiàn)須與焦點(diǎn)和相交決定的。即雙曲線(xiàn)旋轉(zhuǎn)體和拋物線(xiàn)旋轉(zhuǎn)體。對(duì)于雙曲線(xiàn)旋轉(zhuǎn)體，它具有如下性質(zhì)：所有通過(guò)焦點(diǎn)F的光線(xiàn)經(jīng)鏡面反射后都通過(guò)焦點(diǎn)，必須確保的唯一的點(diǎn)，即透視攝像機(jī)的投影中心必須與F重合。帶有拋物線(xiàn)旋轉(zhuǎn)體反射鏡的全向攝像機(jī)是帶有雙曲線(xiàn)旋轉(zhuǎn)體反射鏡的全向攝像機(jī)的特例，此時(shí)焦點(diǎn)F位于無(wú)窮遠(yuǎn)處。這意味著隨著透視攝像機(jī)的投影中心移動(dòng)到無(wú)窮遠(yuǎn)處透視投影成像變?yōu)槠叫型队俺上瘛?/p>

本發(fā)明能夠?yàn)橐苿?dòng)機(jī)器人提供足夠大的視野范圍，并能實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)處理，提高了移動(dòng)機(jī)器人的活動(dòng)范圍。用于固定全向視覺(jué)傳感器和攝像機(jī)的鏡架具有通用性可以應(yīng)用在其他需要全景的領(lǐng)域，能夠進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的定位、目標(biāo)識(shí)別與跟蹤、路徑規(guī)劃。解決了現(xiàn)存技術(shù)定位不準(zhǔn)確、目標(biāo)識(shí)別困難的難題。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

一種全向視覺(jué)傳感系統(tǒng)，其組成主要包括：全向視覺(jué)傳感器1、CCD攝像機(jī)2、DSP數(shù)字圖像處理系統(tǒng)3。

所述的環(huán)境信息（光線(xiàn)）首先遇到全向視覺(jué)傳感器1，在全向視覺(jué)傳感器鏡面發(fā)生反射，其反射光線(xiàn)的走向與全向視覺(jué)傳感器的外形密切相關(guān)。

所述的全向視覺(jué)傳感器1是雙曲線(xiàn)旋轉(zhuǎn)體的全向視覺(jué)傳感器，光線(xiàn)會(huì)射向雙曲線(xiàn)的另一個(gè)焦點(diǎn)，而攝像機(jī)的光心恰好處于雙曲線(xiàn)的另一個(gè)焦點(diǎn)位置，全向視覺(jué)傳感器與攝像機(jī)相對(duì)位置可通過(guò)鏡架的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)，由此外界的景物就會(huì)在攝像機(jī)上成像。

所述的DSP數(shù)字圖像處理系統(tǒng)3將該圖像經(jīng)過(guò)SAA711AHZ(模數(shù)轉(zhuǎn)化)采集到數(shù)字圖像采集系統(tǒng)的SRAM中，DSP對(duì)該圖像再進(jìn)行圖像預(yù)處理、圖像的解算等存至SDRAM中，通過(guò)DSP數(shù)字圖像處理系統(tǒng)3的RS232?I/O口可以通過(guò)編程將處理過(guò)的圖像（SDRAM中的圖像）或原圖像（SRAM中的圖像）送到機(jī)器人（PC104）中，機(jī)器人（PC104）通過(guò)送入的圖像來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的定位、目標(biāo)的識(shí)別與跟蹤、避障、路徑規(guī)劃等操作。

首先調(diào)整好攝像機(jī)的垂度，并且固定緊攝像機(jī)。也就是說(shuō)攝像機(jī)的光軸、光心已經(jīng)確定，下面把全向視覺(jué)傳感器的軸線(xiàn)調(diào)整到光軸上使它們共線(xiàn)，調(diào)整全向視覺(jué)傳感器在Z軸的位置使得雙曲線(xiàn)得另一個(gè)焦點(diǎn)與攝像機(jī)的光心共點(diǎn)。這個(gè)調(diào)整過(guò)程可分兩步來(lái)進(jìn)行，首先調(diào)整反射鏡在Z軸的位置其次再調(diào)整反射鏡在X軸、Y軸的位置。全向視覺(jué)傳感器是通過(guò)吊桿固定到橫桿上的。吊桿上端的M4螺桿上安裝兩個(gè)螺母，橫桿的上端和下端各一個(gè)，將這兩個(gè)螺母擰緊即可把全向視覺(jué)傳感器固定緊。在Z軸上的調(diào)節(jié)是通過(guò)兩個(gè)螺母的旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。全向視覺(jué)傳感器Z軸位置調(diào)整的任務(wù)再具體一點(diǎn)就是，把兩個(gè)螺母旋到適當(dāng)?shù)奈恢谩z像機(jī)的光軸和光心已經(jīng)確定，全向視覺(jué)傳感器Z軸的位置已經(jīng)確定，之后在XOY平面內(nèi)將反射鏡的位置確定以達(dá)到共線(xiàn)和共點(diǎn)。