[實(shí)用新型]一種小型機(jī)器人的單目視覺(jué)與雙目視覺(jué)轉(zhuǎn)換裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220540708.2
• 申請(qǐng)日: 2012-10-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202886989U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于薇薇;喬靜;王森;陳亞勝;羅巍;馮華山;王潤(rùn)孝;譚小群;李樹(shù)軍;白晶;趙妮;翟明敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05D1/02
• 分類(lèi)號(hào): G05D1/02
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及機(jī)器人視覺(jué)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種小型機(jī)器人的單目視覺(jué)與雙目視覺(jué)轉(zhuǎn)換裝置。

背景技術(shù)

機(jī)器視覺(jué)研究的目的是使機(jī)器具有通過(guò)二維圖像信息來(lái)認(rèn)知三維環(huán)境信息的能力，這種能力不僅使機(jī)器能感知三維環(huán)境中物體的幾何信息(如形狀、位置、姿態(tài)運(yùn)動(dòng)等)，而且能進(jìn)一步對(duì)它們進(jìn)行描述、存儲(chǔ)、識(shí)別與理解。目前，機(jī)器視覺(jué)主要用以三維重建和距離計(jì)算。在視覺(jué)研究中，多分為單目立體視覺(jué)、雙目和多目立體視覺(jué)，且目前多采用雙目或單目相機(jī)。

單目視覺(jué)方法是使用一臺(tái)攝像機(jī)進(jìn)行三維重建的方法。常采用以下兩個(gè)方法：1、通過(guò)單視點(diǎn)的單幅或多幅圖像的二維特征推導(dǎo)出深度信息通常要求的條件比較理想化，實(shí)際應(yīng)用情況不是很理想，重建效果也一般。2、通過(guò)多視點(diǎn)的多幅圖像匹配不同圖像中的相同特征點(diǎn)，利用這些匹配約束求取空間三維點(diǎn)坐標(biāo)信息，從而實(shí)現(xiàn)三維重建，可以實(shí)現(xiàn)重建過(guò)程中的攝像機(jī)自標(biāo)定，能夠滿足大規(guī)模場(chǎng)景三維重建的需求，且在圖像資源豐富的情況下重建效果比較好;不足之處是運(yùn)算量比較大，重建時(shí)間較長(zhǎng)。

雙目視覺(jué)方法是一種將雙目視差信息轉(zhuǎn)換為深度信息的方法，這種方法使用兩臺(tái)攝像機(jī)從兩個(gè)(通常是左右平行對(duì)齊的，也可以是上下豎直對(duì)齊的)視點(diǎn)觀測(cè)同一物體，獲取在物體不同視角下的感知圖像，通過(guò)三角測(cè)量的方法將匹配點(diǎn)的視差信息轉(zhuǎn)換為深度。該方法在攝像機(jī)標(biāo)定和校正方面要求比較寬松，降低了運(yùn)算量，但由于無(wú)法獲得較準(zhǔn)確的稠密立體匹配，信息量大，處理速度比較慢，其重建效果不如單目的方法。

在一篇名為《基于單目轉(zhuǎn)雙目的立體視覺(jué)技術(shù)研究》的碩士畢業(yè)論文中（田浩鵬，哈理工），提到一種利用單攝像機(jī)雙置立體視覺(jué)系統(tǒng)，立足于立體視覺(jué)法，其結(jié)構(gòu)由一臺(tái)CCD攝像機(jī)和兩組對(duì)稱的光學(xué)反射鏡組成。工作原理是：先進(jìn)行光路設(shè)計(jì)，然后將一個(gè)攝像機(jī)的有效視場(chǎng)分解成對(duì)稱的兩個(gè)區(qū)域，分別虛擬兩個(gè)攝像機(jī)成像，攝像機(jī)C通過(guò)左右對(duì)稱的兩組光學(xué)反射鏡后，形成了相互對(duì)稱的兩虛擬攝像機(jī)2LC和2RC，反射鏡組1LM和1RM把攝像機(jī)像面平分為“左”、“右”兩個(gè)像面，使得攝像機(jī)的“左”像面只能接受左反射光路所成的像，攝像機(jī)的“右”像面只能接受右反射光路所成的像。被攝物體通過(guò)左右兩反射光路，分別成像在攝像機(jī)的左、右像面上。測(cè)量時(shí)，視場(chǎng)內(nèi)被測(cè)三維空間上的信息點(diǎn)在左右兩臺(tái)虛擬攝像機(jī)2LC和2RC的視場(chǎng)中分別成像，形成一定的虛擬立體視差，利用空間點(diǎn)在兩虛擬攝像機(jī)平面上的透視成像點(diǎn)坐標(biāo)來(lái)求取空間點(diǎn)的三維坐標(biāo)，就相當(dāng)于用兩臺(tái)攝像機(jī)同時(shí)拍攝一幅圖像不同位置的效果，從而能就可以完成單目轉(zhuǎn)雙目的效果。但其存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)：1、物體和其影像所成的像發(fā)生重疊，給后期圖像處理帶來(lái)麻煩；2、兩組反射鏡的擺放角度改變時(shí)易引起基線距的增大而導(dǎo)致增加立體視覺(jué)系統(tǒng)的體積；3、基線距小時(shí)，測(cè)量精度低。

在一篇名為《3D?Motion?parameters?determination?based?on?binocular?sequence?images》的文章中（作者為ZHANG?jianqing，Geo-spatial?Information?Science,Volume9,Issue1,March2006），提到采用雙目視覺(jué)進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng)的匹配，其采用的雙目結(jié)構(gòu)有兩個(gè)（有線）視覺(jué)攝像頭，其結(jié)構(gòu)采用一個(gè)支架，在支架上架一導(dǎo)軌，兩個(gè)相機(jī)固定在導(dǎo)軌上的兩個(gè)滑塊上，兩個(gè)相機(jī)間的可調(diào)距離是500毫米，其機(jī)構(gòu)共包括兩個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的伺服平臺(tái)，圖像傳輸和系統(tǒng)控制等部分。該機(jī)構(gòu)采用兩個(gè)相機(jī)，成本高，安裝維護(hù)麻煩，同時(shí)由于重量和體積較大，無(wú)法在小機(jī)器人上使用。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問(wèn)題

為解決現(xiàn)有技術(shù)中缺少適用于小型機(jī)器人的將單目視覺(jué)轉(zhuǎn)換為雙目視覺(jué)的微型輕質(zhì)機(jī)構(gòu)，本實(shí)用新型提出了一種小型機(jī)器人的單目視覺(jué)與雙目視覺(jué)轉(zhuǎn)換裝置。使小型機(jī)器人可以在非結(jié)構(gòu)環(huán)境中活動(dòng)更自如，有更廣泛的應(yīng)用空間，并可以減小算法復(fù)雜度，提高計(jì)算速度。

技術(shù)方案

本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：

所述一種小型機(jī)器人的單目視覺(jué)與雙目視覺(jué)轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于：由無(wú)線通訊攝像頭、傳動(dòng)組件、動(dòng)力組件和控制組件組成；無(wú)線通訊攝像頭固定在相機(jī)固定板上；傳動(dòng)組件由回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)直線運(yùn)動(dòng)組件和導(dǎo)軌組成，相機(jī)固定板固定在傳動(dòng)組件的直線運(yùn)動(dòng)部件上，直線運(yùn)動(dòng)部件由導(dǎo)軌支撐，傳動(dòng)組件兩側(cè)有擋板、擋板上安裝有控制組件的觸發(fā)開(kāi)關(guān)，傳動(dòng)組件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件兩端通過(guò)軸承與擋板連接，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件一端穿過(guò)擋板通過(guò)聯(lián)軸器與動(dòng)力組件連接；傳動(dòng)組件、動(dòng)力組件和控制組件通過(guò)底部固定板固定安裝在小型機(jī)器人上；