[實(shí)用新型]一種基于普通攝像頭芯片的低成本激光測(cè)距裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201620016814.9
• 申請(qǐng)日: 2016-01-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN205333856U
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖鴻宇;孫放;周煦潼;明安龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京雷動(dòng)云合智能技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01S17/48
• 分類(lèi)號(hào): G01S17/48
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種測(cè)距裝置，尤其涉及一種基于普通攝像頭芯片的低成本激光 測(cè)距裝置。

背景技術(shù)

激光具有高亮度、高方向性、高單色性和高相干性等特征，能大大提高測(cè)量精確 度，被廣泛應(yīng)用在測(cè)距裝置上。激光測(cè)距方法具有原理簡(jiǎn)單、測(cè)量速度快、測(cè)程遠(yuǎn)的 特點(diǎn)，目前，許多室內(nèi)機(jī)器人系統(tǒng)，使用激光測(cè)距裝置作為主要傳感器，用來(lái)畫(huà)地圖、 定位和避障。

傳統(tǒng)的激光測(cè)距方法包括脈沖法、相位法及三角測(cè)量法，脈沖法測(cè)量精度較低， 相位法每次測(cè)距需要的穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)，三角測(cè)距法具有較好的應(yīng)用效果生產(chǎn)成本低， 是目前研究的熱點(diǎn)。假設(shè)激光發(fā)射到目標(biāo)物體上，在目標(biāo)物體上形成的光斑比較固定， 那么在普通攝像頭芯片上成像時(shí)，在不同的距離成像的激光斑質(zhì)心所在的位置也不同。 通過(guò)圖像算法檢測(cè)出來(lái)激光斑在拍攝圖像中的位置不同，求出光斑質(zhì)心位置，按照本 發(fā)明推導(dǎo)的公式可以求出物體距離。同時(shí)，本發(fā)明也提出了，前方物體距離不同所拍 攝到的光斑大小也不同：在近距離，成像的光斑大，光斑直徑可能為幾十個(gè)像素點(diǎn)； 在遠(yuǎn)距離，例如5米處，成像的光斑小，光斑直徑可能只有幾個(gè)像素點(diǎn)。記錄這個(gè)不 同光斑大小的特點(diǎn)，可以對(duì)所求取的距離值進(jìn)行自糾錯(cuò)，對(duì)于錯(cuò)誤的測(cè)距幀可以舍棄。 同時(shí)，如附圖3所示，理論上最近測(cè)距距離是G點(diǎn)，但由于激光不是一個(gè)像素點(diǎn)，而 是一片光斑，所以最近測(cè)距在I點(diǎn)；同樣的，H點(diǎn)以內(nèi)的距離都不能拍照到比較完整 的圖像光斑。對(duì)于這些不完整光斑的圖像，提前記錄下其圖像計(jì)算質(zhì)心和實(shí)際質(zhì)心的 不同位置對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以用來(lái)表述到超出理論值的近距離測(cè)量。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型針對(duì)上述技術(shù)存在的缺陷，提供了一種基于普通攝像頭芯片的低成本 激光測(cè)距裝置，本實(shí)用新型的測(cè)距裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用戶成本低；測(cè)距方法快速、靈敏， 在通信、航空、智能家居等測(cè)距領(lǐng)域有很高的應(yīng)用價(jià)值。

本實(shí)用新型是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種基于普通攝像頭芯片的低成本激光 測(cè)距裝置，其特征在于：該裝置包括激光發(fā)射器、成像透鏡組、普通攝像頭芯片及圖 像處理單元；激光發(fā)射器的發(fā)射方向與普通攝像頭芯片所在平面成某一角度，激光發(fā) 射器發(fā)出激光束照射到待測(cè)目標(biāo)物體表面，發(fā)生漫反射，反射的光斑與當(dāng)前視場(chǎng)角內(nèi) 的物體經(jīng)成像透鏡組共同成像于普通攝像頭芯片上，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，普通 攝像頭芯片把圖像數(shù)據(jù)傳輸給圖像處理單元，圖像處理單元采集光斑并計(jì)算出待測(cè)距 離。

所述的圖像處理單元包括FIFO模塊、連接導(dǎo)線、處理器DSP電路；普通攝像頭 芯片輸出的數(shù)字圖像信號(hào)，通過(guò)連接導(dǎo)線緩存在FIFO模塊，或者直接輸入DSP電路 進(jìn)行處理。

該測(cè)距裝置進(jìn)一步包括一基座，所述成像透鏡組、普通攝像頭芯片及圖像處理單 元固定在該基座上。

所述激光發(fā)射器的發(fā)射方向與所述普通攝像頭芯片所在平面所成角度的范圍為 81°～86°。

所述激光發(fā)射器到所述普通攝像頭芯片中心的距離范圍為3cm～9cm。

所述普通攝像頭芯片包括但不限于CCD圖像傳感器、CMOS圖像傳感器。

綜上所述，本實(shí)用新型提供一種基于普通攝像頭芯片的低成本激光測(cè)距裝置，該 測(cè)距裝置通過(guò)激光發(fā)射器發(fā)出光束照射到待測(cè)的目標(biāo)物體上，從目標(biāo)物體上反射的光 束經(jīng)過(guò)普通攝像頭芯片圖像傳感器把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)圖像處理單元數(shù)據(jù)處 理得到待測(cè)距離信息，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用戶成本低，在通信、航空、智能家居，尤其是機(jī) 器人測(cè)距領(lǐng)域有很高的應(yīng)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型所述的激光測(cè)距裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為本實(shí)用新型所述的激光測(cè)距裝置結(jié)構(gòu)側(cè)視圖

圖3為本實(shí)用新型所述的激光測(cè)距原理圖

圖4為處理后的激光光斑圖像效果圖

圖5為近距離拍照的不完整光斑示意圖

圖中符號(hào)表示：1：激光發(fā)射器；2：DSP電路；3：FIFO模塊；4：成像透鏡組； 5：普通攝像頭芯片；6：連接導(dǎo)線；7：基座；8：圖像處理單元

a-近距離光斑圖像；b-遠(yuǎn)距離光斑圖像；c-中距離光斑圖像

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明。