[實用新型]一種用于機器人三維環境感知的單目多聚焦立體視覺裝置

有效

• 申請號: 201721358309.3
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN207304718U
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 夏曉華;田明銳;趙騰;武士達;王馳
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: H04N5/225
• 分類號: H04N5/225;H04N5/232;G03B41/00
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所61216
• 代理人: 黃小梧

技術領域

本實用新型屬于機器人視覺領域，具體涉及一種用于機器人三維環境感知的單目多聚焦立體視覺裝置。

背景技術

視覺技術是機器人感知環境的重要手段。目前機器人多采用單目結構光視覺裝置、雙目視覺裝置或多目視覺裝置實現三維環境感知。單目結構光視覺裝置采用主動視覺技術，將結構光投射到環境中，通過結構光的變形或者飛行時間等方式進行三維場景重建。雙目視覺裝置或多目視覺裝置采用兩臺或多臺相機在不同的位置拍攝同一幅場景，通過計算空間點在不同圖像中的視差進行三維場景重建。但目前用于機器人三維環境感知的立體視覺裝置仍存在結構復雜、硬件成本高、系統標定復雜等缺點。

發明內容

本實用新型要解決的技術問題在于針對現有機器人立體視覺裝置存在的結構復雜、硬件成本高、系統標定工作量大等不足，提供一種具有結構簡單、硬件成本低、系統標定工作量小等優點的機器人單目多聚焦立體視覺裝置。

針對上述問題，本實用新型提出了以下技術方案：

一種用于機器人三維環境感知的單目多聚焦立體視覺裝置，安裝于機器人平臺上的前方位置，其特征在于，包括鏡頭、相機和位移傳感器；所述鏡頭位于相機的前方，鏡頭和相機構成成像系統，用于采集環境的多聚焦圖像；所述位移傳感器固定于機器人平臺上，用于測定鏡頭或相機運動的位移。

進一步地，所述鏡頭是定焦鏡頭或變焦鏡頭。

進一步地，所述的鏡頭或者相機相對于機器人是可移動的，其運動方向為沿著成像系統光軸方向。

與現有技術相比，本實用新型具有以下技術效果：

1、本實用新型由一個相機、一個鏡頭和一個位移傳感器組成，不需要發射結構光的激光器和其他相機，因此結構簡單、硬件成本低；

2、本實用新型由一個相機、一個鏡頭和一個位移傳感器組成，是一種最簡視覺系統，因此系統標定的工作量小；

3、本實用新型采用位移傳感器測定可移動部件鏡頭或相機的位移，該位移是成像系統的關鍵參數，可移動部件位移的測定為機器人三維環境感知提供了充分的信息，有利于機器人進行三維環境感知。

附圖說明

圖1是本實用新型用于機器人三維環境感知的單目多聚焦立體視覺裝置的示意圖；

圖2是本實用新型第一種較優的實施方式的示意圖；

圖3是本實用新型第二種較優的實施方式的示意圖；

圖4是本實用新型第三種較優的實施方式的示意圖；

圖5是本實用新型第四種較優的實施方式的示意圖；

圖6是本實用新型第五種較優的實施方式的示意圖。

圖中，1.鏡頭，2.相機，3.位移傳感器，4.第一轉接板，5.滑塊，6.直線導軌，7.機器人平臺，8.第二轉接板，9.第二滑塊，10.長度可伸縮的對焦環。

具體實施方式

下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。

本實用新型公開了一種用于機器人三維環境感知的單目多聚焦立體視覺裝置，如圖1所示，包括鏡頭1、相機2和位移傳感器3；所述鏡頭1與相機2位于同一方向，所述鏡頭1位于相機2的前方，鏡頭1和相機2構成成像系統，用于采集環境的多聚焦圖像；所述位移傳感器3固定于機器人平臺上，用于測定鏡頭1或相機2運動的位移。

本實施例中，所述鏡頭1是定焦鏡頭或變焦鏡頭，對于變焦鏡頭，在機器人進行三維環境感知時其物理焦距保持不變。

本實施例中，所述的鏡頭1或者相機2相對于機器人是可移動的，其運動方向為沿著成像系統光軸方向，用于改變成像系統的像距。

本實施例中，機器人在進行三維環境感知時，通過移動可移動部件鏡頭1或相機2改變成像系統的像距，使該視覺裝置聚焦到環境不同的深度位置，并利用相機采集聚焦在環境不同深度位置的多聚焦圖像，機器人通過圖像處理實現三維環境感知。

在第一種較優的實施方式中，如圖2所示，鏡頭1為可移動部件，鏡頭1通過第一轉接板4與安裝在直線導軌6上的滑塊5固定連接，直線導軌6固定在機器人平臺7上；相機2通過第二轉接板8固定在機器人平臺7上；位移傳感器3為直線位移傳感器，其滑片與第一轉接板4固定連接，其滑軌固定在機器人平臺7上。

在第二種較優的實施方式中，如圖3所示，鏡頭1通過第一轉接板4固定在機器人平臺7上；相機2為可移動部件，相機2通過第二轉接板8與安裝在直線導軌6上的滑塊5固定連接，直線導軌6固定在機器人平臺7上；位移傳感器3為直線位移傳感器，其滑片與第二轉接板8固定連接，其滑軌固定在機器人平臺7上。