[發明專利]一種小凹單目立體成像系統

有效

• 申請號: 201811259467.2
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109274954B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 常軍;武楚晗;張曉芳;黃一帆
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H04N13/128
• 分類號: H04N13/128;H04N13/275
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李愛英;仇蕾安

本發明公開一種小凹單目立體成像系統，包括成像模塊，小凹模塊，探測器和計算模塊；成像模塊對目標場景成像得到中間像；小凹模塊在沿光軸的兩個不同位置對中間像的目標區域分別成像；探測器采集小凹模塊所成的兩個圖像a和b，尋找兩個圖像中相同的像點，以圖像a為基準，計算此像點在探測器上位于圖像a與圖像b的坐標的差值，即獲得目標區域的視差信息；計算模塊根據所述視差信息和小凹模塊的位置信息解算出目標區域的三維空間坐標，最終實現目標區域的立體成像，本發明能夠克服單目立體視覺技術操作復雜，信息利用率低的問題，實現高效快速、有針對性地單目立體成像的效果。

技術領域

本發明屬于光學儀器的技術領域，具體涉及一種小凹單目立體成像系統。

背景技術

常用的實現立體視覺的技術主要是雙目方案，但是其需要兩個相機，同時要具有極好的光軸平行度，所以在調試階段比較麻煩。除此之外，還有一種單目立體視覺方案也有所發展，主要原理是通過改變鏡頭焦距，調整光學系統等效中心，使其在沿著中心方向上產生位移，進而在探測器上使同一物點的位置發生變化，產生視差。所以這種方案一般需要使用變焦鏡頭，計算中心點位置，操作比較麻煩；再者實際情況中，并不是時刻都需要對全部場景進行立體成像。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種小凹單目立體成像系統，能夠克服單目立體視覺技術操作復雜，信息利用率低的問題，實現高效快速、有針對性地單目立體成像的效果。

實現本發明的技術方案如下：

一種小凹單目立體成像系統，包括成像模塊，小凹模塊，探測器和計算模塊；

成像模塊對目標場景成像得到中間像；

小凹模塊在沿光軸的兩個不同位置對中間像的目標區域分別成像；

探測器采集小凹模塊所成的兩個圖像a和b，尋找兩個圖像中相同的像點，以圖像a為基準，計算此像點在探測器上位于圖像a與圖像b的坐標的差值，即獲得目標區域的視差信息；

計算模塊根據所述視差信息和小凹模塊的位置信息解算出目標區域的三維空間坐標，最終實現目標區域的立體成像。

進一步地，計算模塊的解算過程具體為：根據圖像a所對應的小凹模塊沿光軸的位置，解算圖像a中每個像點所對應物點在空間中可能存在的位置分布，每個物點的位置分布為一條空間直線，再根據視差信息和圖像b所對應的小凹模塊沿光軸的位置解算圖像b中每個像點所對應物點在空間中可能存在的位置分布，每個物點的位置分布也為一條空間直線，最終根據每個物點的兩條空間直線唯一確定其準確位置。

進一步地，小凹模塊和探測器能夠通過機械控制移動，在對目標區域進行立體成像之前，將小凹模塊移出光軸，并將探測器置于中間像位置觀察中間像，確定目標區域。

進一步地，小凹模塊由液晶空間光調制器實現。

進一步地，探測器為CCD電荷耦合元件或者CMOS互補金屬氧化物半導體。

進一步地，計算模塊由計算機、具有圖像處理功能的FPGA現場可編程門陣列或者DSP數字信號處理器實現。

有益效果：

1、本發明系統，對比已有技術，解決了傳統單目立體視覺方案的操作難，信息利用率低的問題，具有高效快速、有針對性立體成像的效果。

2、本發明在視差信息記錄的過程中，采用小凹單目立體成像采集方式，相比傳統方案，能夠降低操作復雜度，同時系統中存在的中間像位置又可以用于成像前的整體觀察。

3、本發明在解算三維空間坐標的過程中，由于小凹具有局部高分辨特性，所以只使用了部分像素，且對感興趣區域獲得了更多細節，相比于傳統方案，提高了信息利用率，減少了計算成本。

附圖說明