[實用新型]基于激光器的兩棲三維視覺探測裝置

有效

• 申請號: 201920100592.2
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN209181735U
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 解則曉;李美慧;李俊朋
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 鞏同海

本實用新型涉及一種基于激光器的兩棲三維視覺探測裝置，屬于三維視覺探測裝置技術領域。本實用新型利用點、線激光器搭配提供主動特征的陸上雙目立體視覺測量和水下多特征結構光測量相結合的兩棲可測量三維物體并獲得其位置和姿態的裝置。該方法成功的將25條線激光、1個點激光作為特征，解決了雙目立體視覺被動測量的技術難題，同時以點激光為標志位，匹配其余光條，避免了光條由于水下復雜環境引起的錯誤識別，提高了匹配準確率。每幅圖可以獲得25倍相比于傳統結構光測量的數據，從而獲得了水下清晰的物體特征數據，高精度的求解出復雜、高遮擋、點云稀疏等多種復雜情況下的三維位置姿態。

技術領域

本實用新型涉及一種基于激光器的兩棲三維視覺探測裝置，屬于三維視覺探測裝置技術領域。

背景技術

早在20世紀80年代美國國家標準局就預計,檢測任務的80％乃至90％將由視覺測量系統來完成,該預測至今已基本變成現實。近年來,隨著機器視覺的迅速發展,機器視覺技術的快速性、精確性、智能化特性已廣泛應用到各行各業中。

目前，公知的水下三維探測裝置，有聲學探測和光學探測兩種途徑，聲學探測技術探測距離遠，但成像的空間分辨率較差，難以完全適應高精度的要求；光電探測技術分辨率高，但光線在水中迅速衰減，探測距離短，而且在深海情況下需要輔助照明。現在主要采用特殊的光電成像探測方法在保證分辨率和精度的情況下滿足對測量距離的要求，包括距離選通光電成像技術，激光線同步掃描成像技術，偏振光成像技術，雙目立體視覺探測與結構光探測技術等。

雙目立體視覺測量技術其原理是：由兩臺攝像機從不同角度獲取目標物體的兩幅數字圖像，或者一臺攝像機在不同時刻從不同角度獲取目標物體的兩幅數字圖像，并基于視差原理恢復原物體的三維幾何信息，實現目標物體的三維探測。結構光三維視覺測量技術是基于光學三角法測量原理。其利用相距一定距離的激光投射器和攝像機，將一定模式的結構光投射于被測物體表面，形成調制光條，經由攝像機獲取后形成光條的二維圖像，經過一定運算即可重現物體表面的三維特征。

但是，由于測量環境的復雜性，尤其是光照情況的影響，其應用也面臨更多的技術問題與不可避免的缺陷。首先，對攝像機的標定提出了更高的要求，通用的陸上標定方法所獲得的攝像機參數不能直接運用。其次，對于水下雙目立體視覺，光的折射致使極限約束不再準確。再次，由于光線在水中傳播的衰減、散射，以及水體情況的影響，雙目立體視覺的有效探測距離較低。

實用新型內容

針對現有技術存在的上述缺陷，本實用新型提出了一種基于激光器的兩棲三維視覺探測裝置。

本實用新型的目的是，提出了一種基于激光器的兩棲三維視覺探測裝置，包括：

控制裝置，用于發送圖像采集信號、傳輸圖像信息、運行計算得出標定結果和三維掃描點云結果以及獲得物體識別結果；

傳輸裝置，為信號交換板(300)，負責發送采集圖像命令、傳輸圖像信息；

測量裝置，包括線激光器(301)、LED照明裝置(302)、工業相機(303)、點激光器(304)、濾光片(305)，其中，工業相機(303)，通過信號交換板(300)與控制裝置相連，用于采集圖像信息；左右兩工業相機(303)的光軸夾角在30°-60°之間，LED照明裝置(302)位于兩個工業相機(303)內側，單獨電源控制；濾光片(305)平行于工業相機(303)鏡頭安裝，線激光器(301)位于兩工業相機(303)中間，平行排列安裝；點激光器(304)位于中間位置，陸上為雙目立體視覺提供主動特征，水下作為結構光視覺的一部分；

控制裝置通過網線與傳輸裝置連接，傳輸裝置獨立電源供電同時網線連接測量裝置。

優選地，所述傳輸裝置，同控制裝置一起封裝于防水外殼內；控制裝置，為計算機，獨立于封裝體。

優選地，所述工業相機(303)與濾光片平行，點激光器(304)、線激光器(301)與封裝玻璃面平面垂直。