[實用新型]一種基于激光雷達和全景視覺的環境感知系統

有效

• 申請號: 202020021936.3
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN211905686U
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 鄭重;楊新艷;蘇云;易裕生;呂海萍
• 申請（專利權）人: 深圳青銳科技有限公司
• 主分類號: G01S17/06
• 分類號: G01S17/06;G01S17/88
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 高占元

本實用新型涉及一種基于激光雷達和全景視覺的環境感知系統，包括激光探測器和全景攝像裝置，所述激光探測器與所述全景攝像裝置之間通信連接，所述激光探測器包括激光測距裝置，所述激光測距裝置包括由多個半導體激光器形成的半導體激光器陣列和由多個APD光電二極管形成的APD光電二極管陣列，所述全景攝像裝置包括沿周向排列的多個攝像頭。本實用新型采用半導體激光器陣列和APD光電二極管陣列，提高點云數據的精確度，結合全景攝像裝置所見即所得和360°周視成像的特點，從而實現對遠距離快速移動目標的結構和空間位置的精確測量；同時可以減小因環境突變對系統性能的影響，提升系統的可靠性和容錯能力。

技術領域

本實用新型涉及光學測量技術領域，更具體地說，涉及一種基于激光雷達和全景視覺的環境感知系統。

背景技術

在對外部環境進行感知的過程中，對目標三維信息的近距離重建和測量是其中的關鍵技術，通常采用無線電測量系統，該裝備具有技術成熟、成本較低的優點。然而，周圍的有源及無源干擾設備、通信用無線電信號均會造成無線電測量系統對假目標的測量，因此測量精度和穩定性受到很大影響。

單目視覺系統是最常見也是應用最廣的光學傳感器，國外研究者基于“即時定位和繪圖(SLAM)”方法和“貝葉斯估計”方法，利用單目攝像機配合陀螺儀、GPS等多種定位測量系統，實現檢查和維修損壞衛星或水下科學儀器以及衛星定位和自主交會對接，但單目視覺系統無法直接獲取目標的深度信息，在系統獨立應用方面受到限制。雙目視覺測量系統模擬人眼成像原理，利用雙目相機系統建立目標三維模型，確定目標的相對位置，通過幾何結構探索的方法確定目標的姿態，在近距離跟蹤過程中，通過三維數據迭代最近點算法(ICP：Interative Closest Point)進行目標姿態參數的更新，通過三角測量法可得到目標相對位置信息。但是，由于雙目視覺測量精度嚴重依賴兩相機的相對位置和夾角，且該系統通常采用一對廣角魚眼鏡頭，成像視場除中心區域外均會發生畸變，雖然可以通過算法進行視場校正，但測量精度仍無法滿足測量要求。

相比于以上三種測量方法，激光雷達通過發射掃描激光束，獲取空間目標的三維點云數據，通過數據重構獲得目標位置、速度和姿態等信息，激光束具有更短的波長，且方向性極佳，能大大提高測量精度(可達厘米級)，該技術已廣泛應用于自主導航、地圖測繪、衛星定位等技術領域。然而，傳統的基于掃描式激光雷達，雖然能夠通過獲取目標表面密集的三維點云信息實現三維重構，但其測量精度與距離平方成反比，僅適用于近距離運動平緩的目標測量，在復雜環境、多目標情況下無法獲得足夠用于描述目標的點云數據，無法做到高像素、高精度的三維目標測量。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種基于激光雷達和全景視覺的環境感知系統，解決了現有技術中的激光雷達在復雜環境、多目標情況下無法獲得足夠用于描述目標的點云數據導致無法做到高像素、高精度的三維目標測量的問題。

本實用新型解決技術問題所采用的技術方案是：一種基于激光雷達和全景視覺的環境感知系統，包括激光探測器和全景攝像裝置，所述激光探測器與所述全景攝像裝置之間通信連接，所述激光探測器包括激光測距裝置，所述激光測距裝置包括由多個半導體激光器形成的半導體激光器陣列和由多個APD光電二極管形成的APD光電二極管陣列，所述全景攝像裝置包括沿周向排列的多個攝像頭。

在本實用新型的基于激光雷達和全景視覺的環境感知系統中，所述激光測距裝置還包括由多個MEMS微振鏡形成的MEMS微振鏡陣列，每一所述半導體激光器和每一所述APD光電二極管相對應地安裝在的每一所述MEMS微振鏡上且構成一個獨立的激光測距單元，多個激光測距單元構成激光測距陣列。

在本實用新型的基于激光雷達和全景視覺的環境感知系統中，所述激光測距裝置還包括用于將發散高斯光束整形成為準直平頂光束的光束整形器，所述光束整形器設置在所述激光測距陣列發射激光的一側。