一种基于激光点阵标识的三维地形传感装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于激光点阵标识的三维地形传感装置，该装置由两个摄像机和两组激光阵列发生器组成；每组激光阵列发生器由激光器、准直器、达曼光栅和棱镜组组成；在进行双目立体视觉探测的两个摄像机中间放置阵列激光器，从而在探测区域产生激光阵列，以实现三维物体的阵列照明和采样。本实用新型专利技术比直接用两个摄像机探测再进行匹配的方式更加精确，激光点阵使图像细节丰富，有利于特征点的寻找及立体匹配，提高了双目立体视觉探测地形的精确度。可用于弱细节地形及昏暗环境下地形的探测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光点阵标识的三维地形传感装置
本技术属于三维地形传感探测领域，尤其涉及一种基于激光点阵标识的三维 地形传感装置及方法。
技术介绍
机器视觉系统仪器快速，非接触，精度高等优点在众多领域得到广泛应用。现存的 传感技术有两种：第一类为声纳输入系统，它能快速检测到障碍物的存在及距离。但采集范 围小，在大空间及复杂的环境中，不能稳定的传递信息；第二类为图像输入系统，该系统视 角大，采集得到的环境信息比较丰富。其中双目立体视觉技术通过对同一物体从不同角度 获得的两幅图像来恢复出物体的三维信息，主要包括图像获取，摄像机标定，立体匹配以及 三维信息恢复几个方面。利用该视觉技术对地形地貌进行探测并恢复出其三维地形，在导 航及导盲领域有着重要意义。立体匹配是立体视觉中最重要也是最困难的问题。当空间三 维场景被投影为二维图像时，统一景物在不同视点下的图像会有很大的不同，且诸多场景 因素也会造成影响。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于激光点阵标识的三维 地形传感装置。 本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于激光点阵标识的三维 地形传感装置，由两个摄像机和两组激光阵列发生器组成；所述每组激光阵列发生器由激 光器、准直器、达曼光栅和棱镜组组成，可产生9束能量均匀的激光阵列；每组激光阵列发 生器的激光器、准直器、达曼光栅和棱镜组依次在同一光轴上排布，两组激光阵列发生器上 下贴合布置，所述激光阵列发生器的轴线与两个摄像机的基线垂直，贴合的两个棱镜组处 于两个摄像机的中心位置；所述激光器的波长λ为〇.974μπι; 所述达曼光栅为一阶、三周期达曼光栅，周期为18.8μm、相位为π、折射率η为 1. 4507 ;达曼光栅4的刻蚀深度e为0. 63μm: 所述每个棱镜组由9个梯形调向棱镜组成；所述梯形调向棱镜的折射率为 1.4507;位于上方的棱镜组的第一个梯形调向棱镜至第九个梯形调向棱镜的反射面与 入射面之间的锲角依次为 56.55°、50.18°、39.55°、22.73°、0°、22.73°、39.55°、 50. 18°、56. 55° ;位于下方的棱镜组的第一个梯形调向棱镜至第九个梯形调向棱镜的 反射面与入射面之间的锲角依次为-48.27 °、-39.52 °、-25.98 °、-7.14°、13.92 °、 31.85° ,44.41° ,52.46° ,56.72° ； 所述两个摄像机之间的基线长度为100mm-200mm;所述棱镜组的长宽高分别为 32mm, 7mm, 8mm〇 与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：本技术装置通过增 加达曼光栅和梯形调向棱镜组，在探测视场中产生9X2束能量均匀的激光阵列；相对于现 有的仅仅通过两个摄像机进行双目立体视觉探测的技术，本技术装置可实现将激光点 阵作为匹配基元，增加了特征点细节使得立体匹配过程的精确度更高，应用范围更广，可适 用于细节较少的地形的探测，由于该装置体积小、结构简单因此便于实施。位于视场中的激 光点阵有照明作用，有利于昏暗环境下的三维地形探测。 【附图说明】 图1为平行配置双摄像机系统二角测量原理图； 图2为本技术三维地形传感装置示意图； 图3为本技术达曼光栅结构示意图； 图4为双目视觉结构框图； 图中，摄像机1、棱镜组2、激光阵列3、达曼光栅4、准直器5、激光器6。 【具体实施方式】 下面结合实施例和附图来详细说明本技术，但本技术并不限于此。 如图1所示为双目视觉测距原理。两平行摄像头间距长度为B，焦距皆为f，03,04 为摄像头透镜中心点。目标物P在左摄像头感光平面olxlyl上成的像点为Pl(xl，yl)，坐 标（xl，yl)为左摄像头感光阵列的第χ?列，第yl行；在右摄像头感光平面〇2x2y2上成的 像点为Pl(x2，y2)，坐标（x2，y2)为右摄像头感光阵列的第x2列，第y2行。设摄像头每个 像素的间距为d，目标物在两摄像头成像的视差D为：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于激光点阵标识的三维地形传感装置，其特征在于，由两个摄像机（1）和两组激光阵列发生器组成；所述每组激光阵列发生器由激光器（6）、准直器（5）、达曼光栅（4）和棱镜组（2）组成；每组激光阵列发生器的激光器（6）、准直器（5）、达曼光栅（4）和棱镜组（2）依次在同一光轴上排布，两组激光阵列发生器上下贴合布置，所述激光阵列发生器的轴线与两个摄像机（1）的基线垂直，贴合的两个棱镜组（2）处于两个摄像机（1）的中心位置；所述激光器（6）的波长λ为0.974μm；所述达曼光栅（4）为一阶、三周期达曼光栅，周期为18.8μm、相位为π、折射率n为 1.4507；达曼光栅（4）的刻蚀深度e为0.63μm：所述每个棱镜组（2）由9个梯形调向棱镜组成；所述梯形调向棱镜的折射率为1.4507；位于上方的棱镜组（2）的第一个梯形调向棱镜至第九个梯形调向棱镜的反射面与入射面之间的锲角依次为56.55°、50.18°、39.55°、22.73°、0°、22.73°、39.55°、50.18°、56.55°；位于下方的棱镜组（2）的第一个梯形调向棱镜至第九个梯形调向棱镜的反射面与入射面之间的锲角依次为‑48.27°、‑39.52°、‑25.98°、‑7.14°、13.92°、31.85°、44.41°、52.46°、56.72°；所述两个摄像机（1）之间的基线长度为100 mm ‑200mm；所述棱镜组的长宽高分别为32mm，7mm，8mm。...

【技术特征摘要】
1. 一种基于激光点阵标识的三维地形传感装置，其特征在于，由两个摄像机（1)和两 组激光阵列发生器组成；所述每组激光阵列发生器由激光器（6)、准直器（5)、达曼光栅（4) 和棱镜组（2)组成；每组激光阵列发生器的激光器（6)、准直器（5)、达曼光栅（4)和棱镜组 (2 )依次在同一光轴上排布，两组激光阵列发生器上下贴合布置，所述激光阵列发生器的轴 线与两个摄像机（1)的基线垂直，贴合的两个棱镜组（2)处于两个摄像机（1)的中心位置； 所述激光器（6)的波长入为0.974pm; 所述达曼光栅（4)为一阶、三周期达曼光栅，周期为18.Sum、相位为、折射率为 1. 4507 ;达曼光栅（4)的刻蚀深度e为0. 63ym: 所述每个棱镜组（2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪凯巍，张赛，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33