一种用于提升双目摄像头测距精度的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于提升双目摄像头测距精度的装置，包括基座、左摇臂、右摇臂、左镜头、右镜头、左图像传感器、右图像传感器、能够根据摇臂的转角而实时调整镜头与图像传感器之间距离的左相距调节装置和右相距调节装置、能够同时调整左右两个摇臂角度的摇臂驱动装置、能够测量摇臂驱动装置转角的角度传感器；本装置可以使用于计算机视觉测距或三维建模技术中，通过本装置可以将左镜头、右镜头的光轴的交汇点调整到位于目标物体附近，从而最大限度的减少双目摄像头测距装置的系统误差造成的目标物体在图像传感器中获取的图相中与真实位置偏差，进而最大限度的提升双目摄像头的测距精度；同时，本装置能在运行过程中使摄像头清晰成像的区域位于左镜头、右镜头光轴的交汇点附近，在对目标物体进行测距的同时使目标物体在图像传感器中清晰地成像，满足双目测距时图像处理的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种用于提升双目摄像头测距精度的装置
本专利技术涉及摄像头测距的
，具体涉及一种用于提升双目摄像头测距精度的装置。
技术介绍
在人工智能技术日益兴起的今天，对人工智能设备获取正确的外部信息的要求也越来越高；人工智能设备分析外部环境信息的一种重要手段便是计算机视觉技术。目前不论是工业上还是个人的日常生活上，对计算机视觉测距技术的需求越来越大。传统的技术手段是利用相互平行的双目摄像头来对图像进行识别分析并得出测量距离。理论上该种技术能够实现精确的距离测量，然而在工程实际中，由于加工和装配问题，图像传感器，镜头与设备之间并不能达到一种完美的契合程度，即镜头光轴不能完全垂直于图像传感器并且在图像传感器的的中心。换句话说，若要镜头，图像传感器与设备之间达到一种非常精密的契合程度，需要付出巨大的成本代价。以相互平行的双目摄像头为例，相互平行的双目摄像头两个镜头光轴的交汇点在无穷远处，而测量目标往往在近处；如图13所示，假设目标物体与镜头光心的连线与镜头光轴的角度为γ，图像传感器与镜头光轴垂直面的偏差角度为β，目标物体与镜头光心的垂直距离为D，图像传感器中目标物体的正确成像点距图像中心的距离为d，镜头光心到图像传感器的距离为F，由于图像传感器与镜头光轴垂直面的偏差带来的实际成像点与正确成像点的偏差为X。由此可得出X的推导公式为：为了审查员方便理解，这里不采用展开的复杂公式而采用定性的描述方式，并且将γ和β限定在[0，90]区间。总体公式为：根据三角函数曲线可知，在[0，90]区间内，角度越大，则cos函数变化率越大，即γ越大，则越大，并且sinγ也随γ的增大而增大，故而可得出结论，当目标物体与镜头光心的连线与镜头光轴的角度γ越大时，由于系统误差导致的β影响越大，所导致的在图像传感器上成像的误差X也就越大。另外，普通摄像头成像一般采用电子对焦的方式，其对焦速度相对较慢，例如手机上摄像头的对焦方式。在很多实际工程中，这种对焦方式在速度上往往达不到要求。本专利技术能够减小这种由于系统误差导致在图像传感器上成像的误差，即减小γ的值，从而提高双目摄像头测距的精度。同时，本专利技术还可实时调整镜头与图像传感器之间的距离，使目标物体能够实时的清晰成像在图像传感器中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种用于提升双目摄像头测距精度的装置。本专利技术通过调节双目摄像头两个镜头光轴的交汇点，使其尽量靠近目标物体，减小目标物体与镜头光心的连线与镜头光轴之间的夹角，从而减小系统误差给双目摄像头测距所造成的误差，提升测量精度；同时，能够通过摄像头的转角，实时调整镜头与图像传感器之间的距离，使目标物体能够实时的清晰成像在图像传感器中。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：提供一种用于提升双目摄像头测距精度的装置，包括基座、左摇臂、右摇臂、左镜头、右镜头、左图像传感器、右图像传感器、能够根据摇臂的转角而实时调整镜头与图像传感器之间距离的左相距调节装置和右相距调节装置、能够同时调整左右两个摇臂角度的摇臂驱动装置、能够测量摇臂驱动装置转角的角度传感器；为了方便理解，我们将基座拆分为基座纵向支撑柱，基座横向支撑梁和基座支撑悬臂三部分进行描述。把左、右摇臂分别拆分为左、右摇臂前部，左、右摇臂后部两部分进行描述。基座纵向支撑柱，基座横向支撑梁和基座支撑悬臂均为基座，为整个设备固定不动的部分。左、右摇臂分别铰接于基座横向支撑梁的两端；左、右摇臂前部分别固定有左、右镜头；左、右摇臂与基座横向支撑梁的铰接点分别为左、右镜头的光心在基座横向支撑梁上的纵向投影点。左、右相距调节装置分别放置在左、右摇臂后部，并且与基座横向支撑梁活动连接；左、右相距调节装置上分别固定有左、右图像传感器；左、右图像传感器的感光面分别与左、右镜头的光轴垂直。摇臂驱动装置与左、右摇臂活动连接，驱动左、右摇臂绕其与基座横向支撑梁的铰接点转动；角度传感器与摇臂驱动装置中的驱动轴连接，可测得摇臂驱动装置运行的角度，通过三角函数可进而计算得出此时左、右镜头的光轴与两镜头光轴相互平行时的光轴的夹角。所述摇臂驱动装置，本文提出两种解决方案：方案一：所述摇臂驱动装置包括转轴驱动电机、转轴、旋转平台、转轴-左摇臂推杆、转轴-右摇臂推杆。转轴驱动电机固结在基座支撑悬臂上，其电机驱动轴与转轴固结，转轴随电机驱动轴的转动而转动；旋转平台固结在转轴上，旋转平台随转轴的转动而转动；角度传感器固结于基座支撑悬臂上，角度传感器的传动部件与转轴固结，可测得电机转动角度；转轴-左摇臂推杆、转轴-右摇臂推杆的一端与旋转平台铰接，另一端分别与左、右摇臂后部铰接；当转轴驱动电机转动时带动旋转平台转动，通过转轴-左摇臂推杆、转轴-右摇臂推杆的传动作用分别推动左、右摇臂绕其与基座横向支撑梁的铰接点转动。并通过测得的电机转角，可计算得出左、右摇臂的转角，即此时左、右镜头的光轴与两镜头光轴相互平行时的光轴的夹角。方案二：所述摇臂驱动装置包括丝杆驱动电机、螺纹丝杆、螺母平台、丝杆-左摇臂推杆、丝杆-右摇臂推杆；丝杆驱动电机固结在基座支撑悬臂上；螺纹丝杆的一端与丝杆驱动电机的驱动轴固结，另一端与基座纵向支撑柱铰接，螺纹丝杆可绕自身轴线进行转动；螺母平台装配在螺纹丝杆上；丝杆-左摇臂推杆、丝杆-右摇臂推杆的一端铰接于螺母平台上，另一端分别铰接于左、右摇臂后部；当丝杆驱动电机转动时，带动螺纹丝杆转动，进而推动螺母平台沿着螺纹丝杆轴线方向移动，通过丝杆-左摇臂推杆、丝杆-右摇臂推杆分别推动左、右摇臂绕其与基座横向支撑梁的铰接点转动。角度传感器固结于基座支撑悬臂上，角度传感器的传动部件与螺纹丝杆固结，可测得丝杆驱动电机的转动角度；根据螺纹丝杆的螺纹参数可得出螺母平台的行进距离，进而可以计算出左、右摇臂的转角，即此时左、右镜头的光轴与两镜头光轴相互平行时的光轴的夹角。所述左相距调节装置或右相距调节装置，本文提出两种解决方案：8、方案一：所述左相距调节装置或右相距调节装置包括滑块、滑块推杆、凸轮、弹簧；滑块装配在左摇臂后部或右摇臂后部上，与左摇臂后部或右摇臂后部活动连接，滑块可沿着左镜头或右镜头的光轴方向进行移动；滑块推杆固结于滑块；凸轮固结于基座横向支撑梁，属于固定不动的部分；弹簧一端与基座或左、右摇臂连接，另一端与滑块连接，使滑块推杆一直与凸轮接触；当左、右摇臂转动时，滑块推杆沿着凸轮边缘移动，从而推动滑块移动；而左图像传感器或右图像传感器是固定在滑块上的，从而通过滑块的移动调节左镜头与左图像传感器之间的距离或右镜头与右图像传感器之间的距离，使成像清晰。作为进一步改进，凸轮的边缘变化应满足高斯成像公式，使滑块上的图像传感器与镜头之间的距离为清晰成像的距离；但在实际工程中，在成像的清晰度满足工作要求的情况下，可使用阿基米德凸轮或偏心轮替代；作为进一步改进，滑块推杆上可装配轴承，以减少与凸轮接触滑动的摩擦力。9、方案二：所述左相距调节装置或右相距调节装置包括滑块、滑块活动连杆、基座固定连杆；滑块装配在左摇臂后部或右摇臂后部，滑块与左摇臂后部或右摇臂后部活动连接，滑块可沿着左镜头或右镜头的光轴方向进行移动；基座固定连杆固结于基座横向支撑梁，属于固定不动的部分；滑块活动连杆的两端分别铰接于滑块和基座固定连杆；当左、右摇臂转动时，滑块活动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于提升双目摄像头测距精度的装置，其特征在于：包括基座、左摇臂、左镜头、左图像传感器、左相距调节装置、右摇臂、右镜头、右图像传感器、右相距调节装置、摇臂驱动装置和角度传感器。所述左摇臂和右摇臂分别铰接于基座；左镜头和右镜头分别固结在左摇臂和右摇臂上；摇臂驱动装置作用于左摇臂和右摇臂使其分别绕自身与基座的铰接点转动；所述角度传感器与摇臂驱动装置活动连接；所述左相距调节装置和右相距调节装置分别活动连接于左摇臂和右摇臂，并且与基座活动连接；所述左图像传感器和右图像传感器分别固定放置在左相距调节装置和右相距调节装置上，左相距调节装置和右相距调节装置可随着左摇臂和右摇臂的转角分别调整左镜头与左图像传感器之间的距离和右镜头与右图像传感器之间的距离。

【技术特征摘要】
1.一种用于提升双目摄像头测距精度的装置，其特征在于：包括基座、左摇臂、左镜头、左图像传感器、左相距调节装置、右摇臂、右镜头、右图像传感器、右相距调节装置、摇臂驱动装置和角度传感器。所述左摇臂和右摇臂分别铰接于基座；左镜头和右镜头分别固结在左摇臂和右摇臂上；摇臂驱动装置作用于左摇臂和右摇臂使其分别绕自身与基座的铰接点转动；所述角度传感器与摇臂驱动装置活动连接；所述左相距调节装置和右相距调节装置分别活动连接于左摇臂和右摇臂，并且与基座活动连接；所述左图像传感器和右图像传感器分别固定放置在左相距调节装置和右相距调节装置上，左相距调节装置和右相距调节装置可随着左摇臂和右摇臂的转角分别调整左镜头与左图像传感器之间的距离和右镜头与右图像传感器之间的距离。2.根据权利要求1所述的一种用于提升双目摄像头测距精度的装置，其特征在于：所述的摇臂驱动装置包括转轴驱动电机、旋转平台、转轴、转轴-左摇臂推杆和转轴-右摇臂推杆等部件。转轴驱动电机固定在基座上，转轴驱动电机的电机驱动轴与转轴固结，转轴随电机驱动轴的转动而转动；旋转平台固结在转轴上，随转轴的转动而转动；角度传感器的主体部分固结于基座上，角度传感器的传动构件与转轴固结，随着转轴的转动而转动，可测得转轴驱动电机的转动角度；转轴-左摇臂推杆、转轴-右摇臂推杆的一端与旋转平台铰接，另一端分别与左摇臂和右摇臂铰接；当转轴驱动电机转动时带动旋转平台转动，通过转轴-左摇臂推杆、转轴-右摇臂推杆的传动作用分别推动左摇臂和右摇臂绕其与基座的铰接点转动。3.根据权利要求1所述的一种用于提升双目摄像头测距精度的装置，其特征在于：所述的摇臂驱动装置包括丝杆驱动电机、螺纹丝杆、螺母平台、丝杆-左摇臂推杆、丝杆-右摇臂推杆。丝杆驱动电机固结在基座上；螺纹丝杆的一端与丝杆电机驱动电机的驱动轴固结，另一端与基座铰接，螺纹丝杆可绕自身轴线进行转动；螺母平台装配在螺纹丝杆上，与螺纹丝杆活动连接，当螺纹丝杆转动时推动螺母平台沿着螺纹丝杆转动轴线的方向进行移动；丝杆-左摇臂推杆和丝杆-右摇臂推杆的一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：瞿曦，
申请(专利权)人：长沙捕光新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43