基于激光器的两栖三维视觉探测装置及探测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于激光器的两栖三维视觉探测装置及探测方法，属于三维视觉探测装置技术领域。本发明专利技术利用点、线激光器搭配提供主动特征的陆上双目立体视觉测量和水下多特征结构光测量相结合的两栖可测量三维物体并获得其位置和姿态的装置。该方法成功的将25条线激光、1个点激光作为特征，解决了双目立体视觉被动测量的技术难题，同时以点激光为标志位，匹配其余光条，避免了光条由于水下复杂环境引起的错误识别，提高了匹配准确率。每幅图可以获得25倍相比于传统结构光测量的数据，从而获得了水下清晰的物体特征数据，高精度的求解出复杂、高遮挡、点云稀疏等多种复杂情况下的三维位置姿态。

Laser-based Amphibious 3D Vision Detection Device and Detection Method

【技术实现步骤摘要】
基于激光器的两栖三维视觉探测装置及探测方法
本专利技术涉及一种基于激光器的两栖三维视觉探测装置及探测方法，属于三维视觉探测装置

技术介绍
早在20世纪80年代美国国家标准局就预计,检测任务的80％乃至90％将由视觉测量系统来完成,该预测至今已基本变成现实。近年来,随着机器视觉的迅速发展,机器视觉技术的快速性、精确性、智能化特性已广泛应用到各行各业中。目前，公知的水下三维探测装置，有声学探测和光学探测两种途径，声学探测技术探测距离远，但成像的空间分辨率较差，难以完全适应高精度的要求；光电探测技术分辨率高，但光线在水中迅速衰减，探测距离短，而且在深海情况下需要辅助照明。现在主要采用特殊的光电成像探测方法在保证分辨率和精度的情况下满足对测量距离的要求，包括距离选通光电成像技术，激光线同步扫描成像技术，偏振光成像技术，双目立体视觉探测与结构光探测技术等。双目立体视觉测量技术其原理是：由两台摄像机从不同角度获取目标物体的两幅数字图像，或者一台摄像机在不同时刻从不同角度获取目标物体的两幅数字图像，并基于视差原理恢复原物体的三维几何信息，实现目标物体的三维探测。结构光三维视觉测量技术是基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于激光器的两栖三维视觉探测装置，其特征在于，包括：控制装置，用于发送图像采集信号、传输图像信息、运行计算得出标定结果和三维扫描点云结果以及获得物体识别结果；传输装置，为信号交换板(300)，负责发送采集图像命令、传输图像信息；测量装置，包括线激光器(301)、LED照明装置(302)、工业相机(303)、点激光器(304)、滤光片(305)，其中，工业相机(303)，通过信号交换板(300)与控制装置相连，用于采集图像信息；左右两工业相机(303)的光轴夹角在30°‑60°之间，LED照明装置(302)位于两个工业相机(303)内侧，单独电源控制；滤光片(305)平行于工业相机(30...

【技术特征摘要】
1.一种基于激光器的两栖三维视觉探测装置，其特征在于，包括：控制装置，用于发送图像采集信号、传输图像信息、运行计算得出标定结果和三维扫描点云结果以及获得物体识别结果；传输装置，为信号交换板(300)，负责发送采集图像命令、传输图像信息；测量装置，包括线激光器(301)、LED照明装置(302)、工业相机(303)、点激光器(304)、滤光片(305)，其中，工业相机(303)，通过信号交换板(300)与控制装置相连，用于采集图像信息；左右两工业相机(303)的光轴夹角在30°-60°之间，LED照明装置(302)位于两个工业相机(303)内侧，单独电源控制；滤光片(305)平行于工业相机(303)镜头安装；线激光机(301)位于两工业相机(303)中间，平行排列安装，点激光器(304)位于中间位置，陆上为双目立体视觉提供主动特征，水下作为结构光视觉的一部分；控制装置通过网线与传输装置连接，传输装置独立电源供电同时网线连接测量装置。2.根据权利要求1所述的基于激光器的两栖三维视觉探测装置，其特征在于，所述传输装置，同测量装置一起封装于防水外壳内；控制装置，为计算机，独立于封装体。3.根据权利要求1所述的基于激光器的两栖三维视觉探测装置，其特征在于，所述工业相机(303)与滤光片平行，点激光器(304)、线激光器(301)与封装玻璃面垂直。4.根据权利要求1所述的基于激光器的两栖三维视觉探测装置，其特征在于，所述点激光器(304)，用于标定基准点，提供识别特征；所述线激光器(301)，用于发出线激光，作为结构光视觉的组成部分同时为双目立体视觉提供主动特征；点激光器(304)的竖向位置位于相邻两个线激光器(301)之间，且线激光器(301)与点激光器(304)的轴线平行。5.根据权利要求1所述的基于激光器的两栖三维视觉探测装置，其特征在于，所述工业相机(303)内侧安装有LED面阵光源，LED面阵光源安装在T型光源支架上，在LED面阵光源内侧安装有点激光器(304)和线激光器(301)，点激光器(304)和线激光器(301)的照射方向与LED面阵光源基本保持一致，且光源照射角度可以调整，保证光照均匀。6.一种基于权利要求1～5任意一项所述的基于激光器的两栖三维视觉探测装置的探测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、陆上双目标定(400)：左右两个摄像机同时拍摄编码点靶标，靶标摆放位置需遍历整个视场，同时采用五姿态法，获得陆上双目结构的参数；S2、陆上光平面标定(401)：利用标定好的双目结构参数，对拍摄获取的激光光条进行匹配处理，获取摄像机与光平面的位置参数，利用点激光确定其余25条光条的世界坐标与图像坐标之间的一一对应关系；S3、水下相机标定(402)：应用双目水下折射模型，在水下环境中标定双目参数；S4、水下结构光标定(403)：水下利用结构光视觉原理确定水下光平面与相机的位置关系；S5、三维物体测量(404)：利用25个线激光外加1个点激光，作为主动特征，获取三维物体点云数据；S6、三维物体重建(405)：陆上利用外极线进行匹配，获得三维物体坐标；水下利用光平面提供第三维度信息，求解三维点云；利用点云与模型的匹配，或者根据点云特征自动识别物体，并求解其位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：解则晓，李俊朋，李美慧，于平，邵玮靖，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东,37