一种双目立体视觉相机的成像系统和双目立体视觉相机技术方案

本实用新型专利技术提供了一种双目立体视觉相机的成像系统和双目立体视觉相机，该成像系统包括：第一镜头组件和第二镜头组件；第一镜头组件包括：第一反射超表面和第一图像传感器；第二镜头组件包括：第二反射超表面和第二图像传感器；第一反射超表面对入射的成像光线进行相位调制，将相位调制后的成像光线反射到第一图像传感器中；第二反射超表面对入射的成像光线进行相位调制，将相位调制后的成像光线反射到第二图像传感器中。超表面本身轻，薄，简，且采用反射超表面对入射的成像光线进行相位调制，并将相位调制后的成像光线反射到对应的图像传感器中，缩短了相机的实际物理尺寸，使得双目立体视觉相机重量轻，且具有更小的结构空间来等效大基线距。来等效大基线距。来等效大基线距。

【技术实现步骤摘要】
一种双目立体视觉相机的成像系统和双目立体视觉相机


[0001]本技术涉及超表面应用
，具体而言，涉及一种双目立体视觉相机的成像系统和双目立体视觉相机。

技术介绍

[0002]双目立体视觉是机器视觉的一种重要形式，它基于视差原理并由多副图像获取物体三维几何信息的方法。传统的双目立体视觉相机采用的传统光学透镜元件的体积大，导致双目立体视觉相机整体体积较大，不利于实际使用。

技术实现思路

[0003]为解决上述问题，本技术实施例的目的在于提供一种双目立体视觉相机的成像系统和双目立体视觉相机。
[0004]第一方面，本技术实施例提供了一种双目立体视觉相机的成像系统，包括：第一镜头组件和第二镜头组件；第一镜头组件包括：第一反射超表面和第一图像传感器；第二镜头组件包括：第二反射超表面和第二图像传感器；
[0005]第一反射超表面对入射的成像光线进行相位调制，将相位调制后的成像光线反射到第一图像传感器中；
[0006]第二反射超表面对入射的成像光线进行相位调制，将相位调制后的成像光线反射到第二图像传感器中。
[0007]第二方面，本技术实施例还提供了一种双目立体视觉相机，包括：上述第一方面所述的双目立体视觉相机的成像系统。
[0008]本技术上述第一方面和第二方面提供的方案中，双目立体视觉相机的成像系统的第一镜头组件包括：第一反射超表面和第一图像传感器；第二镜头组件包括：第二反射超表面和第二图像传感器；第一反射超表面对入射的成像光线进行相位调制，将相位调制后的成像光线反射到第一图像传感器中；第二反射超表面对入射的成像光线进行相位调制，将相位调制后的成像光线反射到第二图像传感器中。与相关技术中双目立体视觉相机采用传统的光学透镜元件导致双目立体视觉相机体积大的方式相比，由于超表面具有轻，薄，简的特点，使用超表面的双目立体视觉相机具有体积小、重量轻且结构简单的优点；而且，双目立体视觉相机的两个相机采用反射超表面对入射的成像光线进行相位调制，并将相位调制后的成像光线反射到对应的图像传感器中，缩短了两相机之间的实际物理尺寸，从而利用超表面对光的调制作用实现更小的结构空间来等效大基线距的双目视觉立体相机，实现了双目立体视觉相机的结构小型化。
[0009]为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0010]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0011]图1示出了传统双目立体视觉相机结构示意图；
[0012]图2示出了双目立体视觉相机成像原理示意图；
[0013]图3示出了传统双目立体视觉相机精度分析模型示意图；
[0014]图4示出了双目立体视觉相机对精度的影响图；
[0015]图5示出了本技术实施例所提供双目立体视觉相机结构示意图；
[0016]图6示出了本技术实施例所提供的超结构单元可选的纳米结构的示意图；
[0017]图7示出了本技术实施例所提供的超结构单元可选的排布图。
[0018]图标：11、左相机；12、右相机；13补光装置；21、第一反射超表面；22、第二反射超表面；23、补光组件；24；第一图像传感器；25、第二图像传感器；201、虚拟左相机；202、虚拟右相机。
具体实施方式
[0019]在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0020]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0021]在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0022]双目立体视觉相机是基于视差原理，由三角测量法原理来获取三维信息。参见图1所示的传统双目立体视觉相机结构示意图；
[0023]传统的双目立体视觉相机结构示意图，通常由两个相机，左相机11和右相机12构成，且左相机11和右相机12均由传统光学镜头加CMOS或CCD传感器组成。两个相机和被测物体之间形成三角形结构。根据已知的两相机的位置关系，即可获得其公共视野内的物体三维坐标，进而获得物体的三维特征。双目立体视觉相机还具有补光装置13，补光装置13能在缺乏光线的条件下拍摄时提供辅助光线。
[0024]双目立体视觉三维测量是基于视差原理，参见如图2所示的双目立体视觉相机成
像原理示意图。
[0025]参见图1所示的传统双目立体视觉相机结构示意图，两相机的投影中心连线的距离，即基线距离B。两相机在同一时刻观看空间物体的同一特征点P，获取点P在左右相机中的图像，它们的图像坐标分别为p1＝(X1,Y1)，p2＝(X2,Y2)。并且两相机的等效焦距相同，设为f。假设两相机拍摄时处于同一个水平面上，则特征点P的图像坐标的Y坐标相同，即Y1＝Y2＝Y，则由三角几何关系得特征点P的图像坐标如下公式1
‑
3所示：
[0026][0027][0028][0029]则视差为D＝X1‑
X2。由此可计算出特征点P在摄像机坐标系下的三维坐标(x0,y0,z0)如下公式4
‑
6所示：
[0030][0031][0032][0033]因此，左相机的成像面上的任意一点只要能同时在右相机的成像面上找到对应的匹配点，就可以据此确定出该位置的三维坐标。这是一种点对点的运算，像面上只要存在匹配点，就可以根据上述方法计算三维坐标。
[0034]上述为两相机平视的情况，而更一般地情况是两相机之间有一定的角度，原理相同，只是要根据两相机的位置姿态关系，通过透视变换来求出旋转矩阵和平移矢量即可。
[0035]为了分析双目视觉测量系统的结构参本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双目立体视觉相机的成像系统，其特征在于，包括：第一镜头组件和第二镜头组件；所述第一镜头组件，包括：第一反射超表面和第一图像传感器；第二镜头组件，包括：第二反射超表面和第二图像传感器；所述第一反射超表面对入射的成像光线进行相位调制，将相位调制后的所述成像光线反射到第一图像传感器中；所述第二反射超表面对入射的成像光线进行相位调制，将相位调制后的所述成像光线反射到第二图像传感器中。2.根据权利要求1所述的双目立体视觉相机的成像系统，其特征在于，还包括：补光组件，所述补光组件包括闪光灯。3.根据权利要求2所述的双目立体视觉相机的成像系统，其特征在于，所述补光组件位于所述第一反射超表面和所述第二反射超表面连线的中间位置。4.根据权利要求3所述的双目立体视觉相机的成像系统，其特征在于，所述第一图像传感器位于所述第一反射超表面和所述补光组件之间；所述第二图像传感器位于所述第二反射超表面和所述补光组件之间。5.根据权利要求3所述的双目立体视觉相机的成像系统，其特征在于，所述第一镜头组件和所述第二镜头组件相对于所述补光组件的轴线对称设置。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的双目立体视觉相机的成像系统，其特征在于，所述第一反射超表面和第二反射超表面均包括：超结构单元；所述超结构单元，包括：基底和在基底上周期性...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春宇，郝成龙，谭凤泽，朱健，
申请(专利权)人：深圳迈塔兰斯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：