【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及移动机器人，特别涉及一种3d成像系统及图像拼接方法。
技术介绍
1、随着机器智能化的快速发展，越来越多的移动机器人被应用工业生产及人们的日常生活中，如服务机器人、扫地机、agv智能搬运机器人等，其中导航和避障是目前移动机器人领域研究的重要课题，在未知或者是部分未知的环境下，导航和避障需要通过传感器获取周围环境信息，包括障碍物的尺寸、形状和位置等信息，因此传感器技术在移动机器人导航和避障中起着十分重要的作用。现有移动机器人一般采用多颗传感器配合完成移动机器人的导航和避障功能，如在移动机器人头部设置一颗凸起的激光雷达，通过机械旋转部件带动发射模组360°高度旋转，向周围投射点状激光束，再通过接收模组接收物体反射的回波信号，利用三角测距原理，确定机器与周围环境物体之间的距离，建模生成环境地图来实现导航功能，此外还有在移动机器人侧面配合设置多颗线结构，激光发射器发射具备一定结构的光线，通过对接收到的光线进行计算得到前方避障物体的位置和尺寸信息，如此来实现避障功能。
2、作为导航使用的激光雷达电机旋转一圈完成扫描，输出一帧点云图，相邻两个点之间的夹角就是角分辨率；激光雷达输出图像的帧率即代表一秒钟内激光雷达电机旋转的圈数，也就是每秒钟完成一圈扫描的次数；由于激光雷达的采样率是一定的，因此帧率越高，角分辨率越低；帧率越低，角分辨率越高。角分辨率低会影响激光雷达细节识别能力，帧率低又会影响激光雷达建模的实时性，因此较难兼容激光雷达细节识别能力和建模实时性，此外由于是通过点旋转扫描，只能得到某一固定高度的房间建模，建模
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的是提供一种3d成像系统，旨在解决目前激光雷达导航时难以兼容细节识别能力和建模实时性，导航准确性低的问题，以及解决现有避障功能成像视场小、避障提醒不可靠的技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提出的3d成像系统，包括：
3、第一电路板；
4、面阵成像模组，包括设于所述第一电路板上的面阵激光发射器和面阵接收相机，所述面阵激光发射器用于朝外部环境发射面阵激光，所述面阵接收相机用于接收所述外部环境反射的所述面阵激光并曝光成像以形成距离数据信息；
5、供电组件，所述供电组件用于提供电能，且所述供电组件还连接有第二电路板与第三电路板，所述第二电路板与所述第三电路板电连接，所述第二电路板外接电源，所述第一电路板设于所述第三电路板上；
6、驱动件，所述驱动件与所述第三电路板驱动连接，以驱动所述第三电路板转动而使所述面阵成像模组转动。
7、可选地，所述3d成像系统还包括驱动件，所述驱动件与所述第一电路板驱动连接，以驱动所述第一电路板转动而使所述面阵成像模组转动；
8、可选地，所述供电组件为线圈结构，所述线圈结构包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈连接有第一结构支架并缠绕于所述第一结构支架的外周面，所述第二线圈连接有第二结构支架并缠绕于所述第二结构支架的外周面，所述第二结构支架套设于所述第一结构支架的外周；其中，所述第一线圈与所述第二电路板电连接，所述第二线圈与所述第三电路板电连接，所述第一结构支架与所述第二电路板连接，所述驱动件与所述第二结构支架驱动连接并驱动所述第二结构支架旋转。
9、可选地，所述3d成像系统还包括传动组件，所述传动组件包括相互啮合连接的第一齿轮结构与第二齿轮结构，所述驱动件为驱动电机，所述驱动电机与所述第一齿轮结构连接并驱动所述第一齿轮结构旋转，所述第二齿轮结构与所述第二结构支架连接或所述第二齿轮结构与所述第二结构支架为一体式结构，所述第二结构支架与所述第三电路板固定连接；
10、或，所述3d成像系统还包括无刷电机，所述无刷电机包括定子线圈、转子磁钢和圆盘盖板，其中，所述定子线圈设于所述第二电路板上，所述转子磁钢设于所述圆盘盖板上，所述圆盘盖板与所述第二结构支架连接。
11、可选地，所述3d成像系统还包括处理器组件，所述处理器组件包括：
12、第一微处理器，设于所述第二电路板上，所述第一微处理器还与所述驱动件通信连接，所述第一微处理器用于接收成像指令，同时接收并处理面阵成像模组生成的距离数据信息；
13、第二微处理器，设于所述第三电路板上，所述第二微处理器与所述面阵成像模组通信连接，以启动所述面阵成像模组以及接收所述面阵成像模组产生的距离数据信息。
14、可选地，所述3d成像系统还包括信号传输组件；
15、所述信号传输组件包括通信连接的光信号发射器与光信号接收器，所述光信号发射器设于所述第三电路板并与第二微处理器通信连接，所述光信号接收器设于所述第二电路板并与所述第一微处理器通信连接；
16、或，所述信号传输组件包括通信连接的第一无线传输模块和第二无线传输模块，所述第一无线传输模块设于所述第三电路板并与第二微处理器通信连接，所述第二无线传输模块设于所述第二电路板并与所述第一微处理器通信连接。
17、可选地，所述供电组件为导电滑环，所述导电滑环的一端与所述第二电路板连接、另一端与所述第三电路板连接，所述第三电路板还连接有转轴结构，所述转轴结构与所述驱动件连接；
18、或，所述供电组件为导电排线，所述导电排线一端与所述第二电路板连接、另一端与所述第三电路板连接。
19、本专利技术还提出一种3d成像系统，所述3d成像系统包括第一电路板、面阵成像模组、微振镜系统以及第四电路板，其中，所述微振镜系统包括镜面和驱动系统，所述驱动系统驱动所述镜面摆动，所述驱动系统与所述第四电路板电连接，所述面阵成像模组包括设于所述第一电路板上的面阵激光发射器和面阵接收相机，所述面阵激光发射器用于朝外部环境发射面阵激光，所述面阵接收相机用于接收所述外部环境反射的所述面阵激光并曝光成像以形成距离数据信息，所述第一电路板与所述第四电路板连接，所述微振镜系统的光轴与所述面阵激光发射器以及所述面阵接收相机的光轴之间具有一定角度。
20、本专利技术还提出一种图像拼接方法，应用于如权以上任一所述的3d成像系统，所述图像拼接方法包括：
21、获取初始状态下面阵接收相机的内参和外参r0、t0；
22、获取多个预设角度下面阵接收相机的外参ri、ti，其中，i≥1；
23、求取预设角度下面阵接收相机相对于初始状态下面阵接收相机的相对旋转矩阵r0i和相对平移矩阵t0i；
24、初始状态测量时，同时启动面阵激光发射器和面阵接收相机，拍摄目标场景，得到第一点云图，调用面阵接收相机的内参和初始状态下的外参，对第一点云图进行校准，得到第一校准点云图；
25、多个预设角度测量时，同时启动面阵激光发射器和面阵接收相机本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种3D成像系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的3D成像系统，其特征在于，所述供电组件为线圈结构，所述线圈结构包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈连接有第一结构支架并缠绕于所述第一结构支架的外周面，所述第二线圈连接有第二结构支架并缠绕于所述第二结构支架的外周面，所述第二结构支架套设于所述第一结构支架的外周；其中，所述第一线圈与所述第二电路板电连接，所述第二线圈与所述第三电路板电连接，所述第一结构支架与所述第二电路板连接，所述驱动件与所述第二结构支架驱动连接并驱动所述第二结构支架旋转。
3.如权利要求2所述的3D成像系统，其特征在于，所述3D成像系统还包括传动组件，所述传动组件包括相互啮合连接的第一齿轮结构与第二齿轮结构，所述驱动件为驱动电机，所述驱动电机与所述第一齿轮结构连接并驱动所述第一齿轮结构旋转，所述第二齿轮结构与所述第二结构支架连接或所述第二齿轮结构与所述第二结构支架为一体式结构，所述第二结构支架与所述第三电路板固定连接；
4.如权利要求1所述的3D成像系统，其特征在于，所述3D成像系统还包括处理器组件，所述处理器组件包
5.如权利要求4所述的3D成像系统，其特征在于，所述3D成像系统还包括信号传输组件；
6.如权利要求1所述的3D成像系统，其特征在于，所述供电组件为导电滑环，所述导电滑环的一端与所述第二电路板连接、另一端与所述第三电路板连接，所述第三电路板还连接有转轴结构，所述转轴结构与所述驱动件连接；
7.一种3D成像系统，其特征在于，所述3D成像系统包括第一电路板、面阵成像模组、微振镜系统以及第四电路板，其中，所述微振镜系统包括镜面和驱动系统，所述驱动系统驱动所述镜面摆动，所述驱动系统与所述第四电路板电连接，所述面阵成像模组包括设于所述第一电路板上的面阵激光发射器和面阵接收相机，所述面阵激光发射器用于朝外部环境发射面阵激光，所述面阵接收相机用于接收所述外部环境反射的所述面阵激光并曝光成像以形成距离数据信息，所述第一电路板与所述第四电路板连接，所述微振镜系统的光轴与所述面阵激光发射器以及所述面阵接收相机的光轴之间具有一定角度。
8.一种图像拼接方法，其特征在于，应用于如权利要求1-7任一项所述的3D成像系统，所述图像拼接方法包括：
9.如权利要求8所述的图像拼接方法，其特征在于，所述面阵激光发射器和面阵接收相机应用面阵DTOF系统，所述面阵接收相机输出一帧点云图时，对场景中不同测距范围的物体进行分时测量，所述面阵激光发射器分时打光，不同打光时间段对应不同测距范围的测量，测距范围较近的打光时间小于测距范围较远的打光时间，且测距范围较近的打光频率大于测距范围较远的打光频率，和/或测距范围较近时面阵激光发射器的输出峰值功率小于测距范围较远时的输出峰值功率，和/或测距范围较近时面阵激光器输出的单脉冲脉宽小于测距范围较远时的单脉冲脉宽，最终将分时测量的深度数据进行融合处理输出最终的一帧点云图。
10.如权利要求9所述的图像拼接方法，其特征在于，所述场景至少包括第一测距范围与第二测距范围，目标物体处于所述第一测距范围与所述第二测距范围时，同时保留所述第一测距范围以及所述第二测距范围的像素位置及深度信息，将所述第一测距与所述第二测距的深度信息进行补充融合，得到深度图。
11.如权利要求9所述的图像拼接方法，其特征在于，所述面阵DTOF系统还包括多个存储单元，每一所述测距范围对应一所述存储单元，且每一所述存储单元存储相应测距范围的光子计数次数，分时读取相应测距范围的所述存储单元中的数据，以生成直方图计算得到深度信息。
12.如权利要求11所述的图像拼接方法，其特征在于，所述面阵DTOF系统包括有数据处理单元和控制器，其中，所述数据处理单元还包括反馈单元，所述数据处理单元监测到某一时间段的光子计数已经达到光子计数的上限后或预设条件后，所述反馈单元立即反馈给所述控制器，所述控制器控制面阵激光发射器停止此时打光时间段的打光，并开始进行下一时间段的打光。
...【技术特征摘要】
1.一种3d成像系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的3d成像系统，其特征在于，所述供电组件为线圈结构，所述线圈结构包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈连接有第一结构支架并缠绕于所述第一结构支架的外周面，所述第二线圈连接有第二结构支架并缠绕于所述第二结构支架的外周面，所述第二结构支架套设于所述第一结构支架的外周；其中，所述第一线圈与所述第二电路板电连接，所述第二线圈与所述第三电路板电连接，所述第一结构支架与所述第二电路板连接，所述驱动件与所述第二结构支架驱动连接并驱动所述第二结构支架旋转。
3.如权利要求2所述的3d成像系统，其特征在于，所述3d成像系统还包括传动组件，所述传动组件包括相互啮合连接的第一齿轮结构与第二齿轮结构，所述驱动件为驱动电机，所述驱动电机与所述第一齿轮结构连接并驱动所述第一齿轮结构旋转，所述第二齿轮结构与所述第二结构支架连接或所述第二齿轮结构与所述第二结构支架为一体式结构，所述第二结构支架与所述第三电路板固定连接；
4.如权利要求1所述的3d成像系统，其特征在于，所述3d成像系统还包括处理器组件，所述处理器组件包括：
5.如权利要求4所述的3d成像系统，其特征在于，所述3d成像系统还包括信号传输组件；
6.如权利要求1所述的3d成像系统，其特征在于，所述供电组件为导电滑环，所述导电滑环的一端与所述第二电路板连接、另一端与所述第三电路板连接，所述第三电路板还连接有转轴结构，所述转轴结构与所述驱动件连接；
7.一种3d成像系统，其特征在于，所述3d成像系统包括第一电路板、面阵成像模组、微振镜系统以及第四电路板，其中，所述微振镜系统包括镜面和驱动系统，所述驱动系统驱动所述镜面摆动，所述驱动系统与所述第四电路板电连接，所述面阵成像模组包括设于所述第一电路板上的面阵激光发射器和面阵接收相机，所述面阵激光发射器用于朝外部环境发射面阵激光，所述面阵接收相机用于接收所述外部环境反射的所述面阵激光并曝光成像以形成距...
【专利技术属性】
技术研发人员：李安，张莉萍，罗剑辉，陈驰，鲁亚东，徐龙，
申请(专利权)人：安思疆科技南京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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