【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及機(jī)器視覺(jué)，具體地說(shuō)，涉及一種通過(guò)雙目相機(jī)及激光器三角測(cè)距的方法。
技術(shù)介紹
1、機(jī)器視覺(jué)是一項(xiàng)重要的技術(shù)，雙目相機(jī)及激光器三角測(cè)距是一種重要的技術(shù)手段，用于獲取目標(biāo)物體的距離和三維信息。
2、在現(xiàn)有技術(shù)中，雙目相機(jī)的鏡頭通常采用簡(jiǎn)單的透鏡組合來(lái)聚集光線，但這種方式在光線聚焦的精度和效果上存在一定的局限性，例如，單一的凸透鏡可能無(wú)法有效地控制光線的折射和聚焦，導(dǎo)致反射光在雙目相機(jī)感光元件上的成像質(zhì)量不高，從而影響后續(xù)的圖像處理和距離計(jì)算，在光斑中心位置的確定方面，現(xiàn)有技術(shù)往往采用較為簡(jiǎn)單的圖像處理算法，對(duì)光斑圖像的峰值強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)差的利用不夠充分，導(dǎo)致初始光斑中心坐標(biāo)的確定不夠準(zhǔn)確，這可能會(huì)使得在后續(xù)的子像素級(jí)別計(jì)算中，無(wú)法精確地確定光斑的中心位置，進(jìn)而影響距離測(cè)量的精度，此外，在將虛擬三角形代入三角測(cè)量原理計(jì)算距離時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)可能對(duì)激光器和雙目相機(jī)之間的空間位置關(guān)系的校準(zhǔn)不夠精確，從而導(dǎo)致計(jì)算出的雙目相機(jī)與目標(biāo)物體的距離存在誤差，同時(shí)，在電路板控制激光器和雙目相機(jī)協(xié)同工作方面，現(xiàn)有技術(shù)可能存在協(xié)同效率不高、穩(wěn)定性不足的問(wèn)題，使得掃描儀在定位到動(dòng)態(tài)參照系統(tǒng)并生成目標(biāo)物體的3d圖像時(shí)，效果不夠理想，為了解決這一技術(shù)問(wèn)題，于是我們提供了一種通過(guò)雙目相機(jī)及激光器三角測(cè)距的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種通過(guò)雙目相機(jī)及激光器三角測(cè)距的方法及系統(tǒng)，以解決上述
技術(shù)介紹
中提出的問(wèn)題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)目的之一在于，提供了一種通
3、s1、激光器發(fā)出光線照射在目標(biāo)物體上，光線反射回來(lái)穿過(guò)雙目相機(jī)的鏡頭，雙目相機(jī)的鏡頭將光線聚集在雙目相機(jī)感光元件上，形成反射光，通過(guò)移動(dòng)目標(biāo)物體使得反射光在雙目相機(jī)感光元件上的聚焦位置改變，獲得光斑；
4、s2、雙目相機(jī)對(duì)光斑進(jìn)行圖像采集，獲得光斑圖像，并引入圖像處理算法光斑圖像的峰值強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)差，根據(jù)光斑圖像的峰值強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)差擬合亮度分布模型，獲得初始光斑中心坐標(biāo)，將初始光斑中心坐標(biāo)代入子像素級(jí)別計(jì)算確定光斑的中心位置；
5、s3、通過(guò)校準(zhǔn)板獲得激光器和雙目相機(jī)之間的空間位置，并將光斑的中心位置、激光器以及目標(biāo)物體上的反射點(diǎn)構(gòu)成個(gè)虛擬三角形，將虛擬三角形代入三角測(cè)量原理，計(jì)算出雙目相機(jī)與目標(biāo)物體的距離；
6、s4、將目標(biāo)物體的距離反饋至電路板中，電路板控制激光器和雙目相機(jī)協(xié)同工作，使得掃描儀自行定位到一個(gè)動(dòng)態(tài)參照系統(tǒng)，生成目標(biāo)物體的3d圖像。
7、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述s1中雙目相機(jī)的鏡頭將光線聚集在雙目相機(jī)感光元件上，形成反射光的方式，具體包括：
8、雙目相機(jī)的鏡頭采用多鏡片組合，所述多鏡片組合為凸透鏡和凹面鏡協(xié)同工作使光線聚集，所述凸透鏡和凹面鏡協(xié)同工作的具體步驟為：
9、s1.1、將凸透鏡放置在光線入射的前端，凹透鏡放置在后端，當(dāng)光線從目標(biāo)物體反射進(jìn)入雙目相機(jī)鏡頭時(shí)，首先經(jīng)過(guò)凸透鏡，使光線向中心折射，獲得初步反射光；
10、s1.2、將初步反射光再穿過(guò)凹透鏡，并進(jìn)行發(fā)散調(diào)整，使得初步反射光逐步聚集在雙目相機(jī)感光元件上，得到反射光。
11、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述s1中通過(guò)移動(dòng)目標(biāo)物體使得反射光在雙目相機(jī)感光元件上的聚焦位置改變，獲得光斑的方式，具體包括：
12、設(shè)目標(biāo)物體與激光器的最終距離為，雙目相機(jī)鏡頭的焦距為，將目標(biāo)物體與激光器的最終距離和雙目相機(jī)鏡頭的焦距代入薄透鏡成像公式計(jì)算出雙目相機(jī)鏡頭到聚焦位置的像距，所述薄透鏡成像公式為；
13、設(shè)反射光在雙目相機(jī)感光元件上聚焦的位置坐標(biāo)為，以雙目相機(jī)鏡頭的光軸為軸建立坐標(biāo)系，當(dāng)目標(biāo)物體發(fā)生移動(dòng)時(shí)，入射角隨著目標(biāo)物體的移動(dòng)發(fā)生改變，則反射光在雙目相機(jī)感光元件上聚焦的位置橫坐標(biāo)也相應(yīng)改變，所述，按照固定間隔距離移動(dòng)目標(biāo)物體，獲得不同入射角下反射光在感光元件上聚焦的多個(gè)位置點(diǎn)，將所述多個(gè)位置點(diǎn)進(jìn)行集合構(gòu)成光斑在雙目相機(jī)感光元件上的位置分布。
14、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述s2中雙目相機(jī)根據(jù)光斑的強(qiáng)度分布特性擬合亮度分布模型的方式，具體包括：
15、使用雙目相機(jī)對(duì)光斑進(jìn)行圖像采集，獲得光斑圖像，并通過(guò)圖像處理算法提取光斑圖像的峰值強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)差，所述光斑圖像的峰值強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)算公式為：
16、；
17、；
18、其中，表示為峰值強(qiáng)度，表示為光斑內(nèi)像素點(diǎn)的總數(shù)，表示為第個(gè)像素點(diǎn)的強(qiáng)度值，表示為標(biāo)準(zhǔn)差，表示為光斑強(qiáng)度的均值，將光斑圖像的峰值強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)差代入高斯分布模型中擬合亮度分布模型，所述高斯分布模型的表達(dá)式為：
19、；
20、其中，表示為自然常數(shù)，表示為初始光斑中心坐標(biāo)，表示坐標(biāo)處的灰度值。
21、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述s2中將初始光斑中心坐標(biāo)代入子像素級(jí)別計(jì)算確定光斑的中心位置的方式，具體包括：
22、以為中心，選取范圍內(nèi)的像素點(diǎn)進(jìn)行子像素級(jí)別的計(jì)算，所述子像素級(jí)別的計(jì)算的具體方式為：
23、構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)，所述目標(biāo)函數(shù)的目標(biāo)是找出使目標(biāo)函數(shù)最小的，所述目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：
24、；
25、使用梯度下降算法不斷迭代更新的值，直到目標(biāo)函數(shù)收斂到最小值，在每次迭代更新中，更新的值為：
26、；
27、其中，表示為迭代次數(shù)，為學(xué)習(xí)率，用于控制迭代的步長(zhǎng)，重復(fù)上述的迭代過(guò)程，直到目標(biāo)函數(shù)收斂到最小值，當(dāng)目標(biāo)函數(shù)收斂到最小值時(shí)對(duì)應(yīng)的即為光斑的中心位置。
28、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述s3中通過(guò)校準(zhǔn)獲得激光器和雙目相機(jī)之間的空間位置，并將光斑的中心位置、激光器以及目標(biāo)物體上的反射點(diǎn)構(gòu)成個(gè)虛擬三角形的方式，具體包括：
29、打開(kāi)激光器并放置校準(zhǔn)板，調(diào)整雙目相機(jī)位置，并利用圖像處理算法識(shí)別校準(zhǔn)板特征點(diǎn)位置，計(jì)算出雙目相機(jī)內(nèi)參和外參以及激光器相對(duì)于校準(zhǔn)板的位置，從而得出激光器和雙目相機(jī)的空間位置，當(dāng)激光器發(fā)射光線照射目標(biāo)物體并在雙目相機(jī)感光元件上形成光斑后，確定光斑中心位置，根據(jù)空間位置確定從激光器到光斑中心的連線方向，假設(shè)反射點(diǎn)與光斑中心在同一水平面，連接激光器、光斑中心和反射點(diǎn)構(gòu)成虛擬三角形。
30、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述s3中將虛擬三角形代入三角測(cè)量原理，計(jì)算出雙目相機(jī)與目標(biāo)物體的距離的方式，具體包括：
31、通過(guò)測(cè)量獲取虛擬三角形中激光器和雙目相機(jī)之間的連線與雙目相機(jī)鏡頭之間的連線形成的夾角為，雙目相機(jī)兩個(gè)鏡頭之間的距離為，光斑中心位置與雙目相機(jī)一個(gè)鏡頭的連線和雙目相機(jī)鏡頭之間的連線形成的夾角為，根據(jù)三角測(cè)量原理，通過(guò)公式計(jì)算出雙目相機(jī)與目標(biāo)物體的距離，即：
32、；
33、其中，表示為雙目相機(jī)與目標(biāo)物體的距離。
34、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述s4中電路板控制激光器和雙目相機(jī)協(xié)同工作，使得掃描儀自行定位到一個(gè)動(dòng)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種通過(guò)雙目相機(jī)及激光器三角測(cè)距的方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過(guò)雙目相機(jī)及激光器三角測(cè)距的方法，其特征在于：所述S1中雙目相機(jī)的鏡頭將光線聚集在雙目相機(jī)感光元件上，形成反射光的方式，具體包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過(guò)雙目相機(jī)及激光器三角測(cè)距的方法，其特征在于：所述S1中通過(guò)移動(dòng)目標(biāo)物體使得反射光在雙目相機(jī)感光元件上的聚焦位置改變，獲得光斑的方式，具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過(guò)雙目相機(jī)及激光器三角測(cè)距的方法，其特征在于：所述S2中雙目相機(jī)根據(jù)光斑的強(qiáng)度分布特性擬合亮度分布模型的方式，具體包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過(guò)雙目相機(jī)及激光器三角測(cè)距的方法，其特征在于：所述S2中將初始光斑中心坐標(biāo)代入子像素級(jí)別計(jì)算確定光斑的中心位置的方式，具體包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過(guò)雙目相機(jī)及激光器三角測(cè)距的方法，其特征在于：所述S3中通過(guò)校準(zhǔn)獲得激光器和雙目相機(jī)之間的空間位置，并將光斑的中心位置、激光器以及目標(biāo)物體上的反射點(diǎn)構(gòu)成個(gè)虛擬三角形的方式，具體包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過(guò)雙目相機(jī)及激光器三角測(cè)距的方法，其特征在于：所述S3中將虛擬三角形代入三角測(cè)量原理，計(jì)算出雙目相機(jī)與目標(biāo)物體的距離的方式，具體包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過(guò)雙目相機(jī)及激光器三角測(cè)距的方法，其特征在于：所述S4中電路板控制激光器和雙目相機(jī)協(xié)同工作，使得掃描儀自行定位到一個(gè)動(dòng)態(tài)參照系統(tǒng)，生成目標(biāo)物體的3D圖像的方式，具體包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種通過(guò)雙目相機(jī)及激光器三角測(cè)距的方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過(guò)雙目相機(jī)及激光器三角測(cè)距的方法，其特征在于：所述s1中雙目相機(jī)的鏡頭將光線聚集在雙目相機(jī)感光元件上，形成反射光的方式，具體包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過(guò)雙目相機(jī)及激光器三角測(cè)距的方法，其特征在于：所述s1中通過(guò)移動(dòng)目標(biāo)物體使得反射光在雙目相機(jī)感光元件上的聚焦位置改變，獲得光斑的方式，具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過(guò)雙目相機(jī)及激光器三角測(cè)距的方法，其特征在于：所述s2中雙目相機(jī)根據(jù)光斑的強(qiáng)度分布特性擬合亮度分布模型的方式，具體包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過(guò)雙目相機(jī)及激光器三角測(cè)距的方法，其特征在于：所述s2...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：宋紫微，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海模高信息科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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