CN103072140B - 一种具有全景捕捉、定位功能的双目立体仿生眼机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有全景捕捉、定位功能的双目立体仿生眼机构。该机构包括两个相互独立的眼球和一个颈部关节，两个眼球结构相同，均有三个自由度，能实现360度全方位扫描；颈部关节有一个自由度。所述的两个相互独立的眼球关节中装有摄像机，在水平和竖直方向上均可360度旋转，全方位捕捉既定的目标，当其中一个眼球关节发现目标后，另一球形关节也会转动到相应位置对准目标，通过两个摄像头拍摄的图像，经过一系列计算方法可实现对目标的定位；当目标在两个球形关节重合的位置时，通过颈部关节的旋转避开此盲区，真正实现全景捕捉定位；当此仿生眼机构安装在易倾斜的装置上时，仍能通过对自身摄像机的调整实现对目标的捕捉定位。

Description

一种具有全景捕捉、定位功能的双目立体仿生眼机构
技术领域
本发明属于仿生机器人技术领域，特别涉及一种具有全景捕捉、定位功能的双目立体仿生眼机构；同时属于监控领域。
背景技术
众所周知，自然界一些动物如鸡，马等两只眼睛相距较远，视觉范围比较大，可以大范围监视攻击者；而另一些强者如老虎，猫头鹰等两只眼睛比较集中，视觉范围相对较小，定位精确，能更快的得到猎物的具体位置；如能结合两类动物的优点设计仿生眼，将会是仿生领域的一个突破。
人类感知客观世界90%以上的信息是通过眼睛获得的。对机器人来说，“眼睛”也是一个重要的感知设备。当今的机器人急切需要具备人眼诸多功能的仿生机器人眼。有了这样的机器人眼，机器人视觉技术和机器人技术将得到巨大的发展。
目前有的监控设备一般都只能捕捉到图像，不能精确定位，能实现360度全景定位的装置很少，对于一些很重要的场所全方位无盲点监控，以及精确定出目标的位置非常重要。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术中仿生眼及监控设备的不足之处，提供一种具有全景捕捉、定位功能的双目立体仿生眼机构，该装置只需要两个摄像机，能实现360度全景捕捉，并能精确定位，适合在仿生机器人上及作为值守设备使用。
本发明解决技术问题采取的技术方案如下：
一种双目立体仿生眼，包括：
两个相互独立的眼球安装架，所述两个眼球安装架中的每一个都具有一内部空间，并且能够绕各自的旋转轴转动；
两个仿生眼球，所述两个仿生眼球的结构相同，分别安装在所述两个眼球安装架的所述内部空间中，并且具有两个自由度；所述两个仿生眼球中的每一个的外表面都具有一透光区域，并且每一仿生眼球的所述透光区域后分别装有摄像装置；
一个颈部安装架，其包括一横向的梁和一竖向的柱，所述柱的一端与所述梁的中部相连；所述两个眼球安装架安装在颈部安装架的两端，并且所述两个眼球安装架的所述旋转轴相互平行。
优选地，所述颈部安装架能够绕竖直方向的柱360度旋转。
优选地，所述两个仿生眼球的每一个分别与其对应的所述眼球安装架之间具有一上下扫描旋转关节和一防倾斜旋转关节。
优选地，所述两个眼球安装架的每一个与所述颈部安装架之间分别具有一左右扫描旋转关节。
优选地，还包括通过所述摄像装置获得的图像进行全方位捕捉到目标，以及对目标精确定位的目标捕捉定位装置。
优选地，所述目标捕捉定位装置能够通过控制上下扫描旋转关节的旋转扫描竖直方向的目标，通过控制左右扫描旋转关节的旋转扫描水平方向的目标；通过两个关节的共同作用实现对目标的精确定位。
优选地，当安装在易倾斜的装置上时，所述目标捕捉定位装置可通过防倾斜旋转关节的旋转调节所述摄像装置的拍摄角度，实现对目标的捕捉及精确定位。
优选地，工作中，两个仿生眼球处于背对背状态进行大范围值守，当其中一个仿生眼球发现目标后，另一仿生眼球也会转动到相应位置对准目标，通过两个摄像装置拍摄所述目标的图像。
优选地，当目标在两个眼球安装架重合的位置时，通过颈部安装架的旋转避开此盲区。
本发明的有益效果及优点是：
本仿生眼机构，该装置只需要两个摄像机，结构简单；既能实现360度全景捕捉，又能精确定位，能适应不稳定，易倾斜的环境，适合在仿生机器人上及作为长期值守设备使用。
附图说明
图1该仿生眼的整体效果图；
图2是该仿生眼实时扫描的背靠背效果图；
图3是该仿生眼捕捉到目标后定位是的效果图。
其中各附图标记含义如下：
1上下扫描旋转关节，2防倾斜旋转关节，3左右扫描旋转关节，4防干涉旋转关节。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
如图1所示，一种双目立体仿生眼，包括两个相互独立的眼球安装架，所述两个眼球安装架中的每一个都具有一内部空间，并且能够绕各自的旋转轴转动；两个仿生眼球，所述两个仿生眼球的结构相同，分别安装在所述两个眼球安装架的所述内部空间中，并且具有两个自由度，在水平和竖直方向上均可360度旋转；所述两个仿生眼球中的每一个的外表面都具有一透光区域，并且每一仿生眼球的所述透光区域后分别装有摄像装置；一个颈部安装架，其包括一横向的梁和一竖向的柱，所述柱的一端与所述梁的中部相连；所述两个眼球安装架安装在颈部安装架的两端，并且所述两个眼球安装架的所述旋转轴相互平行。
每个仿生眼球均有三个自由度，通过上下扫描旋转关节（1）的旋转扫描竖直方向的目标，通过左右扫描旋转关节（3）的旋转扫描水平方向的目标；通过两个仿生眼球的共同作用实现对目标的精确定位；工作中，两个仿生眼球处于背对背状态进行大范围值守，如图2所示。当一个眼球捕捉到目标时，另一个球形关节也旋转到相应的对准目标的位置如图3所示，拍摄出图像，再通过一系列的计算精确定出目标的位置。当所述机构安装在易倾斜的装置上时，仍能通过防倾斜旋转关节（2）的旋转调正摄像机，拍出正的图像，实现精确定位。当目标在两个眼球安装架重合的位置时，通过颈部安装架上防干涉旋转关节（4）的旋转避开此盲区。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种双目立体仿生眼，能实现360度全景捕捉，所述双目立体仿生眼包括：
两个相互独立的眼球安装架，所述两个眼球安装架中的每一个都具有一内部空间，并且能够绕各自的旋转轴转动；
两个仿生眼球，所述两个仿生眼球的结构相同，分别安装在所述两个眼球安装架的所述内部空间中，并且具有两个自由度；所述两个仿生眼球中的每一个的外表面都具有一透光区域，并且每一仿生眼球的所述透光区域后分别装有摄像装置；
一个颈部安装架，其包括一横向的梁和一竖向的柱，所述柱的一端与所述梁的中部相连；所述两个眼球安装架安装在所述颈部安装架的两端，并且所述两个眼球安装架的所述旋转轴相互平行；
所述颈部安装架能够绕竖直方向的柱360度旋转；
所述两个仿生眼球的每一个分别与其对应的所述眼球安装架之间具有一上下扫描旋转关节和一防倾斜旋转关节；
所述双目立体仿生眼还包括目标捕捉定位装置，其通过所述摄像装置获得的图像实现全方位捕捉到目标，以及对目标精确定位；
当安装在易倾斜的装置上时，所述目标捕捉定位装置可通过防倾斜旋转关节的旋转调节所述摄像装置的拍摄角度，实现对目标的捕捉及精确定位；
所述两个仿生眼球的工作状态包括：用于大范围值守的背对背状态，以及用于对目标进行精确定位的共同作用状态；
工作中，两个仿生眼球处于背对背状态进行大范围值守，当其中一个仿生眼球发现目标后，所述两个仿生眼球的工作状态切换到共同作用状态，另一仿生眼球也会转动到相应位置对准目标，通过两个摄像装置拍摄所述目标的图像实现对目标的精确定位；
当目标在两个眼球安装架重合的位置时，通过颈部安装架的旋转避开此盲区。
2.根据权利要求1所述的双目立体仿生眼，其特征在于，所述两个眼球安装架的每一个与所述颈部安装架之间分别具有一左右扫描旋转关节。
3.根据权利要求2所述的双目立体仿生眼，其特征在于，所述目标捕捉定位装置能够通过控制上下扫描旋转关节(1)的旋转扫描竖直方向的目标，通过控制左右扫描旋转关节(3)的旋转扫描水平方向的目标；通过两个关节的共同作用实现对目标的精确定位。
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