CN103278139B - 一种可变焦单双目视觉传感装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可变焦单双目视觉传感装置，包括镜像式光学系统、高精度承载云台、图像采集系统、数字信息处理装置等部分。该装置可保证安装在高精度承载云台上的可变焦图像传感器(CCD或模拟摄像机)精确定位至某个要求的单目视觉预置工位，并自动调焦至要求值，以便进行单目视觉测量或导引工作；该装置也可将图像传感器精确定位至唯一确定的双目视觉预置工位，并自动调焦至要求值，使得图像传感器与镜像式光学系统共同构成双目立体视觉传感系统，以实现双目视觉导引或测量的功能；进而，该装置可根据任务要求通过对数字信息处理装置的编程实现单目视觉工位和双目视觉工位的自动切换，从而实现单双目视觉测量、导引或避障等功用。

Description

一种可变焦单双目视觉传感装置

技术领域

本发明所设计的一种可变焦单双目视觉传感装置属于机器视觉应用技术领域，具体涉及了在不同的测量环境和精度要求下能够适时灵活的实现单目视觉测量功能和双目视觉测量功能的视觉传感装置。

背景技术

随着计算机视觉、图像处理技术的日趋成熟，摄像机视觉传感和测量技术逐渐向着自动、快速的非接触式方向发展，并成为了机器视觉应用技术领域的重要发展方向。目前常用的视觉传感和计算机视觉测量技术主要有如下两种：

I)单目视觉测量及导引技术：该技术是仅通过利用一台摄像机或CCD拍摄图像，并根据相应单目视觉测量算法进行计算来实现对目标空间位置测量的技术，Naoki YAMAGUTI等利用单目视觉测量算法在不同纹理条件下的目标物体进行测量，通过对所获取的多幅图像中目标坐标建立的模型进行深度信息提取，并最终由计算可得到目标的空间位置信息；Saxena等则利用了单目摄像机进行了视觉导航方向的研究，并同时将单目视觉测量技术应用在已知环境下移动机器人对目标的识别及抓取上，也取得了比较理想的效果。由于单目视觉测量装置结构简单，标定方便，并且运算速度快，因而近年来国内外这方面的研究比较活跃。

II)双目视觉测量及导引技术：该技术是利用两个成一定角度的CCD摄像机对目标进行图像拍摄，将同一时刻拍摄的两幅具有视差的图像，经过特征提取和空间匹配的计算后便可获取被测物体的深度信息，从而实现导引或避障等功能。目前常用的双目视觉测量技术根据其所使用的光学系统结构的不同，主要分为两种类型：1).传统双摄像机视觉测量技术。2).镜像式单摄像机双目视觉测量技术。Nishimoto利用以零交叉点作为匹配特征的传统双目视觉测量方法，并采用松弛方法进行匹配，在实际的工件尺寸测量范围内达到了比较高的测量精度。张庆均等提出了基于双目视觉的航天器间相对位置和姿态的测量方法，利用传统双目视觉测量原理，对测量系统中的误差进行分析与计算，使得最终获取的航天器间相对空间位姿信息的精度基本能满足航天测控的要求。但由于传统的双目视觉测量技术需要使用两台摄像机，而且成本较高，传感器体积较大等显著缺点，近年来越来越多的国内外专家学者开始对镜像式单摄像机双目视觉测量技术进行研究，其中国内比较有代表性的是由邾继贵等设计的镜像式单摄像机双目视觉传感器，由单摄像机和一对平面镜组构成。但其传感器中由四块平面镜组成的光学系统结构复杂，装置体积大，不利于实际使用。国外对单双目测量研究时间较长，主要有以下代表，如Teoh等利用三块平面镜和单摄像机组成双目视觉传感器。两块平面镜固定于摄像机前端，并与摄像机光轴呈45°夹角放置，另一块可旋转的平面镜置于摄像机正前方，位于两块固定平面镜中间，当旋转平面镜分别与两块平面镜平行时，能将两条光路分别反射至摄像机，相当于左右摄像机拍摄的两幅图像，这与用两个平行光轴的摄像机进行双目视觉的效果相同，但它的测量计算算法复杂，计算无法满足实时在线检测的要求。Goshtasby等采用两块平面镜和单摄像机组成双目视觉传感器，两块平面镜对称置于摄像机前，并用铰链连接，可绕中间轴旋转。但是对称的设计使得测量范围较小，应用不够灵活。

综上所述，目前现有的视觉测量装置由于系统结构和测量原理的局限性导致单个视觉测量装置一般只能适用于某种特定的测量场合，要么是单目视觉系统的应用，要么是双目视觉系统的应用，迄今为止，还不存在一种能够适时灵活的实现单目视觉测量功能和双目视觉测量功能的视觉传感测量装置。但随着无人机导引和机器人避障等领域对测量环境与功能越来越高的要求，提出了将单目视觉测量技术与双目视觉测量技术合二为一的传感技术要求。

发明内容

为了解决上述国内外现有技术中所存在的视觉传感装置难以满足在不同的测量环境和精度要求下的兼容性问题，如单目视觉测量装置的测量算法复杂，深度测量精度偏低，并且测量范围有限，而传统的双目视觉测量系统必须使用两台摄像机才能满足深度测量精度的成像要求，系统成本较高且体积大，装置功能单一；本发明提供了一种能够在实际环境中，根据不同的测量需求，通过自动调整摄像机焦距及机位至合适的位置，进而实现在单目视觉空间测量功能和双目立体视觉测量功能之间灵活地自动切换的视觉传感装置。本发明装置的总设计图如图1所示，包括：

镜像式光学系统：其主要结构特征为两个呈一定角度放置的平面镜，该镜像式光学系统的安装位置、尺寸和几何结构可由双目视觉任务的要求确定，但镜像式光学系统应置于双目测量预置工位时摄像机的正前方，两平面镜组的交线与摄像机光轴垂直相交；通过平面镜反射成像的原理，由单摄像机拍摄一次即可得到一幅具有视差的图像，相当于两个视场减半的虚拟摄像机从不同方向采集的图像，根据实际的使用环境对摄像机的焦距进行计算并调整至所要求的值，构建出虚拟的双摄像机立体视觉系统，然后将空间特征点在两个虚拟摄像机所成像平面上分别对应的坐标值传递给数字信息处理装置，经过计算就可以得到空间点的三维坐标，从而实现双目立体视觉测量的功能。

高精度承载云台：其主要特征为将图像采集系统中的可变焦CCD图像传感器或可变焦模拟摄像机安装在云台之上，该云台可根据用户实际需求，通过数字信息处理装置发送的编码指令实现高精度定量调整摄像机缩放和焦距等参数及摄像机的全方位(上下、左右)定位移动的功能；因此，该高精度承载云台可保证安装在其上的可变焦CCD图像传感器或可变焦模拟摄像机调整焦距至所要求的值并且精确定位至某个单目测量预置工位，进行单目视觉导引或测量工作；并可接受相应的命令将安装在其上的可变焦CCD图像传感器或可变焦模拟摄像机精确定位到确定的双目测量预置工位，然后接受数字信息处理装置发送的指令自动调整摄像机至所要求的焦距值，与镜像式光学系统共同构成双目立体视觉传感装置，以实现双目视觉导引或测量的功能。

图像采集系统：其特征主要由一台可变焦CCD图像传感器或可变焦模拟摄像机及相应的图像采集卡组成，安装在高精度承载云台之上，负责对可变焦单双目视觉传感装置中的被测目标图像进行实时的拍摄及显示，并将所获得的图像数据传递到数字信息处理装置中，以便数字信息处理装置能按照单双目视觉传感装置的相关策略进行后续的分析和计算。

数字信息处理装置：当本发明装置处于具体的视觉测量功能时，图像采集系统所拍摄的图像数据将会传递给数字信息处理装置以进行后续的测量计算和分析。当仅要求单目视觉功能时，该数字信息处理装置可发送指令控制高精度承载云台与安装在其上的可变焦CCD图像传感器或可变焦模拟摄像机精确定位至某个单目测量预置工位，并调整焦距至所要求的值，进行单目视觉导引或测量工作；当仅要求双目视觉功能时，该数字信息处理装置可发送指令控制高精度承载云台将安装在其上的可变焦CCD图像传感器或可变焦模拟摄像机精确定位至唯一确定的双目视觉预置工位，并自动调整摄像机至所要求的焦距值，使得CCD图像传感器或模拟摄像机与镜像式光学系统共同构成双目立体视觉传感装置，以实现双目视觉导引或测量的功能；当要求单双目视觉功能时，可对数字信息处理装置根据任务要求编程控制高精度承载云台将安装在其上的可变焦CCD图像传感器或可变焦模拟摄像机在单目视觉工位和双目视觉工位间适时进行自动切换，从而实现单双目视觉测量、导引或避障等功用。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明装置对目标进行测量时，可依据前一帧的测量结果或实际的测量需求，通过编程向高精度承载云台发送控制指令，不仅可实现对单目摄像机在水平方向0-360°、竖直方向0-180°的精确转动控制而且可实现在不同测量工位焦距的自动调节以获取不同视场角的拍摄画面，解决了单目视觉装置在使用过程中摄像机的拍摄死角和单一视角的问题，极大的扩展了测量装置的适用场景。与传统的双目视觉测量技术相比，不仅解决了拍摄相机过多，设备复杂等问题，而且避免了由于手工安装所带来的繁琐的操作步骤和两个摄像机的安装误差等因素的影响，提高了测量精度。

(2)本发明装置只需一台安装在高精度承载云台上的可变焦CCD或可变焦摄像机，即可通过编码控制指令使该CCD或摄像机定位在某个确定的测量工位以便完成单目视觉空间测量、双目立体视觉测量的功能。摄像机的标定是摄像机进行非接触测量的前提，而在对本装置的摄像机进行标定时，由于两虚拟摄像机为同一个摄像机的虚拟镜像，单目和双目测量时摄像机的内参完全相同，因此只需利用张正友方法标定出可变焦CCD在不同典型使用焦距值下的各内参值并建立查找表(方法参见“王睿.单目主动视觉导引关键技术研究.[D].北京北京航空航天大学,2006)，并且根据所获得的摄像机在双目工位时的内外参数，再对双目工位时的两虚拟摄像机的结构参数进行标定，即完成了单双目视觉测量的标定工作，这样不但减少了标定工作量，还避免了传统双目视觉传感装置需要多次标定而带来的标定误差，提高了装置的测量精度。

(3)本发明装置兼具单目视觉测量和双目视觉测量的功能，能根据测量环境和任务要求的不同在一定范围内选择合适的视觉传感结构。该装置适用于具有多种视觉导引和测量精度的视觉传感测量任务，如无人机导引降落、机器人避障等。与目前常用的单目或双目测量装置的单一测量用途相比，适用范围更广泛，而且测量方式更灵活。

附图说明

图1为本发明一种可变焦单双目视觉传感装置的总体设计结构图

图2为本发明中的镜像式光学系统结构图

图3为本发明中的摄像机标定流程图

图4为本发明中的单摄像机双目视觉传感装置几何计算模型

图5为本发明中的可变焦单双目视觉传感装置工作流程图

具体实施方式

如图1所示，本发明一种可变焦单双目视觉传感装置由4个主要部分组成：镜像式光学系统、高精度承载云台、图像采集系统、数字信息处理装置。

整个装置的具体功能实现如下：

(1)可变焦单双目视觉传感装置的摄像机参数标定。摄像机标定是指利用数学方法对从数字图像中获得的数据进行处理，为专业测量摄像机与非量测摄像机之间提供联系。对于可变焦单双目视觉传感装置而言，要实现从左右两幅对应图像中提取特征点的空间三维坐标，需要确定摄像机的图像坐标系与物体空间中的三维参考坐标系之间的对应关系，通过摄像机标定获得已知测量模型的一些参数，包括：摄像机内参、两虚拟摄像机的结构参数等。由于两虚拟摄像机是由镜像式光学系统组成，因此内参与单摄像机内参完全相同，只需利用标定方法标定摄像机外参即可，极大简化了测量系统的结构和标定过程，减少了计算量。

(2)单目视觉测量功能。当用户选用可变焦单双目视觉测量装置的单目视觉测量功能时，此时可将安装于高精度承载云台上的可变焦CCD图像传感器或可变焦模拟摄像机迅速精确的定位至某个单目测量预置工位，并调整焦距至所要求的值，对其采集到的图像使用数字信息处理装置进行相关的预处理，继而能够实现单目视觉测量或导引的任务。当该装置的载体为移动物体，如在运动的无人机或无人智能车上时，还可将预处理后的图像通过数字信息处理装置，采用光流法对其载体的运动进行估计，获取所观测目标与其载体之间的相对运动信息(速度、位移等)；在进行单目视觉工件测量时，可与结构光投射器配合，然后利用几何约束法或基于特征点的单目视觉测量方法，即可得到工件的尺寸和结构参数。

(3)双目视觉测量功能。当用户选用可变焦单双目视觉传感装置的双目视觉测量功能时，此时数字信息处理装置将会通过编程向高精度承载云台发送控制指令使安装在其上的可变焦CCD图像传感器或可变焦模拟摄像机迅速精确的复位至确定的双目测量预置工位并自动调整摄像机的焦距以获取所要求的焦距值，从而实现自动切换至双目视觉测量的功能，然后对图像采集系统获取的目标图像进行特征提取，并将图像特征坐标带入立体视觉数学模型中进行计算，可得到特征点的空间三维坐标，完成双目视觉测量的参数获取任务。

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚、直观，下面将结合附图及具体实例进行详细描述，可变焦单双目视觉传感装置的整体工作流程图如图5所示。

如图2所示为镜像式光学系统的结构图，由图可知其主要由高精度云台1、光学系统固定板2、平面镜夹3、摄像机4、镜头套筒5、平面反射镜6、平面镜固定垫板7这几个部分组成。其中的镜头套筒是为了保护摄像机和镜头，还可以防止测量时摄像机和镜头产生相对移动而导致相机参数发生变化。镜头套筒通过螺钉安装在固定面板上面，镜头部位留有调节镜头焦距和光圈的孔槽。平面镜结构和高精度承载云台的位置是固定的，通过在平面镜夹上铣出带角度的凹槽用于平面镜的精确安装。但是因为平面镜易碎的性质，不能直接用螺钉固定，而用胶粘的方式容易受环境温度的影响而松脱，因此在镜片的背部设计了镜片夹和金属垫片，将平面镜固定在传感器固定板上。

在实际使用之前，为确定物体的三维世界坐标系到摄像机图像坐标系的映射关系，需对系统进行参数标定，由于和一般测量功能所使用的定焦摄像机相比，本装置需在不同的单目预置工位或双目工位上使用，而摄像机在不同的工位时对其焦距值的要求也会不同，因此，针对实际使用时对单目预置工位和双目工位的具体要求，应预先调整摄像机至不同的焦距并分别运用张正友的平面二维棋盘式靶标的方法对单摄像机成像系统的内外参数的标定，然后根据所获得的摄像机在双目工位时的内参数，再对双目工位时的两虚拟摄像机的结构参数进行标定，并将标定结果制作成查找表以便本装置在摄像机的不同焦距下工作时进行选择使用。摄像机的标定流程如图3所示，针对单目摄像机的内参标定，首先对可变焦摄像机或CCD拍摄的图像进行坐标畸变校正，考虑到摄像机镜头的一次和二次径向畸变，设点P的畸变图像坐标为P_d＝(x_d,y_d)^T，无畸变图像坐标为P_u＝(x_u,y_u)^T，通过公式计算可得到畸变校正后的图像坐标，其中k₁和k₂分别为摄像机的一次和二次径向畸变系数。然后对坐标图像建立摄像机的透视投影模型并由公式计算可得归一化后的图像坐标P_n＝(x_n,y_n)^T，从而实现图像坐标的归一化，其中f_x和f_y分别为摄像机在x，y方向上的有效焦距，单位为像素。最后将测量坐标系通过空间旋转平移进行转换得到空间点的三维坐标，通过求取映射投影坐标与实际探测坐标的最小偏差后，根据公式 和方向矢量的正交性约束，就可求解出单摄像机的标定参数，其中A为摄像机的内参，R,T为摄像机的外参，且R为坐标系单位正交旋转矩阵，T为平移矢量，λ为坐标转换比例因子，对标定结果进行误差评价后即可获得摄像机标定的精度。在双目工位时，两虚拟摄像机的内参相同，等于在该焦距值的单摄像机所标定出的内参，由于两虚拟摄像机是由单摄像机经过平面镜组反射成像形成，而平面镜组是唯一能成完善像的光学元件，不会带来额外的像差，因此两虚拟摄像机的一次和二次径向畸变系数相同，等于单摄像机的一次和二次径向畸变系数；若设R_l、T_l和R_r、T_r分别为左右虚拟摄像机的外部参数，其值可运用张正友标定方法获得，由摄像机的透视投影模型可知，左、右两虚拟摄像机坐标系和与世界坐标系之间的位置转换存在公式：消去得到两虚拟摄像机坐标的位置关系方程：因此，两虚拟摄像机之间结构参数可由其位置转换矩阵R_s,T_s表示，即：

当选用经过上述过程标定过的摄像机进行可变焦单摄像机单目视觉测量时，此时摄像机位于某个单目视觉测量工位。在焦距可调的情况下，首先对图像采集系统获得的图像进行预处理并将被测目标标记出来，将其置于合适的焦距位置，然后根据透镜成像公式便可求得被测目标相对于单目摄像机的空间信息，从而实现单目测量的功能。单目视觉测量的处理速度很快，但由于深度测量精度较低，所以通常用来作为对被测目标的位置进行预估计测量。同时还可利用无须标定的可变焦单摄像机实施单目视觉的目标跟踪和导引。

当选用标定过的摄像机进行可变焦单摄像机双目视觉测量时，此时摄像机将如图5可变焦单双目视觉传感装置流程图中所示，被精确调整定位于确定的双目视觉测量工位。其几何计算模型如图4所示，其中主要涉及到单目视觉测量工位1、双目视觉测量工位2、双虚拟摄像机3等具体位置的确定和相关参数的计算。为保证测量视场范围的要求，必须选择合适的摄像机焦距与视场角，假设双摄像机虚拟基线v₁v₂的长度为B，夹角为δ，摄像机焦距为f，摄像机视场角为2θ，平面镜m₁m₂与x轴夹角分别为α,β，通过几何关系得到两虚拟摄像机光轴夹角为λ＝2β-2α，虚拟基线B的长度为B＝2d·sin(δ/2)，其视场角为θ＝arctan(w_ccd/2f)，平面镜的高度h＝d·h_ccd/f，其中w_ccd为CCD的靶面宽度，h_ccd为CCD靶面高度。由于摄像机CCD靶面尺寸，镜头焦距f，测量范围w和工作距离L的关系满足针孔成像模型的几何关系，对于镜像式双目系统，由于成像的测量范围需要在CCD的一半视野范围内完全呈现，且目标到平面镜轴的距离L与平面镜轴到摄像机镜头距离d之间满足透视投影关系因此，根据图4中数学模型的几何关系即可求得视场角θ。

在实际应用中，假设被测的目标大小为1m×1m大小，为保证在视场中成像完整，取测量视场范围为1.2m×1.2m，并且为了尽量降低镜头畸变，虚拟摄像机的光轴交汇角不宜过大，而角度过小易造成公共视场太小，所以设计光轴交汇角λ＝2β-2α＝30°，根据上述计算公式和参考常用CCD尺寸选型，计算得到各参数的数值如下表所示：

对计算结果进行分析可知，当被测目标与测量装置距离越远时，平面镜组与水平面夹角越小，CCD靶面宽度越大，摄像机的视场角越小，焦距越大，此时得到的目标成像尺寸也同时缩小，而且当测量装置与被测目标距离过小时，会造成使用的平面镜组尺寸过大，成本较高，因此，为保证可变焦单双目视觉传感装置安装时的简单易行及合理的成本控制，通常选择的CCD靶面尺寸为1/2"≤w_ccd≤2/3"，并且可以在较大范围内对可变焦CCD或可变焦摄像机的焦距进行调整，使得镜像式双目立体视觉测量功能在公共视场内有较高的测量精度。

当需要进行无人机导引或机器人避障等综合性用途时，需要将以上单目视觉测量功能和双目视觉测量功能统一起来，数字信息处理装置通过控制总线向高精度承载云台发送指令使得安装于其上的可变焦CCD图像传感器或可变焦模拟摄像机在单目测量预置工位和双目测量预置工位之间进行迅速精确的自动切换，以满足在任务的不同阶段对视觉传感结构的需求。

对于可变焦单双目视觉传感装置中所使用的高精度承载云台，为保证云台转动至任意角度的快速稳定性，以及较小的重复定位误差，所选用的高精度承载云台至少应满足以下条件：(1).旋转角度范围：前后俯仰角：-85°～85°，水平旋转角：0°～360°，以满足可变焦摄像机对拍摄死角的观测需求；(2).转动速度为：0.1°～50°/s，重复定位精度：≤0.03°，以保证高精度承载云台能够迅速精确的摆动至所要求的预置工位；(3).自动识别并支持PELCO-D、PELCO-P、GPL-10、VISCA等控制协议，以适应多种制式的摄像机和控制要求；(4).支持64～256个预置位设置，以满足单目视觉测量工位和双目视觉测量工位对预置位的需求；(5).能够通过自主开发实现对位移、速度、加速度等参数的精确控制，以保证测量精度。

Claims (5)

1.一种可变焦单双目视觉传感装置，包括镜像式光学系统、高精度承载云台、图像采集系统、数字信息处理装置；

所述镜像式光学系统包括两个呈一定角度安装的平面镜，该镜像式光学系统的安装位置、尺寸和几何结构由双目视觉任务的要求确定，镜像式光学系统应置于双目测量唯一确定预置工位时可变焦CCD图像传感器或可变焦模拟摄像机镜头的正前方，且两平面镜的交线与可变焦CCD图像传感器或可变焦模拟摄像机光轴垂直相交；

所述高精度承载云台包括一台支持编解码控制协议的高精度转动云台，镜像式光学系统和高精度承载云台固定在光学系统固定板上，可变焦CCD图像传感器或可变焦模拟摄像机安装在高精度承载云台上，可变焦CCD图像传感器或可变焦模拟摄像机的焦距及全方位定位移动是通过接收数字信息处理装置发送的编码指令实现；

所述图像采集系统包括可变焦CCD图像传感器或可变焦模拟摄像机及相应的图像采集卡；

所述数字信息处理装置包括专用的图像数据计算处理器，接收来自图像采集系统的图像数据以进行分析计算；

该装置能够根据不同的测量需求，通过设置和调整可变焦CCD图像传感器或可变焦模拟摄像机的焦距及位置参数，实现在单目视觉空间测量功能和双目立体视觉测量功能之间的灵活自动切换。

2.根据权利要求1所述的一种可变焦单双目视觉传感装置，当可变焦CCD图像传感器或可变焦模拟摄像机处于双目测量唯一确定预置工位时，通过平面镜反射成像的原理可知，由单个CCD或摄像机拍摄一次即可得到一幅具有视差的图像，相当于两个视场减半的虚拟CCD或摄像机从不同方向采集的图像，根据实际的使用环境进行焦距计算并调整可变焦CCD图像传感器或可变焦模拟摄像机的焦距至所要求的值，即构建出虚拟的双目立体视觉系统，然后将空间特征点在两个虚拟CCD或摄像机成像平面上分别对应的坐标值传递给数字信息处理装置，经过计算就可以得到空间点的三维坐标，从而实现双目立体视觉测量的功能。

3.根据权利要求1所述的一种可变焦单双目视觉传感装置，其中的高精度承载云台，包括一台支持编解码控制协议的高精度转动云台，该云台可根据用户实际需求，通过数字信息处理装置发送的编码指令实现高精度定量调整可变焦CCD图像传感器或可变焦模拟摄像机的焦距及全方位定位移动；因此，该高精度承载云台保证了将安装在其上的可变焦CCD图像传感器或可变焦模拟摄像机的焦距调整至所要求的值并将可变焦CCD图像传感器或可变焦 模拟摄像机精确定位至某个单目测量预置工位，进行单目视觉导引或测量工作；当高精度承载云台接受相应的命令将安装在其上的可变焦CCD图像传感器或可变焦模拟摄像机精确定位到唯一确定的双目测量预置工位，并接受数字信息处理装置发送的指令自动调整可变焦CCD图像传感器或可变焦模拟摄像机的焦距至所要求的值，就与镜像式光学系统共同构成了双目立体视觉传感装置，以实现双目视觉导引或测量的功能。

4.根据权利要求1所述的一种可变焦单双目视觉传感装置，其中的图像采集系统由可变焦CCD图像传感器或可变焦模拟摄像机及相应的图像采集卡组成，可变焦CCD图像传感器或可变焦模拟摄像机安装在高精度承载云台之上，负责对可变焦单双目视觉传感装置中的被测目标图像进行实时的拍摄，并将所获得的图像数据传递到所述的数字信息处理装置中，以便数字信息处理装置能按照单双目视觉传感装置的相关策略进行后续的分析和计算。

5.根据权利要求1所述的一种可变焦单双目视觉传感装置，当可变焦单双目视觉传感装置处于具体的视觉测量功能时，图像采集系统会将所拍摄的图像数据传递给数字信息处理装置以进行后续的测量计算和分析,当仅要求单目视觉功能时，该数字信息处理装置会发送指令控制高精度承载云台将安装在其上的可变焦CCD图像传感器或可变焦模拟摄像机精确定位至某个单目测量预置工位，并调整焦距至所要求的值，进行单目视觉导引或测量工作；当仅要求双目视觉功能时，该数字信息处理装置会发送指令控制高精度承载云台将安装在其上的可变焦CCD图像传感器或可变焦模拟摄像机精确定位到唯一确定的双目视觉预置工位，并自动调整焦距至所要求的值，使得可变焦CCD图像传感器或可变焦模拟摄像机与镜像式光学系统共同构成双目立体视觉传感装置，以实现双目视觉导引或测量的功能；当要求单双目视觉功能时，根据任务要求对数字信息处理装置进行编程即可控制高精度承载云台将安装在其上的可变焦CCD图像传感器或可变焦模拟摄像机在单目视觉工位和双目视觉工位间进行自动切换，从而实现单双目视觉测量、导引或避障的功用。