CN107749938A - 一种用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置 - Google Patents

一种用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107749938A
CN107749938A CN201710998302.6A CN201710998302A CN107749938A CN 107749938 A CN107749938 A CN 107749938A CN 201710998302 A CN201710998302 A CN 201710998302A CN 107749938 A CN107749938 A CN 107749938A
Authority
CN
China
Prior art keywords
camera
robot
camera lens
dimensional environment
environment sensing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710998302.6A
Other languages
English (en)
Inventor
夏晓华
田明锐
赵腾
武士达
王驰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changan University
Original Assignee
Changan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changan University filed Critical Changan University
Priority to CN201710998302.6A priority Critical patent/CN107749938A/zh
Publication of CN107749938A publication Critical patent/CN107749938A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/57—Mechanical or electrical details of cameras or camera modules specially adapted for being embedded in other devices
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B41/00—Special techniques not covered by groups G03B31/00 - G03B39/00; Apparatus therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/69—Control of means for changing angle of the field of view, e.g. optical zoom objectives or electronic zooming

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置，包括镜头、相机和位移传感器。其中镜头或相机为可移动部件，可沿着镜头光轴的方向运动，位移传感器用于测定可移动部件的位置信息。通过移动镜头或相机改变该成像系统的像距，使该视觉装置聚焦到环境不同的深度位置，并利用相机采集聚焦在环境不同深度位置的多聚焦图像，通过图像处理可实现机器人三维环境感知。本发明是一种能够实现机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置，其原理属于单目被动视觉，具有结构简单、硬件成本低、系统标定工作量小等优点。

Description

一种用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置
技术领域
本发明属于机器人视觉领域，具体涉及一种用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置。
背景技术
视觉技术是机器人感知环境的重要手段。目前机器人多采用单目结构光视觉装置、双目视觉装置或多目视觉装置实现三维环境感知。单目结构光视觉装置采用主动视觉技术，将结构光投射到环境中，通过结构光的变形或者飞行时间等方式进行三维场景重建。双目视觉装置或多目视觉装置采用两台或多台相机在不同的位置拍摄同一幅场景，通过计算空间点在不同图像中的视差进行三维场景重建。但目前用于机器人三维环境感知的立体视觉装置仍存在结构复杂、硬件成本高、系统标定复杂等缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有机器人立体视觉装置存在的结构复杂、硬件成本高、系统标定工作量大等不足，提供一种具有结构简单、硬件成本低、系统标定工作量小等优点的机器人单目多聚焦立体视觉装置。
针对上述问题，本发明提出了以下技术方案：
一种用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置，安装于机器人平台上的前方位置，其特征在于，包括镜头、相机和位移传感器；所述镜头位于相机的前方，镜头和相机构成成像系统，用于采集环境的多聚焦图像；所述位移传感器固定于机器人平台上，用于测定镜头或相机运动的位移。
进一步地，所述镜头是定焦镜头或变焦镜头。
进一步地，所述的镜头或者相机相对于机器人是可移动的，其运动方向为沿着成像系统光轴方向。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
1、本发明由一个相机、一个镜头和一个位移传感器组成，不需要发射结构光的激光器和其他相机，因此结构简单、硬件成本低；
2、本发明由一个相机、一个镜头和一个位移传感器组成，是一种最简视觉系统，因此系统标定的工作量小；
3、本发明采用位移传感器测定可移动部件镜头或相机的位移，该位移是成像系统的关键参数，可移动部件位移的测定为机器人三维环境感知提供了充分的信息，有利于机器人进行三维环境感知。
附图说明
图1是本发明用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置的示意图；
图2是本发明第一种较优的实施方式的示意图；
图3是本发明第二种较优的实施方式的示意图；
图4是本发明第三种较优的实施方式的示意图；
图5是本发明第四种较优的实施方式的示意图；
图6是本发明第五种较优的实施方式的示意图。
图中，1.镜头，2.相机，3.位移传感器，4.第一转接板，5.滑块，6.直线导轨，7.机器人平台，8.第二转接板，9.第二滑块，10.长度可伸缩的对焦环。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明公开了一种用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置，如图1所示，包括镜头1、相机2和位移传感器3；所述镜头1位于相机2的前方，镜头1和相机2构成成像系统，用于采集环境的多聚焦图像；所述位移传感器3固定于机器人平台上，用于测定镜头1或相机2运动的位移。
本实施例中，所述镜头1是定焦镜头或变焦镜头，对于变焦镜头，在机器人进行三维环境感知时其物理焦距保持不变。
本实施例中，所述的镜头1或者相机2相对于机器人是可移动的，其运动方向为沿着成像系统光轴方向，用于改变成像系统的像距。
本实施例中，机器人在进行三维环境感知时，通过移动可移动部件镜头1或相机2改变成像系统的像距，使该视觉装置聚焦到环境不同的深度位置，并利用相机采集聚焦在环境不同深度位置的多聚焦图像，机器人通过图像处理实现三维环境感知。
在第一种较优的实施方式中，如图2所示，镜头1为可移动部件，镜头1通过第一转接板4与安装在直线导轨6上的滑块5固定连接，直线导轨6固定在机器人平台7上；相机2通过第二转接板8固定在机器人平台7上；位移传感器3为直线位移传感器，其滑片与第一转接板4固定连接，其滑轨固定在机器人平台7上。
在第二种较优的实施方式中，如图3所示，镜头1通过第一转接板4固定在机器人平台7上；相机2为可移动部件，相机2通过第二转接板8与安装在直线导轨6上的滑块5固定连接，直线导轨6固定在机器人平台7上；位移传感器3为直线位移传感器，其滑片与第二转接板8固定连接，其滑轨固定在机器人平台7上。
在第三种较优的实施方式中，如图4所示，镜头1和相机2均为可移动部件，镜头1通过第一转接板4与安装在直线导轨6上的滑块5固定连接；相机2通过第二转接板8与安装在直线导轨6上的第二滑块9固定连接；直线导轨6固定在机器人平台7上；位移传感器3为直线位移传感器，该传感器上有两个滑片，其中一个滑片与第一转接板4固定连接，另外一个滑片与第二转接板8固定连接，该直线位移传感器的滑轨固定在机器人平台7上。
在第四种较优的实施方式中，镜头1带有对焦环，如图5所示，镜头1与相机2直接连接，或当镜头1与相机2连接的接口不匹配时，镜头1与相机2通过镜头转接环连接；相机2通过第二转接板8固定在机器人平台7上；位移传感器3为角位移传感器，其转子与镜头1上的对焦环同步转动，其底座固定在机器人平台7上。
在第五种较优的实施方式中，如图6所示，镜头1通过长度可伸缩的对焦环10与相机2直接连接；相机2通过第二转接板8固定在机器人平台7上；位移传感器3与可伸缩的对焦环10相连，用于测定可伸缩的对焦环10的伸缩距离。
在第六种较优的实施方式中，可用其他方式代替位移传感器3测定可移动部件镜头1或相机2的位移，如采用步进电机驱动可移动部件镜头1或相机2，将驱动步进电机的脉冲数换算成可移动部件镜头1或相机2的位移。
以上所述，仅是本发明的较佳实施方式，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (3)

1.一种用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置，安装于机器人平台上，其特征在于，包括镜头(1)、相机(2)和位移传感器(3)；所述镜头(1)和相机(2)位于同一方向上，镜头(1)和相机(2)构成成像系统，用于采集环境的多聚焦图像；所述位移传感器(3)固定于机器人平台上，用于测定镜头(1)或相机(2)运动的位移。
2.如权利要求1所述的用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置，其特征在于，所述镜头(1)是定焦镜头或变焦镜头。
3.如权利要求1所述的用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置，其特征在于，所述的镜头(1)或者相机(2)相对于机器人是可移动的，其运动方向为沿着成像系统光轴方向。
CN201710998302.6A 2017-10-20 2017-10-20 一种用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置 Pending CN107749938A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710998302.6A CN107749938A (zh) 2017-10-20 2017-10-20 一种用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710998302.6A CN107749938A (zh) 2017-10-20 2017-10-20 一种用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107749938A true CN107749938A (zh) 2018-03-02

Family

ID=61254069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710998302.6A Pending CN107749938A (zh) 2017-10-20 2017-10-20 一种用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107749938A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109031329A (zh) * 2018-07-02 2018-12-18 昆山丘钛微电子科技有限公司 一种飞行时间测距模组及电子设备
CN109274954A (zh) * 2018-10-26 2019-01-25 北京理工大学 一种小凹单目立体成像系统
CN114299167A (zh) * 2022-03-11 2022-04-08 杭州灵西机器人智能科技有限公司 一种变焦镜头的单目标定方法、系统、装置和介质

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020094200A1 (en) * 2001-01-17 2002-07-18 Kunihisa Yamaguchi Camera
CN101770064A (zh) * 2009-01-05 2010-07-07 富准精密工业(深圳)有限公司 自动对焦镜头的位移检测装置及检测方法
KR20120064477A (ko) * 2010-12-09 2012-06-19 엘지이노텍 주식회사 영상의 깊이정보 추출이 가능한 3차원 카메라, 영상의 깊이정보 추출방법 및 그 추출방법의 기록매체
KR20130064955A (ko) * 2011-12-09 2013-06-19 박재현 가변 포커스 촬상 기법을 이용한 입체 영상용 카메라 및 그 촬상 방법
CN206348285U (zh) * 2016-12-30 2017-07-21 杭州魔方智能科技有限公司 一种线缆外观缺陷实时监测组件
CN206489355U (zh) * 2016-11-25 2017-09-12 长安大学 一种多聚焦序列图像采集的驱动装置
CN206563985U (zh) * 2016-09-19 2017-10-17 深圳市微付充科技有限公司 三维成像系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020094200A1 (en) * 2001-01-17 2002-07-18 Kunihisa Yamaguchi Camera
CN101770064A (zh) * 2009-01-05 2010-07-07 富准精密工业(深圳)有限公司 自动对焦镜头的位移检测装置及检测方法
KR20120064477A (ko) * 2010-12-09 2012-06-19 엘지이노텍 주식회사 영상의 깊이정보 추출이 가능한 3차원 카메라, 영상의 깊이정보 추출방법 및 그 추출방법의 기록매체
KR20130064955A (ko) * 2011-12-09 2013-06-19 박재현 가변 포커스 촬상 기법을 이용한 입체 영상용 카메라 및 그 촬상 방법
CN206563985U (zh) * 2016-09-19 2017-10-17 深圳市微付充科技有限公司 三维成像系统
CN206489355U (zh) * 2016-11-25 2017-09-12 长安大学 一种多聚焦序列图像采集的驱动装置
CN206348285U (zh) * 2016-12-30 2017-07-21 杭州魔方智能科技有限公司 一种线缆外观缺陷实时监测组件

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109031329A (zh) * 2018-07-02 2018-12-18 昆山丘钛微电子科技有限公司 一种飞行时间测距模组及电子设备
CN109031329B (zh) * 2018-07-02 2024-01-16 昆山丘钛微电子科技有限公司 一种飞行时间测距模组及电子设备
CN109274954A (zh) * 2018-10-26 2019-01-25 北京理工大学 一种小凹单目立体成像系统
CN109274954B (zh) * 2018-10-26 2020-09-25 北京理工大学 一种小凹单目立体成像系统
CN114299167A (zh) * 2022-03-11 2022-04-08 杭州灵西机器人智能科技有限公司 一种变焦镜头的单目标定方法、系统、装置和介质
CN114299167B (zh) * 2022-03-11 2022-07-26 杭州灵西机器人智能科技有限公司 一种变焦镜头的单目标定方法、系统、装置和介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20170026634A1 (en) Multi-planar camera apparatus
EP2593835B1 (en) Variable three-dimensional camera assembly for still photography
KR100519864B1 (ko) 화상정보입력장치및그방법
CN106249325A (zh) 一种基于液体透镜的仿生视觉快速调焦方法
CN107749938A (zh) 一种用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置
US20200275026A1 (en) Intelligent dual-lens photographing device and photographing method therefor
CN103776419A (zh) 一种提高测量范围的双目视觉测距方法
CN105423913A (zh) 基于线结构光扫描的三维坐标测量方法
CN103698879A (zh) 一种实时对焦的装置及方法
JP6009206B2 (ja) ３次元計測装置
CN108362479A (zh) 一种虚像像距测量系统和虚像像距的确定方法
KR101046259B1 (ko) 응시위치를 추적하여 입체영상을 표시하는 입체영상 표시장치
CN103134444B (zh) 双视场可变焦三维测量系统
CN207304718U (zh) 一种用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置
KR20130133127A (ko) 스테레오 카메라와 협각 카메라를 이용한 원거리 시선 추적 시스템
KR102147133B1 (ko) 스테레오 카메라
US9143761B2 (en) Image processing device, image processing method, recording medium, and imaging device
CN104880905A (zh) 一种移轴立体摄影装置及方法
CN110857850A (zh) 一种结构光三维扫描装置及其标定方法和使用方法
CN105049833B (zh) 一种采用对称可调式背光结构的立体视检查方法和装置
CN210605346U (zh) 一种可变焦的交叉光路3d摄像装置
KR20020014493A (ko) 초점과 주시각을 동시에 조절할 수 있는 입체영상 카메라및 입체영상 카메라의 초점과 주시각 동시 제어방법
CN219318086U (zh) 一种立体视觉拍摄装置
WO2023092712A1 (zh) 一种智能眼镜及其像距调节方法
CN106817579A (zh) 变焦成像装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination