CN108917645A - 基于激光调制的双目视觉系统 - Google Patents

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周坤
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Suzhou Automotive Research Institute of Tsinghua University
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种基于激光调制的双目视觉系统，包括双目视觉模块、微型激光发生器、分束器和光敏传感器；所述微型激光发生器用于产生激光斑点；所述分束器设于微型激光发生器的前方，用于将生成的激光斑点分成激光点阵；所述光敏传感器用于根据设定的光照阈值控制微型激光发生器的开关。可以增强物体表面的纹理特性,提升双目视觉的视差计算的效果，解决双目视觉方案在弱光照弱纹理下的失效现象，拓宽了双目视觉的应用场景。

Description

基于激光调制的双目视觉系统
技术领域
本发明涉及一种双目视觉系统，具体地涉及一种基于激光调制的双目视觉系统。
背景技术
目前的双目视觉方案通过左右摄像头图像可以比较精确的获取深度图从而进行三维场景的构建。计算深度图的方法有很多，主要分为两大类：局部法，全局法。但是无论是哪一类方法，其中一个关键步骤是对于左摄像头图像上的一点,找出其在右摄像头上对应的点。
对于同一图像，左眼看到的图像相对于右眼看到的图像的位置是不一样的，对于相同位置在右眼看到的图像的位置在左眼看到的图像的位置的前边，所以左视差图和右视差图的搜索方法不同，对于左视差图：由于其位置比右眼看到的位置要远，则对于在右眼图像相同的物理位置应该往该位置的前边搜索才可能找到最相近的部分，即要减去d。同理，对于右视差图则刚好相反，要加d。
但是，这样的搜索受光照条件影响很大，在弱光照(傍晚、夜间)，弱纹理(雪地、水泥地面)容易出现失效的现象，在出现弱纹理或者重复纹理的情况下，对于左图像中的一点，很难在右图像上找到对应的点。
发明内容
为了解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种基于激光调制的双目视觉系统，可以增强物体表面的纹理特性,提升双目视觉的视差计算的效果，解决双目视觉方案在弱光照弱纹理下的失效现象，拓宽了双目视觉的应用场景。
本发明的技术方案是：
一种基于激光调制的双目视觉系统，包括双目视觉模块、微型激光发生器、分束器和光敏传感器；
所述微型激光发生器用于产生激光斑点；
所述分束器设于微型激光发生器的前方，用于将生成的激光斑点分成激光点阵；
所述光敏传感器用于根据设定的光照阈值控制微型激光发生器的开关。
优选的技术方案中，所述微型激光发生器设于双目视觉模块的两个摄像头之间。
优选的技术方案中，所述双目视觉模块包括左、右摄像头以及FPGA处理芯片，左、右摄像头在FPGA处理芯片的控制下实时同步采集环境中的图像，通过对比同一物体在左、右摄像头成像位置的不同，实时计算出物体的视差图，通过相机的内参矩阵以及外参矩阵，获得物体的三维坐标，实现三维场景的感知以及重构。
优选的技术方案中，所述分束器分成16*16的激光点阵。
与现有技术相比，本发明的优点是：
结构简单，可以增强物体表面的纹理特性，提升双目视觉的视差计算的效果，解决双目视觉方案在弱光照弱纹理下的失效现象，拓宽了双目视觉的应用场景。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明基于激光调制的双目视觉系统的结构示意图；
图2为本发明基于激光调制的双目视觉系统的电路原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例：
下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步说明。
如图1、2所示，一种基于激光调制的双目视觉系统，包括双目视觉模块、微型激光发生器、分束器和光敏传感器；
微型激光发生器用于产生激光斑点；
分束器设于微型激光发生器的前方，用于将生成的激光斑点分成16*16激光点阵；
光敏传感器用于根据设定的光照阈值控制微型激光发生器的开关。
双目视觉模块包括左、右摄像头以及FPGA处理芯片，左、右摄像头及FPGA处理芯片通过CSI协议相连，左、右摄像头在FPGA处理芯片的控制下实时同步采集环境中的图像，通过对比同一物体在左、右摄像头成像位置的不同，实时计算出物体的视差图，通过相机的内参矩阵以及外参矩阵，获得物体的三维坐标，实现三维场景的感知以及重构。
微型激光发生器设于双目视觉模块的两个摄像头之间。
在弱纹理条件下，通过光敏传感器控制打开微型激光器进行补光，微型激光器的光斑通过分束器分成16*16的激光点阵，投射到物体上，从而增强物体的纹理，增强双目视差图计算的有效性。微型激光器也可以通过手动打开。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (4)

1.一种基于激光调制的双目视觉系统，包括双目视觉模块，其特征在于，还包括微型激光发生器、分束器和光敏传感器；
所述微型激光发生器用于产生激光斑点；
所述分束器设于微型激光发生器的前方，用于将生成的激光斑点分成激光点阵；
所述光敏传感器用于根据设定的光照阈值控制微型激光发生器的开关。
2.根据权利要求1所述的基于激光调制的双目视觉系统，其特征在于，所述微型激光发生器设于双目视觉模块的两个摄像头之间。
3.根据权利要求1所述的基于激光调制的双目视觉系统，其特征在于，所述双目视觉模块包括左、右摄像头以及FPGA处理芯片，左、右摄像头在FPGA处理芯片的控制下实时同步采集环境中的图像，通过对比同一物体在左、右摄像头成像位置的不同，实时计算出物体的视差图，通过相机的内参矩阵以及外参矩阵，获得物体的三维坐标，实现三维场景的感知以及重构。
4.根据权利要求1所述的基于激光调制的双目视觉系统，其特征在于，所述分束器分成16*16的激光点阵。
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