CN110530262B - 一种用于图像识别的激光定标系统 - Google Patents

一种用于图像识别的激光定标系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110530262B
CN110530262B CN201910826462.1A CN201910826462A CN110530262B CN 110530262 B CN110530262 B CN 110530262B CN 201910826462 A CN201910826462 A CN 201910826462A CN 110530262 B CN110530262 B CN 110530262B
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
image recognition
modulating
modulation signal
control circuit
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.)
Active
Application number
CN201910826462.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110530262A (zh
Inventor
吴怀群
卢士国
蔡晓刚
赵玉忠
邢海凤
王兆松
吴谢辉
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.)
Nanjing Tuoheng Unmanned System Research Institute Co ltd
Original Assignee
Nanjing Tuoheng Unmanned System Research Institute Co ltd
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 Nanjing Tuoheng Unmanned System Research Institute Co ltd filed Critical Nanjing Tuoheng Unmanned System Research Institute Co ltd
Priority to CN201910826462.1A priority Critical patent/CN110530262B/zh
Publication of CN110530262A publication Critical patent/CN110530262A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110530262B publication Critical patent/CN110530262B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
    • G01B21/047—Accessories, e.g. for positioning, for tool-setting, for measuring probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/002—Active optical surveying means
    • G01C15/004—Reference lines, planes or sectors
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/20—Image preprocessing
    • G06V10/24—Aligning, centring, orientation detection or correction of the image
    • G06V10/245—Aligning, centring, orientation detection or correction of the image by locating a pattern; Special marks for positioning

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开一种用于图像识别的激光定标系统，包括控制电路、激光驱动与调制模组和激光器；控制电路用于调制激光调制信号并发送给激光驱动与调制模组，控制所述激光驱动与调制模组工作，并向图像识别提供激光调制信号相应的接收依据；激光驱动与调制模组根据接收的激光调制信号，调整激光器的功率和脉宽参数，控制激光器的启动；激光器为连续或脉冲激光器，向图像识别区域发出激光。本发明激光定标便捷、快速、精度高、抗干扰能力强、适用性广，也将大大减少测量的难度。

Description

一种用于图像识别的激光定标系统
技术领域
本发明涉及图像识别领域，具体是涉及一种用于图像识别的激光定标系统。
背景技术
目前图像识别技术应用越来越广泛，特别是涉及到距离测量、角度方位测量、速度测量、物体形状尺寸测量等应用。在相关测量技术当中比例测量法是一种简单便捷的方法，这种方法前提就是必须有一个可供参考的基准，离开参考基准，比例测量法就无法应用。而在实际测量过程中经常出现没有参考基准的情况，我们通常采取临时设定参考基准来解决这个问题。
参考基准设定有很多方法，如放置已知量或形状的物体、现场对一些可测量物体进行测量等。这些方法对于静态测量或有限次测量是很好的方法，但是对动态测量或无限次测量来说就会显得力不从心了。
发明内容
发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于图像识别的激光定标系统，基于激光的特点，为图像识别提供参考基准。
技术方案：本发明所述用于图像识别的激光定标系统，包括控制电路、激光驱动与调制模组和激光器；
控制电路用于调制激光调制信号并发送给激光驱动与调制模组，控制所述激光驱动与调制模组工作，并向图像识别提供激光调制信号相应的接收依据；
激光驱动与调制模组根据接收的激光调制信号，调整激光器的功率和脉宽参数，控制激光器的启动；
激光器为连续或脉冲激光器，向图像识别区域发出激光。
本发明进一步优选地技术方案为，所述控制电路和激光驱动与调制模组集成在同一电路上。
优选地，所述控制电路调制的激光调制信号基于软件编程调制，或通过硬件调制。
优选地，该激光调制信号根据激光器的具体参数调制。
优选地，所述激光器为单模激光器。
优选地，该系统还包括光学变换模组，光学变换模组通过扩束、准直、均光和衍射将激光器发出的激光变换为所需特征的投射激光。
优选地，所述控制电路、激光驱动与调制模组和激光器分别设置有供电电源，或通过电源管理器共用一个供电电源。
有益效果：本发明根据激光的特殊性，可以在测量范围内投射激光图形，而激光图形的相关参数是已知的或者是可以推证得到的，这样的激光图形即可作为比例测量法中的参考基准，也就是确定的激光参考目标，即激光定标。在实际使用激光定标时，只要将被测量物体的已测量参数与激光定标参数进行比例换算即可得到物体的实际参数。本发明的系统优势在于激光定标便捷、快速、精度高、抗干扰能力强、适用性广，也将大大减少测量的难度。
附图说明
图1为本发明的系统框图。
具体实施方式
下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例：一种用于图像识别的激光定标系统，包括电源、控制电路、激光驱动与调制模组、激光器和光学变换模组。
控制电路、激光驱动与调制模组和激光器分别设置有电源，或通过电源管理器共用一个电源。电源需求高速冲击响应、能够提供瞬间大能量、效率高、准确限压限流、抗静电能力强。
控制电路用于调制激光调制信号并发送给激光驱动与调制模组，控制所述激光驱动与调制模组工作，并向图像识别提供激光调制信号相应的接收依据。控制电路具有电源监控、调制信号产生、激光驱动控制的功能，确保激光器运行正确和降低能耗。控制电路调制的激光调制信号基于软件编程调制，或通过硬件调制。该激光调制信号根据激光器的具体参数调制。
激光驱动与调制模组根据接收的激光调制信号，调整激光器的功率和脉宽参数，控制激光器的启动。具有功率控制、脉宽控制、调制信号调整、激光发送控制功能，确保激光器产生最大效能。控制电路和激光驱动与调制模组集成在同一电路上或分立电路实现，表现为由一个或多个硬件单元组成。
激光器为连续或脉冲激光器，向图像识别区域发出激光，目的是兼顾应用时的精确度和作用距离，并降低能耗，也提高抗干扰能力。激光器根据不同用途采用相应波长，提高目标的可辨识度、提高抗干扰能力。所述激光器为单模激光器，利于光学变换。如采用多模激光器应作相关光学充分设计并评估光学效果。
光学变换模组，光学变换模组通过扩束、准直、均光和衍射将激光器发出的激光变换为所需特征的投射激光，根据不同应用作相应变换设计，使激光定标效果更显著，更容易在应用时进行对定标成像点的提取。激光器和光学变换模组进行相关参数匹配设计才能够产生理想的定标效果。
本发明的系统主要用于在图像采集与处理当中有关参数的准确分析，提高相关产品的技术性能，如测距、测角、图形识别等。由于普通光线波长范围很广，光学特性无法与激光相比，特别是激光的相干性、偏正性在普通光线当中几乎不存在，所以使用激光作为定标载体是优选方案。
激光定标就是在需要检测或分析的目标面上用激光投射经过特殊设计的图形，在图像采集与处理时，对投射图形上的成像点进行跟踪比对。由于投射的图形具有特殊性，所以给图像处理带来极大利好。
针对激光的单色性可以采用滤色片将激光波长以外的光线进行滤除或减弱，从而使投射的图形(点)在成像上将更加突出，减轻环境光形成的干扰，且使系统的精度提高的同时也提高了作用距离。
调制的激光所投射的图形是动态的，所以其成像也是动态的，这将和周围物体成像就形成了很大区别，从而在图像数据处理时目的性更强，难度更小，数据量更少。
采用光学变换将激光投射由原来一片激光变为特殊的激光图形，目的是解决均匀反光面或特定直线状物体无法进行距离判别问题。
对于均匀反光面物体，由于反光面的成像也是相同灰度等级的，在距离或角度处理时就没有一个明确的参考点作为基础，所以单凭图像就没法达到目的。而在均匀面上投射激光图形后，造成均匀反光面上反光强度出现差异，而组成这些差异的像点都可以作为参考点，给距离、角度处理带来极大利好。使用本技术产品的设备如车辆、飞行器就可以轻而易举地避开大的墙面或布幕，减少撞击风险，提高运行质量。这里说明的是，均匀反光面的检测分析依靠增加图像传感器数量是没有用处的，所以一个辅助手段就是增加辅助测距功能，如超声波测距、电磁波测距、激光测距等。这些辅助测距都有各自的缺点，不是精确度不高就是目标无法定位，结果就会导致判别时间很长甚至失败。由于采用本技术产品是对整个目标面进行处理，所以目标面上每个点的距离、方位都是可测的，所以从原理上讲导致失败的风险会很小。
在现实环境中，空间会分布很多线状、杆状、枝状等细长物体，用普通图像视觉分析和识别难度很大，给智能避障系统带来极大挑战。这些物体识别难度大主要原因有太细、受背景干扰大、自身灰度等级差、分布状况杂等。即使有的细长物体被发现，但是相关距离却难以测定，这也给智能系统带来无法正常运行的风险。解决这个问题最主要的就是如何让细长物体与环境分离开来、如何让细长物体上出现显著标志。利用激光定标就能解决这些问题，因为有了激光辅助照明使近处的细长物体与远处背景的反光出现截然不同，并且细长物体上会出现不连续的激光点给图像测距带来很好机会。
在物体形状识别方面，激光定标也有其优势。由于对物体拍照角度不同会导致物体图形发生改变，这是因为透视比例造成的。如圆形，正看是圆，侧看是椭圆，这样在图片上出现一个圆或椭圆，没有参考面的话很难判别它具体是什么。而如果用一个圆形作为定标图形，将待测图形和定标图形进行比对，很容易识别是圆还是椭圆。
本系统可以根据不同光环境和不同探测用途配置不同激光波长、不同定标图形和不同的调制方式，这有利于优化算法、提高速度、降低成本。因为有了这些技术的引入，使被测目标的成像特点更显著，更加有的放矢的进行追踪目标。没有定标的成像点将被大批量地筛选掉，因为被定标的像点远远少于没有被定标的像点。这里应强调的是：不是激光定标一定要投射激光图形，因为对于极细长的物体采用整体面激光照射会更容易被发现，所以图形激光定标和面激光定标都会被使用。
为了提高定标效果，本发明从电源、激光器、控制电路、调制电路、光学件、光路等都做了匹配优化设计，组成一个完整的定标系统。在应用时，可以进行资源共享设计，这对成本、尺寸、重量、EMC等都是利好。例如激光器，作为定标的同时，也可分出一部分激光作为照明使用或指示灯使用。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (6)

1.一种用于图像识别的激光定标系统，在测量范围内投射已知的或者推证得到相关参数的激光图形，利用该激光图形作为比例测量法中的参考基准，实现激光定标，其特征在于，该激光定标系统包括控制电路、激光驱动与调制模组和激光器；
控制电路用于调制激光调制信号并发送给激光驱动与调制模组，控制所述激光驱动与调制模组工作，并向图像识别提供激光调制信号相应的接收依据；
激光驱动与调制模组根据接收的激光调制信号，调整激光器的功率和脉宽参数，控制激光器的启动；
激光器为连续或脉冲激光器，向图像识别区域发出激光；设置光学变换模组，光学变换模组通过扩束、准直、均光和衍射将激光器发出的激光变换为所需特征的投射激光，从而在需要检测或分析的目标面上用激光投射经过特殊设计的图形，在图像采集与处理时，将被测量物体的已测量参数与激光定标参数进行比例换算即可得到物体的实际参数，从而对投射图形上的成像点进行跟踪比对。
2.根据权利要求1所述的用于图像识别的激光定标系统，其特征在于，所述控制电路和激光驱动与调制模组集成在同一电路上。
3.根据权利要求1所述的用于图像识别的激光定标系统，其特征在于，所述控制电路调制的激光调制信号基于软件编程调制，或通过硬件调制。
4.根据权利要求3所述的用于图像识别的激光定标系统，其特征在于，该激光调制信号根据激光器的具体参数调制。
5.根据权利要求1所述的用于图像识别的激光定标系统，其特征在于，所述激光器为单模激光器。
6.根据权利要求1所述的用于图像识别的激光定标系统，其特征在于，所述控制电路、激光驱动与调制模组和激光器分别设置有供电电源，或通过电源管理器共用一个供电电源。
CN201910826462.1A 2019-09-02 2019-09-02 一种用于图像识别的激光定标系统 Active CN110530262B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910826462.1A CN110530262B (zh) 2019-09-02 2019-09-02 一种用于图像识别的激光定标系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910826462.1A CN110530262B (zh) 2019-09-02 2019-09-02 一种用于图像识别的激光定标系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110530262A CN110530262A (zh) 2019-12-03
CN110530262B true CN110530262B (zh) 2024-04-23

Family

ID=68666384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910826462.1A Active CN110530262B (zh) 2019-09-02 2019-09-02 一种用于图像识别的激光定标系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110530262B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201035148Y (zh) * 2007-01-19 2008-03-12 南京德朔实业有限公司 激光测距仪
CN102323595A (zh) * 2011-08-08 2012-01-18 中国电子科技集团公司第十一研究所 亮度调制无扫描激光三维成像方法
CN104931974A (zh) * 2015-06-15 2015-09-23 中国科学院上海光学精密机械研究所 基于光源调制解调的icmos高速三维成像激光雷达
CN107728156A (zh) * 2017-09-29 2018-02-23 西安知微传感技术有限公司 一种增强激光雷达抗干扰性的方法及系统
CN108415028A (zh) * 2018-03-16 2018-08-17 深圳市砝石激光雷达有限公司 脉冲参数加密的激光测距系统及方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201035148Y (zh) * 2007-01-19 2008-03-12 南京德朔实业有限公司 激光测距仪
CN102323595A (zh) * 2011-08-08 2012-01-18 中国电子科技集团公司第十一研究所 亮度调制无扫描激光三维成像方法
CN104931974A (zh) * 2015-06-15 2015-09-23 中国科学院上海光学精密机械研究所 基于光源调制解调的icmos高速三维成像激光雷达
CN107728156A (zh) * 2017-09-29 2018-02-23 西安知微传感技术有限公司 一种增强激光雷达抗干扰性的方法及系统
CN108415028A (zh) * 2018-03-16 2018-08-17 深圳市砝石激光雷达有限公司 脉冲参数加密的激光测距系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110530262A (zh) 2019-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101917773B1 (ko) 다각형을 사용하여 광 패턴을 생성하는 방법 및 시스템
Stoyanov et al. Comparative evaluation of range sensor accuracy in indoor environments
US20180059219A1 (en) Multi-beam position sensing devices
CN109696691A (zh) 一种激光雷达及其进行测量的方法、存储介质
US5889582A (en) Image-directed active range finding system
Moring et al. Acquisition of three-dimensional image data by a scanning laser range finder
WO2012041687A1 (en) A method, means, and system for acquiring location parameters
US11614522B2 (en) System and method for time of flight measurement based upon time modulated polarization state illumination
US11709228B2 (en) Laser positioning apparatus and laser positioning method
US20210109217A1 (en) Dynamic laser power control in light detection and ranging (lidar) systems
JP2009508096A (ja) ３ｄ画像化方法及び装置
CN112394365A (zh) 散斑的追踪方法、测距模组、电子设备及可读存储介质
CN112379389B (zh) 一种结合结构光相机和tof深度相机的深度信息获取装置和方法
EP3271749B1 (en) Multiple-beam triangulation-based range finder and method
CN110530262B (zh) 一种用于图像识别的激光定标系统
EP3709052A1 (en) Object detector
CN113205556A (zh) 用于确定物体定位的方法和装置
US20200110160A1 (en) Lidar with dynamically variable resolution in selected areas within a field of view
US20210405165A1 (en) Time-of-flight distance measuring method and related system
WO2023181308A1 (ja) コンピュータシステム、方法およびプログラム
CN117471431B (zh) 一种激光雷达光功率自动增益调节方法、装置及系统
US20220155416A1 (en) Laser emission control in light detection and ranging (lidar) systems
Golnabi Design and operation of a laser scanning system
CN216211121U (zh) 深度信息测量装置以及电子设备
Andrés et al. Time of Flight Camera Calibration and Obstacle Detection Application for an Autonomous Vehicle

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant