CN113465536A - 基于摄像头引导的激光云台及其工作方法 - Google Patents

基于摄像头引导的激光云台及其工作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113465536A
CN113465536A CN202110734743.1A CN202110734743A CN113465536A CN 113465536 A CN113465536 A CN 113465536A CN 202110734743 A CN202110734743 A CN 202110734743A CN 113465536 A CN113465536 A CN 113465536A
Authority
CN
China
Prior art keywords
camera
laser
range finder
laser range
edge
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
CN202110734743.1A
Other languages
English (en)
Inventor
陶彬彬
羌晨
张家威
宋伟建
毕淳锴
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.)
Wanjiang Institute of Technology
Original Assignee
Wanjiang Institute of Technology
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 Wanjiang Institute of Technology filed Critical Wanjiang Institute of Technology
Priority to CN202110734743.1A priority Critical patent/CN113465536A/zh
Publication of CN113465536A publication Critical patent/CN113465536A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于摄像头引导的激光云台及其工作方法，该激光云台包括底座、电机云台、激光测距仪、摄像头、驱动模块以及集成处理模块；所述电机云台用于控制激光测距仪转动；所述激光测距仪用于对物体边缘进行距离测量，将测量数据反馈给集成处理模块；所述摄像头用于抓拍物体并提取边缘信息以及获取激光反射后的成像点位信息，同时反馈给集成处理模块；所述驱动模块用于驱动电机云台运动；所述集成处理模块用于传递指令给驱动模块以控制激光测距仪将照射点移动至物体边缘，并根据数据信息经计算获取物体轮廓从而还原三维模型。本发明利于测量目标物，能够保留目标物的颜色信息和三维信息，运算处理的效率和精度较高，测量和适用范围广泛。

Description

基于摄像头引导的激光云台及其工作方法
技术领域
本发明涉及空间物体三维重建技术领域，特别是涉及一种基于摄像头引导的激光云台及其工作方法。
背景技术
近年来，随着自主移动机器人的不断发展，工作环境的日益复杂，智能化的移动机器人在复杂环境中对认知能力及适应能力的需求不断提升，而三维场景重建等技术得到了广泛研究。如何利用传感器获取尽可能丰富的环境信息，完成三维场景重建，对移动机器人在未知环境中的导航定位和目标识别定位以及测量等问题具有重大意义。
目前，常见的三维场景重建技术手段是基于激光雷达或者深度相机等方式实现的。其中激光雷达中的3D激光雷达虽然可以扫描环境中的物体深度信息，但是并不能获取环境的颜色信息，不利于目标物识别，导致边缘位置坐标不够精准，容易失真，且因为是无差别均匀扫描，所产生的数据量就特别大，因此不利于处理。使用深度相机的优势在于可以获得场景中点的彩色RGB二维图像和一帧的深度图像，当彩色RGB二维图像与深度图像相结合将组成一幅三维图形，其中图形中的每个点都包含了三维坐标信息和RGB颜色信息，但是受限于摄像头分辨率和成本的缘故，深度相机一般只能近距离测量还原体型较小的物体，对于远距离测量以及大型物体的还原很难实现，因此导致深度相机的精度普遍不高，并且对分辨率要求越高造价也就越高，深度相机的价格较为昂贵。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种基于摄像头引导的激光云台及其工作方法，它利于测量目标物，能够保留目标物的颜色信息和三维信息，运算处理的效率和精度较高，测量和适用范围广泛。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种基于摄像头引导的激光云台，它包括底座、电机云台、激光测距仪、摄像头、驱动模块以及集成处理模块；所述电机云台安装于底座上，用于控制激光测距仪转动；所述激光测距仪安装于电机云台上，用于对物体边缘进行距离测量，并将测量数据反馈给集成处理模块；所述摄像头通过摄像头支架安装于底座上，摄像头镜头平面与激光测距仪出光面共面，且摄像头镜头中心与激光测距仪出光面中心等高，所述摄像头用于抓拍物体并提取边缘信息以及获取激光反射后的成像点位信息，同时反馈给集成处理模块；所述驱动模块用于驱动电机云台运动；所述集成处理模块用于传递指令给驱动模块以控制激光测距仪将照射点移动至物体边缘，并根据数据信息获取物体轮廓从而还原三维模型。
进一步，所述电机云台包括固设于底座上并位于摄像头支架一侧的第一步进电机，固接于第一步进电机输出端的电机支架，以及固定安装于电机支架上的第二步进电机；
所述激光测距仪安装于第二步进电机输出端上，所述第二步进电机能够控制激光测距仪上下转动，所述第一步进电机能够控制电机支架水平转动。
进一步，所述电机支架底端通过第一联轴器与第一步进电机输出端固定连接，所述激光测距仪远离摄像头一侧通过第二联轴器与第二步进电机输出端固定连接。
进一步，所述驱动模块包括设置于底座上用于控制第一步进电机转动的第一电机驱动器，以及设置于电机支架上用于控制第二步进电机转动的第二电机驱动器。
进一步，所述集成处理模块包括通过串口通信连接的图像处理模块和运动控制模块；所述运动控制模块能够依照图像处理模块的指令发送信号给第一电机驱动器和第二电机驱动器；所述图像处理模块能够获取物体颜色信息以及物体边缘信息，并计算边缘点位坐标从而还原三维模型。
本发明还提供一种基于摄像头引导的激光云台的工作方法，包括如下步骤：
S1：对所述激光测距仪进行复位归零；
S2：所述摄像头对物体进行抓拍，并在自身成像平面内显示图片；
S3：根据图片提取图像边缘，采用逼近算法将激光点移动至物体边缘，再依照距离和运动信息计算出物体边缘各点位的相对三维坐标；
S4：所述图像处理模块根据物体边缘的相对三维坐标，获取物体轮廓线附近的深度信息，进而还原三维模型。
进一步，所述步骤S1包括如下步骤：
S11：选用参照物竖直面作为反射面，打开激光测距仪使激光点照射于反射面上，经反射后在摄像头成像平面内显示激光光斑；
S12：摄像头识别激光光斑在成像平面内的像素坐标；
S13：计算激光光斑到摄像头像素中心(成像平面中心)的偏差及偏差方向；
S14：采用逼近算法控制激光测距仪转动并使激光光斑移动至与摄像头像素中心(成像平面中心)重合；
S15：激光测距仪测量此时的实际距离；
S16：根据S15中测量的实际距离以及已知的摄像头与激光测距仪之间的间距，计算出偏转角度；
S17：控制激光测距仪水平转动S16中的偏转角度，完成复位归零。
进一步，所述步骤S3包括如下步骤：
S31：摄像头根据S2中获得的彩色图片提取图像边缘并转化成灰度图像，同时获取图像边缘各点位的像素坐标；
S32：摄像头识别激光光斑在成像平面内的像素坐标；
S33：计算激光光斑到图像边缘单个点位的像素偏差及偏差方向；
S34：采用逼近算法控制激光测距仪转动并使激光光斑移动至S33中的单个点位坐标位置；
S35：激光测距仪测量此时的实际距离，若测距结果有效则进入S36，若测距结果无效则返回S32；
S36：记录保存下S35中的实际距离以及此时激光测距仪相对零位的水平夹角与上下夹角；
S37：根据S36中的保存数据计算出物体实际边缘点的相对三维坐标；
S38：检测图像边缘各点位所对应的物体实际边缘点是否全部测量计算完毕，若是则进入S4，若否则返回S32。
进一步，所述步骤S4还包括对物体表面的部分点位进行测量计算并获取相对三维坐标，通过物体轮廓线处的深度信息与物体表面部分点位做拟合。
进一步，所述识别激光光斑在成像平面内的像素坐标包括利用重心法和Hough变换法获取亮度饱和区域的中心点位置坐标。
采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
1.本发明利用摄像头对物体进行抓拍，易于识别物体并提取边缘，能够精准地获取到图像边缘的位置坐标，利于后续建模更加准确。对边缘附近的点进行扫描，边缘处经常是距离突变的地方，通过有针对性的扫描，降低了数据量，相对更加快速和有效。同时摄像头也能将物体颜色信息反馈给图像处理模块，在还原三维模型时也保留了颜色。
2.本发明通过摄像头将物体图片提取转化成二维像素坐标，通过通信协调图像处理模块和运动控制模块相互配合以实现激光测距仪的同步转动，再利用逼近算法去引导光斑靠近各边缘点位，利用激光测距仪对实际边缘距离进行测量，以便于快速获取物体边缘各点位的相对坐标，配合对物体表面其余少数点位的随机扫描获取，比对拟合后使得建模更加快速高效和逼真。
3.本发明由于激光测距可以测到很远距离，只要摄像头能够识别到激光点即可，甚至可以配长焦镜头达到上百米之远，因此相较于现有手段来说可以实现对远距离物体或者大型物体的三维还原。并且现有技术中三维建模对摄像头的分辨率要求很高，造价较为昂贵，而本发明不用增加多少成本，就能实现高精度以及大范围的三维还原。
附图说明
图1为本发明激光云台的整体结构示意图；
图2为本发明激光云台的前视图；
图3为本发明激光云台的组成连接框图；
图4为本发明工作方法的步骤流程图；
图5为图4中步骤S1的流程展开图；
图6为图4中步骤S3的流程展开图；
图7为本实施例工作原理的坐标参考图；
图8为本实施例复位归零时的工作原理示意图；
图9为本实施例测算物体边缘第一个点的工作原理示意图；
图10为本实施例测算物体边缘第二个点的工作原理示意图；
其中，1.底座；2.激光测距仪；3.摄像头；4.集成处理模块；51.第一电机驱动器；52.第二电机驱动器；61.第一步进电机；62.第二步进电机；71.第一联轴器；72.第二联轴器；8.摄像头支架；9.电机支架。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
如图1-3所示，在本实施例中，提供一种基于摄像头引导的激光云台，该激光云台由底座1、电机云台、激光测距仪2、摄像头3、驱动模块以及集成处理模块4所组成。
具体地，本实施例中的集成处理模块4又分为图像处理模块和运动控制模块两部分，其中图像处理模块优选适用树莓派，而运动控制模块选用STM32主控，二者通过串口通信连接，能够协调配合收发信号指令、处理数据信息等。电机云台安装于底座1上，用于控制激光测距仪2转动。激光测距仪2安装于电机云台上，用于对物体边缘进行距离测量，并能够将测量数据反馈给图像处理模块。摄像头3通过摄像头支架8安装于底座1上，本实施例正常归零状态下，摄像头3镜头平面与激光测距仪2出光面共面，摄像头3镜头中心与激光测距仪2出光面中心等高且两中心之间的距离在初始设定安装时就设置为固定值d,这样在后续测量计算时较为方便快速。本实施例的摄像头3用于抓拍物体并提取边缘信息以及获取激光反射后的成像点位信息，同时反馈给图像处理模块。
本实施例在工作时，图像处理模块会根据摄像头3反馈的数据信息进行处理，再传递信号给运动控制模块，再由运动控制模块发送运动指令给驱动模块，通过驱动模块驱使电机云台运动，进而控制激光测距仪2转动，同时激光测距仪2受控制会将照射点移动至物体边缘，对物体边缘各点位进行测量，并将测量数据反馈给图像处理模块，图像处理模块可以根据数据信息计算边缘点位坐标，拟合获取物体轮廓从而还原带颜色的三维模型。
具体地，本实施例中的电机云台是这样实现运动控制的，电机云台由固设于底座1上并位于摄像头支架8一侧的第一步进电机61、固接于第一步进电机61输出端的电机支架9以及固定安装于电机支架9上的第二步进电机62所构成。激光测距仪2安装于第二步进电机62输出端上，第二步进电机62能够控制激光测距仪2上下转动，在垂直面上下转动的角度范围为120度，第一步进电机61能够控制电机支架9水平转动，在水平面转动的角度范围也为120度。因此通过两个步进电机即可控制激光测距仪2转动以实现大范围照射和测距。
为了使电机平台控制运动时更加稳固，在本实施例的电机支架9底端安装第一联轴器71，再通过第一联轴器71与第一步进电机61输出端固定连接，而激光测距仪2远离摄像头3一侧安装第二联轴器72，再通过第二联轴器72与第二步进电机62输出端固定连接。如此方便控制运转，灵活稳固。
为了便于精确控制电机转动，本实施例中的驱动模块也包括两部分，一部分是设置于底座1上用于控制第一步进电机61转动的第一电机驱动器51，另一部分是设置于电机支架9上用于控制第二步进电机62转动的第二电机驱动器52。运动控制模块能够依照图像处理模块的指令发送信号给第一电机驱动器51和第二电机驱动器52，分别驱动第一步进电机61和第二步进电机62转动，并能够记录保存下转角信息，方便对实际点位的相对坐标计算。
参考图7-10，本实施例中的激光测距仪2和摄像头3在测量计算时会形成自身的三维坐标系。其中，激光云台坐标系(O-X-Y-Z)是以归零状态下激光测距仪2的出光面中心为原点O，水平方向为X轴，竖直方向为Y轴，水平垂直的前后方向为Z轴。摄像头坐标系(Oc-Xc-Yc-Zc)是以摄像头3的镜头中心为原点Oc，水平方向为Xc轴，竖直方向为Yc轴，水平垂直的前后方向为Zc轴。成像平面坐标系(O1-u-v)是平行于摄像头坐标系中OcXcYc平面的二维坐标系，且原点O1是摄像头光轴Zc轴与成像平面的交点，OcO1即为摄像头的焦距，u轴为过点O1的水平轴，v轴为过点O1的竖直轴。另外OOc距离为固定值d。
如图4-6所示，本实施例还提供一种基于上述激光云台所使用的工作方法，具体包含如下步骤：S1：对激光测距仪2进行复位归零；S2：摄像头3对物体进行抓拍，并在自身成像平面(O1uv)内显示图片；S3：根据图片提取图像边缘，采用逼近算法将激光点移动至物体边缘，再依照距离和运动信息计算出物体边缘各点位的相对三维坐标(在激光云台坐标系(O-X-Y-Z)中的三维坐标)；S4：图像处理模块根据物体边缘的相对三维坐标，获取物体轮廓线附近的深度信息，进而还原三维模型。
同时参照图8，本实施例中的步骤S1具体可以分为如下步骤：S11：选用参照物竖直面作为反射面，打开激光测距仪2使激光点照射于反射面上，此时的激光点在图8中以P’表示，激光经反射后在摄像头3成像平面(O1uv)内显示激光光斑；S12：摄像头3识别激光光斑在成像平面内的像素坐标(在成像平面坐标系(O1-u-v)中的二维坐标)；S13：计算激光光斑到摄像头像素中心即成像平面中心O1的偏差及偏差方向；S14：采用逼近算法控制激光测距仪2转动并使激光光斑移动至与摄像头像素中心即成像平面中心O1重合，此时的激光点P’能够刚好落在摄像头光轴Zc轴上；S15：激光测距仪2测量此时的实际距离OP’为L’；S16：根据S15中测量的实际距离L’以及已知的摄像头3镜头中心Oc与激光测距仪2出光面中心O之间的间距d，可由公式∠P′OOc＝cos-1(L′/d)计算出∠P′OOc，进而计算出偏转角度90°-∠P′OOc；S17：控制激光测距仪2水平转动S16中的偏转角度90°-∠P′OOc，使激光能够指向Z轴，进而完成复位归零。随后关闭激光测距仪2以防止后续对物体抓拍的干涉。
同时参照图9、10，本实施例中的步骤S3具体可以分为如下步骤：S31：摄像头3根据S2中获得的彩色图片提取图像边缘并转化成灰度图像，同时获取图像边缘各点位的像素坐标(在成像平面坐标系(O1-u-v)中的二维坐标)；S32：打开激光测距仪2，激光照射点此时为P(X，Y，Z)，在摄像头3成像平面(O1uv)内显示的激光光斑点为Pc，摄像头3识别激光光斑点Pc在成像平面内的像素坐标；
S33：计算激光光斑点Pc到图像边缘单个点位的像素偏差及偏差方向；以第一个物体边缘点P1(X1，Y1，Z1)为例，需要计算P1在激光云台坐标系(O-X-Y-Z)中的三维坐标(X1，Y1，Z1)，P1c在成像平面(O1uv)中即为图像边缘的第一个单点位；
S34：采用逼近算法控制激光测距仪2转动并使激光光斑点Pc移动至S33中的单点位P1c坐标位置，与此同时激光照射点P也会同步移动至物体边缘点P1的位置；S35：激光测距仪2测量此时的实际距离OP1为L1，若测距结果有效则进入S36，若测距结果无效则返回S32重新识别测算；
S36：有效则记录保存下S35中的实际距离L1以及此时激光测距仪2相对原位的水平夹角α与上下夹角β；
S37：根据S36中的保存数据计算出物体边缘点P1的相对三维坐标(X1＝L1cosβsinα，Y1＝L1sinβ，Z1＝L1cosαcosβ)；
S38：检测图像边缘各点位所对应的物体实际边缘点是否全部测量计算完毕，若是则进入S4，若否则返回S32继续识别测算。
以第二个物体边缘点P2(X2，Y2，Z2)为例，则返回S32，需要继续计算P2在激光云台坐标系(O-X-Y-Z)中的三维坐标(X2，Y2，Z2)，P2c在成像平面(O1uv)中即为图像边缘的第二个单点位。按上述步骤计算出物体边缘点P2的相对三维坐标(X2＝L2cosθsinγ，Y2＝L2sinθ，Z2＝L2cosγcosθ)。重复上述测算步骤，直到所有物体边缘点被测量计算完毕。
为了使建模更加快速高效和逼真，本实施例中的步骤S4具体还包含：对物体表面的部分点位进行测量计算并获取相对三维坐标，通过物体轮廓线处的深度信息与物体表面部分点位做拟合。进而还原的三维模型更加真实完整，也不需要扫描所有表面点位，减少了大量的数据运算过程。
为了使成像平面内激光光斑的像素坐标识别更加准确，进而提高边缘测算的准确度，本实施例中采用对光斑中心进行提取的算法，具体包括利用重心法和Hough变换法获取亮度饱和区域的中心点位置坐标。本实施例激光测距仪2发出的为红色激光。那么以摄像头3获取RBG色彩空间的彩色图像转换到HSV色彩空间中，通过颜色阈值搜寻图像中的红色区域，计算红色连通域的最小外接圆。再将RBG色彩空间的彩色图像转换到灰度空间，通过灰度阈值搜寻图像中的亮度饱和区域。以I为图像阈值分割后的灰度值，Iij为图像中第i行第j列的灰度值。阈值范围设定如式：
Figure BDA0003141179510000081
根据红色区域和亮度饱和区域的位置关系，利用重力法计算饱和区域的中心点坐标(x0,y0)，公式如下：
Figure BDA0003141179510000091
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，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。

Claims (10)

1.一种基于摄像头引导的激光云台，其特征在于：包括底座(1)、电机云台、激光测距仪(2)、摄像头(3)、驱动模块以及集成处理模块(4)；
所述电机云台安装于底座(1)上，用于控制激光测距仪(2)转动；
所述激光测距仪(2)安装于电机云台上，用于对物体边缘进行距离测量，并将测量数据反馈给集成处理模块(4)；
所述摄像头(3)通过摄像头支架(8)安装于底座(1)上，摄像头(3)镜头平面与激光测距仪(2)出光面共面，且摄像头(3)镜头中心与激光测距仪(2)出光面中心等高，所述摄像头(3)用于抓拍物体并提取边缘信息以及获取激光反射后的成像点位信息，同时反馈给集成处理模块(4)；
所述驱动模块用于驱动电机云台运动；
所述集成处理模块(4)用于传递指令给驱动模块以控制激光测距仪(2)将照射点移动至物体边缘，并根据数据信息获取物体轮廓从而还原三维模型。
2.根据权利要求1所述的基于摄像头引导的激光云台，其特征在于：所述电机云台包括固设于底座(1)上并位于摄像头支架(8)一侧的第一步进电机(61)，固接于第一步进电机(61)输出端的电机支架(9)，以及固定安装于电机支架(9)上的第二步进电机(62)；
所述激光测距仪(2)安装于第二步进电机(62)输出端上，所述第二步进电机(62)能够控制激光测距仪(2)上下转动，所述第一步进电机(61)能够控制电机支架(9)水平转动。
3.根据权利要求2所述的基于摄像头引导的激光云台，其特征在于：所述电机支架(9)底端通过第一联轴器(71)与第一步进电机(61)输出端固定连接，所述激光测距仪(2)远离摄像头(3)一侧通过第二联轴器(72)与第二步进电机(62)输出端固定连接。
4.根据权利要求3所述的基于摄像头引导的激光云台，其特征在于：所述驱动模块包括设置于底座(1)上用于控制第一步进电机(61)转动的第一电机驱动器(51)，以及设置于电机支架(9)上用于控制第二步进电机(62)转动的第二电机驱动器(52)。
5.根据权利要求4所述的基于摄像头引导的激光云台，其特征在于：所述集成处理模块(4)包括通过串口通信连接的图像处理模块和运动控制模块；
所述运动控制模块能够依照图像处理模块的指令发送信号给第一电机驱动器(51)和第二电机驱动器(52)；
所述图像处理模块能够获取物体颜色信息以及物体边缘信息，并计算边缘点位坐标从而还原三维模型。
6.一种根据权利要求5所述的基于摄像头引导的激光云台的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：对所述激光测距仪(2)进行复位归零；
S2：所述摄像头(3)对物体进行抓拍，并在自身成像平面内显示图片；
S3：根据图片提取图像边缘，采用逼近算法将激光点移动至物体边缘，再依照距离和运动信息计算出物体边缘各点位的相对三维坐标；
S4：所述图像处理模块根据物体边缘的相对三维坐标，获取物体轮廓线附近的深度信息，进而还原三维模型。
7.根据权利要求6所述的工作方法，其特征在于，所述步骤S1包括如下步骤：
S11：选用参照物竖直面作为反射面，打开激光测距仪(2)使激光点照射于反射面上，经反射后在摄像头(3)成像平面内显示激光光斑；
S12：摄像头(3)识别激光光斑在成像平面内的像素坐标；
S13：计算激光光斑到摄像头像素中心(成像平面中心)的偏差及偏差方向；
S14：采用逼近算法控制激光测距仪(2)转动并使激光光斑移动至与摄像头像素中心(成像平面中心)重合；
S15：激光测距仪(2)测量此时的实际距离；
S16：根据S15中测量的实际距离以及已知的摄像头(3)与激光测距仪(2)之间的间距，计算出偏转角度；
S17：控制激光测距仪(2)水平转动S16中的偏转角度，完成复位归零。
8.根据权利要求6所述的工作方法，其特征在于，所述步骤S3包括如下步骤：
S31：摄像头(3)根据S2中获得的彩色图片提取图像边缘并转化成灰度图像，同时获取图像边缘各点位的像素坐标；
S32：摄像头(3)识别激光光斑在成像平面内的像素坐标；
S33：计算激光光斑到图像边缘单个点位的像素偏差及偏差方向；
S34：采用逼近算法控制激光测距仪(2)转动并使激光光斑移动至S33中的单个点位坐标位置；
S35：激光测距仪(2)测量此时的实际距离，若测距结果有效则进入S36，若测距结果无效则返回S32；
S36：记录保存下S35中的实际距离以及此时激光测距仪(2)相对零位的水平夹角与上下夹角；
S37：根据S36中的保存数据计算出物体实际边缘点的相对三维坐标；
S38：检测图像边缘各点位所对应的物体实际边缘点是否全部测量计算完毕，若是则进入S4，若否则返回S32。
9.根据权利要求6所述的工作方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：对物体表面的部分点位进行测量计算并获取相对三维坐标，通过物体轮廓线处的深度信息与物体表面部分点位做拟合。
10.根据权利要求7或8所述的工作方法，其特征在于：所述识别激光光斑在成像平面内的像素坐标包括利用重心法和Hough变换法获取亮度饱和区域的中心点位置坐标。
CN202110734743.1A 2021-06-30 2021-06-30 基于摄像头引导的激光云台及其工作方法 Pending CN113465536A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110734743.1A CN113465536A (zh) 2021-06-30 2021-06-30 基于摄像头引导的激光云台及其工作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110734743.1A CN113465536A (zh) 2021-06-30 2021-06-30 基于摄像头引导的激光云台及其工作方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113465536A true CN113465536A (zh) 2021-10-01

Family

ID=77874267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110734743.1A Pending CN113465536A (zh) 2021-06-30 2021-06-30 基于摄像头引导的激光云台及其工作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113465536A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114160961A (zh) * 2021-12-14 2022-03-11 深圳快造科技有限公司 用于标定激光加工参数的系统和方法
CN116772744A (zh) * 2023-08-24 2023-09-19 成都量芯集成科技有限公司 一种基于激光测距和视觉融合的3d扫描装置及其方法
CN116817755A (zh) * 2023-08-28 2023-09-29 领视科技成都有限公司 基于边缘检测的接触网几何参数走行式智能测量仪及方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114160961A (zh) * 2021-12-14 2022-03-11 深圳快造科技有限公司 用于标定激光加工参数的系统和方法
CN114160961B (zh) * 2021-12-14 2023-10-13 深圳快造科技有限公司 用于标定激光加工参数的系统和方法
CN116772744A (zh) * 2023-08-24 2023-09-19 成都量芯集成科技有限公司 一种基于激光测距和视觉融合的3d扫描装置及其方法
CN116772744B (zh) * 2023-08-24 2023-10-24 成都量芯集成科技有限公司 一种基于激光测距和视觉融合的3d扫描装置及其方法
CN116817755A (zh) * 2023-08-28 2023-09-29 领视科技成都有限公司 基于边缘检测的接触网几何参数走行式智能测量仪及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113465536A (zh) 基于摄像头引导的激光云台及其工作方法
US11408728B2 (en) Registration of three-dimensional coordinates measured on interior and exterior portions of an object
US9020240B2 (en) Method and surveying system for noncontact coordinate measurement on an object surface
US9967545B2 (en) System and method of acquiring three-dimensional coordinates using multiple coordinate measurment devices
US8036452B2 (en) Method and measurement system for contactless coordinate measurement on an object surface
CN106056587B (zh) 全视角线激光扫描三维成像标定装置及方法
CN101363717B (zh) 用于在物体表面上进行非接触坐标测量的方法和勘测系统
JP4847872B2 (ja) 測量器のキャリブレーション
US4879664A (en) Three-dimensional position sensor and three-dimensional position setting system
CN106767913B (zh) 一种基于单led发光点和二维转台的复眼系统标定装置及标定方法
CN112833816A (zh) 一种标志点定位与智能反向定位混合的定位方法和系统
CN105627948A (zh) 一种大型复杂曲面测量系统及其应用
CN113465543B (zh) 一种基于多目视觉和振镜激光扫描的三维测量系统及方法
CN110966921B (zh) 室内三维扫描设备及方法
EP3992662A1 (en) Three dimensional measurement device having a camera with a fisheye lens
CN214702154U (zh) 基于摄像头引导的激光云台
CN103398656A (zh) 用于在物体表面上进行非接触坐标测量的方法和勘测系统
CN205352322U (zh) 一种大型复杂曲面测量系统
Hillemann et al. UCalMiCeL–Unified intrinsic and extrinsic calibration of a multi-camera-system and a laserscanner
CN112257536B (zh) 一种空间与物体三维信息采集匹配设备及方法
CN108288285B (zh) 一种基于全向环的三维全景扫描系统及方法
CN108458692B (zh) 一种近距离三维姿态测量方法
WO2022078437A1 (zh) 一种移动物体之间的三维处理设备及方法
CN112257535B (zh) 一种躲避物体的三维匹配的设备及方法
CN112017244A (zh) 一种高精度平面物体定位方法及装置

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