CN202145259U - 一种双镜头单图像传感器的双目立体视觉成像装置 - Google Patents

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王洋
于晓洋
于双
吴海滨
于舒春
陈德运
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本实用新型提供了一种双镜头单图像传感器的双目立体视觉成像装置。它包括机架、镜头旋转架、可变光阑、杆头、等腰反射棱镜、棱镜旋转架、连架杆、成像传感器旋转架、成像传感器、连杆和光阑控制系统，棱镜旋转架和成像传感器旋转架底端的杆头连接构成平面四杆机构；镜头旋转架上安装有像镜头，棱镜旋转架上安装等腰反射棱镜，成像传感器旋转架上安装成像传感器。本实用新型能够大大提高匹配点的搜索速度，在成像范围内两次成像，克服了背景多次成像对立体图像对的干扰，减少立体图像对的预处理时间，因此本实用新型可以用于大视场，复杂背景下的双目成像。现有工艺水平完全可以满足本实用新型所需的光栅、机械装置和电气设备的生产加工要求。

Description

一种双镜头单图像传感器的双目立体视觉成像装置
(一)技术领域
本实用新型涉及三维成像领域，具体涉及一种利用双光学成像镜头和单图像传感器的双目立体视觉成像装置。
(二)背景技术
目前，我国已有部分关于立体视觉传感器的专利。在这些专利文献中，相当一部分是以产生立体视觉效果为目的。例如，87215166“空间立体视觉装置”和03102373“利用平面镜构成立体图像的观看装置”，都不适用于视觉的在线检测。还有一部分是用于三维信息检测的，例如：授予中国科学院沈阳自动化研究所的专利99223712公开的“可车载的全方位视觉传感器”，采用半球面反射镜来实现全方位景象观察；授予日本发那科株式会社的中国专利200510087365公开的“机器人系统中再校准三维视觉传感器的方法和设备”，通过机器人以一个或更多的相对位置关系安置视觉传感器和测量目标获取机器人和测量目标的位置信息；授予中国科学院沈阳自动化研究所的专利200520088911公开的“全向立体视觉成像装置”；授予天津大学的专利200410072699公开的“双目立体结构多功能视觉传感器等众多立体视觉传感器”，发表在2006年4月传感技术学报的“单目立体视觉传感器的优化设计及精度分析”和发表在2008年9月计算机工程的“彩色镜像图像的立体匹配方法”，授予东华大学的中国专利200610147559.2公开的“一种单目立体视觉传感器”。
以上所公开的专利文献，均具有一个共同的特点，即都是利用双目立体视觉进行匹配，其计算搜索工作量大，很难用于视觉控制；还有的是利用三个或更多视觉传感器，因而，不仅增加了检测系统的成本，更增加了系统控制的复杂性；或在CCD传感器上成两幅或4幅目标图像，背景多次成像，仅能针对背景单一的条件进行。
(三)发明内容
本实用新型的目的在于提供一种在成像中充分利用的CCD像面的范围，拓展了成像范围，装置满足极线约束条件，提高匹配点的搜索速度，在成像范围内两次成像，可以用于大视场，复杂背景下的双镜头单图像传感器的双目立体视觉成像装置。
本实用新型的目的是这样实现的：它包括机架1、镜头旋转架2、可变光阑4、杆头5、等腰反射棱镜6、棱镜旋转架7、连架杆8、成像传感器旋转架9、成像传感器10、连杆11和光阑控制系统12，机架1、连架杆8、连杆11分别安装在镜头旋转架2上，棱镜旋转架7和成像传感器旋转架9底端的杆头5连接构成平面四杆机构；镜头旋转架上安装有像镜头3，棱镜旋转架7上安装等腰反射棱镜6，成像传感器旋转架9上安装成像传感器10，可变光阑4设置于成像镜头3内部，光阑控制系统12控制可变光阑4的孔径的大小及开闭状态。
本实用新型还有这样一些技术特征：
1、所述的镜头旋转架2包括两个镜头旋转架。
本实用新型具有以下有益效果：
1、成像中充分利用的成像传感器像面的范围，拓展了成像范围；
2、在成像范围相同的情况下，由于全部成像传感器的像素均参与成像，所以成像范围内采样密度大为增加；
3、采用单成像传感器，降低了对图像采集卡和计算机图像处理系统的要求，具备很高的性价比；
4、由于是同一成像传感器，原理上不需要对立体图像对进行极线校正，装置满足极线约束条件，大大提高匹配点的搜索速度
5、在成像范围内两次成像，克服了背景多次成像对立体图像对的干扰，减少立体图像对的预处理时间，因此本实用新型可以用于大视场，复杂背景下的双目成像。
(四)附图说明
图1为本实用新型的示意图；
图2为本实用新型左侧可变光阑闭合时成像光路原理图；
图3为本实用新型右侧可变光阑闭合时成像光路原理图。
(五)具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明：
结合图2和图3，本实施例包括机架1，镜头旋转架2，成像镜头3，可变光阑4，杆头5，等腰反射棱镜6，棱镜旋转架7，连架杆8，成像传感器旋转架9，成像传感器10，连杆11，光阑控制系统12。各部件的连接关系是：机架1，连架杆8，连杆11和分别安装在镜头旋转架2，棱镜旋转架7和成像传感器旋转架9的底端的杆头5连接，构成平面四杆机构；两个镜头旋转架2上分别安装成像镜头3，棱镜旋转架7上安装等腰反射棱镜6，成像传感器旋转架9上安装成像传感器10，可变光阑4位于成像镜头3内部，由光阑控制系统12控制可变光阑4的孔径的大小及开闭状态。
光阑控制系统12根据成像传感器10的数据读取时间，控制左右连个可变光阑4的开闭状态。物体上的物点向空间均匀反射光强，当左侧可变光阑4闭合时，物点发出的光线，经过成像镜头3，可变光阑4，成像于成像传感器10，由成像传感器的采样电路及存储芯片保存为传统双目立体成像中的右图像。下一个时刻，右侧可变光阑4闭合时，如图3所示，物点发出的光线，经过成像镜头3，可变光阑4，由等腰反射棱镜6将光路转折，指向成像传感器10，并将物点成像于成像传感器10，由成像传感器的采样电路及存储芯片保存为传统双目立体成像中的左图像，与上一时刻记录的有图像共同工程立体图像对，利用已有的立体匹配方法可以获取立体图像。
本实用新型成像中充分利用的成像传感器像面的范围，拓展了成像范围，同时在成像范围相同的情况下，由于全部成像传感器的像素均参与成像，所以成像范围内采样密度大为增加。由于是同一成像传感器，原理上不需要对立体图像对进行极线校正，装置满足极线约束条件，大大提高匹配点的搜索速度，在成像范围内两次成像，克服了背景多次成像对立体图像对的干扰，减少立体图像对的预处理时间，因此本实用新型可以用于大视场，复杂背景下的双目成像。现有工艺水平完全可以满足本实用新型所需的光栅、机械装置和电气设备的生产加工要求。

Claims (2)

1.一种双镜头单图像传感器的双目立体视觉成像装置，其特征在于它包括机架、镜头旋转架、可变光阑、杆头、等腰反射棱镜、棱镜旋转架、连架杆、成像传感器旋转架、成像传感器、连杆和光阑控制系统，机架、连架杆、连杆分别安装在镜头旋转架上，棱镜旋转架和成像传感器旋转架底端的杆头连接构成平面四杆机构；镜头旋转架上安装有像镜头，棱镜旋转架上安装等腰反射棱镜，成像传感器旋转架上安装成像传感器，可变光阑设置于成像镜头内部，光阑控制系统控制可变光阑的孔径的大小及开闭状态。
2.根据权利要求1所述的一种双镜头单图像传感器的双目立体视觉成像装置，其特征在于所述的镜头旋转架包括两个镜头旋转架。
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CN102447827A (zh) * 2011-12-15 2012-05-09 深圳桑菲消费通信有限公司 一种摄像头模组及其使用方法
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CN109654392A (zh) * 2017-01-11 2019-04-19 哈尔滨理工大学 第一遮挡板和具有第一遮挡板的鼻孔照明装置

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