CN206348459U - 基于多传感器融合的三维视觉传感装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于多传感器融合的三维视觉传感装置，其包括控制中心以及分别与该控制中心连接的激光发射器、激光接收器、激光摄像头、视频摄像头，其中，所述激光发射器按照激光光路的顺序依次设有激光光源、准直整形器、扫描镜，且所述激光光源、准直整形器、扫描镜均对应设置在准直板上，使得激光光路稳定准直，所述激光发射器的发射窗口设有广角出射透镜，所述激光接收器的接收窗口设有广角接收透镜，本实用新型通过将激光发射器、扫描镜、激光接收器、激光摄像头、视频摄像头整合在同一个装置中并进行合理布局，使得各种传感数据能够更加精准融合，使得本实用新型的三维视觉传感装置的三维数据实时性更好、准确性更高。
Description
技术领域
本实用新型涉及图像处理技术领域，特别是一种基于多传感器融合的三维视觉传感装置。
背景技术
激光雷达传感器用来测量外部环境的位置和距离，通过时间顺序的数据，可以计算物体的速度。激光雷达传感器经常应用于汽车先进辅助驾驶，自动驾驶，三维测绘等需要准确物体位置或者速度的应用。视频摄像头所获取的视频数据仅具有像素的色彩和灰度信息，没有被摄物体的距离信息。
因此，为了提高检测的准确性，可通过激光雷达传感器及视频摄像头互补感测。但现有技术只是单纯的将激光雷达传感器的激光雷达数据与视频摄像头的视频数据进行合并，无法实现对数据进行精准融合。
实用新型内容
本实用新型为解决上述问题，提供了一种基于多传感器融合的三维视觉传感装置，通过将激光发射器、扫描镜、激光接收器、激光摄像头、视频摄像头整合在同一个装置中并进行合理布局，使得各种传感数据能够更加精准融合。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种基于多传感器融合的三维视觉传感装置，其包括控制中心(50)以及分别与该控制中心(50)连接的激光发射器(10)、激光接收器(20)、激光摄像头(30)、视频摄像头(40)，其中，所述激光发射器(10)按照激光光路的顺序依次设有激光光源(11)、准直整形器(12)、扫描镜(14)，且所述激光光源(11)、准直整形器(12)、扫描镜(14)均对应设置在准直板(60)上，使得激光光路稳定准直，所述激光发射器(10)的发射窗口设有广角出射透镜(15)，所述激光接收器(20)的接收窗口设有广角接收透镜(21)。
优选的，所述激光光源(11)包括一个以上的激光管(11)，所述激光管(11)的发射端与所述准直整形器(12)的入射端紧密配合。
优选的，所述准直板(60)的一侧纵向设置有固定板(61)，各个激光管(11)的固定端分别嵌设在所述固定板(61)。
优选的，所述准直整形器(12)和所述扫描镜(14)之间还设有合束器(13)，该合束器(13)内还附设有反射镜，所述合束器(13)根据所述激光光源(11)与所述扫描镜(14)的相对位置关系对激光束进行合束或者反射。
优选的，所述激光摄像头的前端设有与所述激光发射器(10)的波段相匹配的激光滤光片。
优选的，还包括第一电路板(70)和第二电路板(80)，所述激光发射器(10)设置在第一电路板(70)上，所述激光接收器(20)设置在第二电路板(80)上，或者，所述激光发射器(10)和所述激光接收器(20)均设置在第一电路板(70)上，第一电路板(70)与第二电路板(80)电连接。
本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型通过将激光发射器、扫描镜、激光接收器、激光摄像头、视频摄像头整合在同一个装置中并进行合理布局，通过对各个传感器进行出厂标定或动态标定，使得各种传感数据能够更加精准融合，使得本实用新型的三维视觉传感装置的三维数据实时性更好、准确性更高；
(2)本实用新型的激光光源、准直整形器、扫描镜均对应设置在准直板上，使得激光光路稳定准直，从而使得激光束的光斑清晰、发散度低、准直性好；
(3)本实用新型的激光发射器的发射窗口设有广角出射透镜，从而增大探测范围，减小探测盲区，并且，所述激光接收器的接收窗口设有广角接收透镜，从而扩大激光接收角度和接收范围，通过二者的配合能够提高激光点云数据的检测效率；
(4)本实用新型包括第一电路板和第二电路板，组装更方便。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型一种基于多传感器融合的三维视觉传感装置的框架结构示意图；
图2为本实用新型一种基于多传感器融合的三维视觉传感装置的立体结构示意图；
图3为本实用新型一种基于多传感器融合的三维视觉传感装置的内部结构示意图；
图4为本实用新型一种基于多传感器融合的三维视觉传感装置的俯视结构示意图；
其中，
10-激光发射器；11-激光管(激光光源)；12-准直整形器；13-合束器；14-扫描镜；15-广角出射透镜；
20-激光接收器；21-广角接收透镜；
30-激光摄像头；40-视频摄像头；50-控制中心；
60-准直板；61-固定板；
70-第一电路板；80-第二电路板。
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图及实施例对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1至图4所示，本实用新型的一种基于多传感器融合的三维视觉传感装置，其包括控制中心50以及分别与该控制中心50连接的激光发射器10、激光接收器20、激光摄像头30、视频摄像头40，其中，所述激光发射器10按照激光光路的顺序依次设有激光光源11、准直整形器12、扫描镜14，且所述激光光源11、准直整形器12、扫描镜14均对应设置在准直板60上，使得激光光路稳定准直，所述激光发射器10的发射窗口设有广角出射透镜15，所述激光接收器20的接收窗口设有广角接收透镜21。
本实施例中，所述激光光源11包括一个以上的激光管11，本实施例采用半导体激光管。所述激光管11的发射端与所述准直整形器12的入射端紧密配合，即，激光管11的输出光束面与准直整形器的入射光束面紧密配合。所述准直板60的一侧纵向设置有固定板61，各个激光管11的固定端分别嵌设在所述固定板61，在固定板61上开设一方形槽，将激光管11嵌入该方形槽中进行固定。每个激光管11对应设置一个准直整形器12。并且，所述准直整形器12和所述扫描镜14之间还设有合束器13，该合束器13内还附设有反射镜，所述合束器13根据所述激光光源11与所述扫描镜14的相对位置关系对激光束进行合束或者反射。所述准直整形器12水平布置在所述准直板60上，根据所述准直整形器12与扫描镜14之间的相对位置关系，设置一个以上的合束器13对激光束进行合束或者反射。
本实施例中，所述激光摄像头的前端设有与所述激光发射器10的波段相匹配的激光滤光片，即，可通过在普通的视频摄像头的前端增设可让激光透过的激光滤光片形成所述激光摄像头，在不需要执行标定任务时，所述激光摄像头可转换为普通摄像头并执行拍摄任务；本实施例中，采用具有专用的与激光发射器相匹配的激光工作波段的摄像头并在该摄像头的前端增设可让激光透过的激光滤光片形成所述激光摄像头，从而提高所述激光摄像头的识别准确性。
本实施例中，还包括第一电路板70和第二电路板80，所述激光发射器10设置在第一电路板70上，所述激光接收器20设置在第二电路板80上，第一电路板70与第二电路板80电连接；或者，所述激光发射器10和所述激光接收器20均设置在第一电路板70上；所述激光摄像头30和所述视频摄像头40设置在第二电路板80上；并且，所述第一电路板70与所述第二电路板80前后平行设置，其中，所述激光管11的管脚垂直折弯焊接在所述第一电路板70上。从而使得组装更方便。
本实用新型的三维视觉传感装置的工作原理简述如下：
1.通过激光发射器10进行发射激光束并对被测区域进行激光扫描；
2.通过激光接收器20进行接收所述被测区域反射的激光信号，生成点云数据；
3.激光摄像头30根据所述被测区域反射的激光信号进行获取所述被测区域的激光图像数据；
4.通过视频摄像头40进行采集所述被测区域的视频数据；
5.将所述点云数据、激光图像数据、视频数据传送至控制中心50；
5.对所述激光接收器20的点云数据和所述激光摄像头30的激光图像数据进行标定：根据激光光点在所述激光摄像头的激光图像数据中的位置进行计算坐标转换参数，并根据该坐标转换参数将所述点云数据投影至所述激光摄像头的激光图像数据，得到所述激光接收器20与所述激光摄像头30之间的第一转换矩阵；
6.对所述激光摄像头30的激光图像数据和所述视频摄像头40的视频数据进行标定：根据所述激光摄像头30和所述视频摄像头40的相对位置关系进行计算坐标转换参数，并根据该坐标转换参数将所述激光摄像头获取的激光图像数据投影至所述视频摄像头的视频数据，得到所述激光摄像头30和所述视频摄像头40之间的第二转换矩阵；
7.将所述激光接收器20与所述激光摄像头30之间的第一转换矩阵进一步投影至所述激光摄像头30和所述视频摄像头40之间的第二转换矩阵，实现所述激光接收器20到所述视频摄像头40的融合标定；
8.根据融合标定结果进行计算三维视觉传感数据。
需要说明的是，本实用新型中，所述激光发射器10与所述激光接收器相对设置，并平行设置在装置的最上方，使得光学性能更好。所述激光摄像头与所述视频摄像头的安装位置可根据需要进行布置，并不局限于图2中所示的位置布置关系。
上述说明示出并描述了本实用新型的优选实施例，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于多传感器融合的三维视觉传感装置，其特征在于，包括控制中心(50)以及分别与该控制中心(50)连接的激光发射器(10)、激光接收器(20)、激光摄像头(30)、视频摄像头(40)，其中，所述激光发射器(10)按照激光光路的顺序依次设有激光光源(11)、准直整形器(12)、扫描镜(14)，且所述激光光源(11)、准直整形器(12)、扫描镜(14)均对应设置在准直板(60)上，使得激光光路稳定准直，所述激光发射器(10)的发射窗口设有广角出射透镜(15)，所述激光接收器(20)的接收窗口设有广角接收透镜(21)。
2.根据权利要求1所述的一种基于多传感器融合的三维视觉传感装置，其特征在于：所述激光光源(11)包括一个以上的激光管(11)，所述激光管(11)的发射端与所述准直整形器(12)的入射端紧密配合。
3.根据权利要求2所述的一种基于多传感器融合的三维视觉传感装置，其特征在于：所述准直板(60)的一侧纵向设置有固定板(61)，各个激光管(11)的固定端分别嵌设在所述固定板(61)。
4.根据权利要求1所述的一种基于多传感器融合的三维视觉传感装置，其特征在于：所述准直整形器(12)和所述扫描镜(14)之间还设有合束器(13)，该合束器(13)内还附设有反射镜，所述合束器(13)根据所述激光光源(11)与所述扫描镜(14)的相对位置关系对激光束进行合束或者反射。
5.根据权利要求1所述的一种基于多传感器融合的三维视觉传感装置，其特征在于：所述激光摄像头的前端设有与所述激光发射器(10)的波段相匹配的激光滤光片。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种基于多传感器融合的三维视觉传感装置，其特征在于：还包括第一电路板(70)和第二电路板(80)，所述激光发射器(10)设置在第一电路板(70)上，所述激光接收器(20)设置在第二电路板(80)上，或者，所述激光发射器(10)和所述激光接收器(20)均设置在第一电路板(70)上，第一电路板(70)与第二电路板(80)电连接。
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2016
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