可变光轴的立体视觉系统技术方案

公开一种可变光轴的立体视觉系统，包括左摄像机和右摄像机，具有相同的参数，焦距为f，光心间距为B，还包括与所述的左摄像机和右摄像机连接的处理器，所述的左摄像机设置在左旋转平台上，所述的左旋转平台的旋转中心与所述的左摄像机的光心重合；所述的右摄像机设置在右旋转平台上，所述的右旋转平台的旋转中心与所述的右摄像机的光心重合；所述的左旋转平台与右旋转平台在光轴相互平行的位置设置为初始位置，并在所述的处理器的控制下可进行反向同步旋转，旋转角度通过角度识别装置采集，所述的处理器设置可变光轴立体视觉算法。该方案在保证近距离物体测量精度的前提下，提高远距离物体的测量精度。

【技术实现步骤摘要】
可变光轴的立体视觉系统
本专利技术涉及一种可变光轴的立体视觉系统，属于计算机立体视觉领域。
技术介绍
立体视觉是计算机视觉领域的一个重要课题，是模拟双眼观察景物能分辨物体远近形态的感觉。目前的立体视觉是采用参数一致、光轴相互平行的两个摄像机，同步采集两幅图像进行匹配，从而得到视差，再根据焦距和光心距离计算出场景的深度信息。但是平行光轴的立体视觉系统存在一个弊端，对于远处物体的距离分辨能力弱。因为远处物体的视差很小，甚至由于离散过程导致视差为零，这样的计算结果就是一个非常大的值甚至是无法相除。而交叉光轴的立体视觉系统可以克服上述问题，但是同样会牺牲近处物体的测量精度。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述深度计算问题，提出可变光轴的立体视觉系统，将平行光轴的立体视觉和交叉光轴的立体视觉系统结合起来，兼顾近处物体和远处物体的测量精度。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：可变光轴的立体视觉系统，包括左摄像机和右摄像机，所述的左摄像机和右摄像机具有相同的参数，焦距为f，光心间距为B，还包括与所述的左摄像机和右摄像机连接的处理器，所述的左摄像机设置在左旋转平台上，所述的左旋转平台的旋转中心与所述的左摄像机的光心重合；所述的右摄像机设置在右旋转平台上，所述的右旋转平台的旋转中心与所述的右摄像机的光心重合；所述的左旋转平台与右旋转平台在光轴相互平行的位置设置为初始位置，并在所述的处理器的控制下可进行反向同步旋转，旋转角度通过角度识别装置采集，所述的角度识别装置与所述的处理器连接，所述的处理器设置可变光轴立体视觉算法。可选的，所述的左旋转平台和右旋转平台设置为相互啮合的齿轮盘。可选的，所述的角度识别装置设置为与所述的左旋转平台进行同轴安装的光电编码器。可选的，所述的角度识别装置设置为与所述的右旋转平台的旋转轴进行同轴安装的光电编码器。所述的可变光轴立体视觉算法包括以下步骤：(1)、在初始位置，所述的处理器同步采集所述的左摄像机和右摄像机拍摄的图像，得到图像P1L(i,j)和P1R(i,j)，进行图像匹配，并计算视差d1(i,j)，计算深度h1(i,j)=f·B/d1(i,j)；(2)、所述的处理器控制所述的左旋转平台和右旋转平台同步向内旋转角度θ；(3)、所述的处理器同步采集所述的左摄像机和右摄像机拍摄的图像，得到图像P2L(i,j)和P2R(i,j)，进行图像匹配，并计算视差d2(i,j)，计算深度h2(i,j)=f·B/(f·θ-d2(i,j))；(4)、进行数值融合，计算最终的深度h(i,j)：对于位置(i,j)，如果h1(i,j)<T1，则h(i,j)=h1(i,j)；如果h2(i,j)>T2，则h(i,j)=h2(i,j)；否则，h(i,j)=0.5·h1(i,j)+0.5·h2(i,j)，其中，T1为近距离参数，T2为远距离参数，T1<T2。本专利的有益效果主要表现在：实现近处物体深度的精确测量，同时也能保证远处物体深度的测量精度，并将近处物体和远处物体深度信息进行融合。附图说明图1是可变光轴的立体视觉系统示意图；图2是左旋转平台和右旋转平台示意图；图3是平行光轴计算示意图；图4是交叉光轴计算示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。参照图1-4，可变光轴的立体视觉系统，包括左摄像机1和右摄像机2，所述的左摄像机1和右摄像机2具有相同的参数，焦距为f，光心间距为B，所述的左摄像机的光心为OL，所述的右摄像机的光心为OR。还包括与所述的左摄像机1和右摄像机2连接的处理器。所述的左摄像机1设置在左旋转平台3上，所述的左旋转平台3的旋转中心与所述的左摄像机1的光心OL重合；所述的右摄像机2设置在右旋转平台4上，所述的右旋转平台4的旋转中心与所述的右摄像机2的光心OR重合。所述的左旋转平台3与右旋转平台4在光轴相互平行的位置设置为初始位置，并在所述的处理器的控制下可进行反向同步旋转。所述的左旋转平台3和右旋转平台4可以设置为相互啮合的齿轮。为了控制旋转角度，设置角度识别装置，所述的角度识别装置与所述的处理器连接。所述的角度识别装置设置为与所述的左旋转平台3进行同轴安装的光电编码器。也可以设置为与所述的右旋转平台4的旋转轴进行同轴安装的光电编码器，不影响专利的实施。所述的处理器设置可变光轴立体视觉算法，所述的可变光轴立体视觉算法包括以下步骤：(1)、在初始位置，所述的处理器同步采集所述的左摄像机1和右摄像机2拍摄的图像，得到图像P1L(i,j)和P1R(i,j)，进行图像匹配，并计算视差d1(i,j)，计算深度h1(i,j)=f·B/d1(i,j)；在初始位置，所述的左摄像机1和右摄像机2的光轴相互平行，因此得到视差d1(i,j)，可根据几何关系就可以计算出h1(i,j)=f·B/d1(i,j)。(2)、所述的处理器控制所述的左旋转平台3和右旋转平台4同步向内旋转角度θ；所述的左摄像机1和右摄像机2的光轴向内交叉θ，相交于点C，点C到光心OL或者OR的距离为L。(3)、所述的处理器同步采集所述的左摄像机1和右摄像机2拍摄的图像，得到图像P2L(i,j)和P2R(i,j)，进行图像匹配，并计算视差d2(i,j)，计算深度h2(i,j)=f·B/(f·θ-d2(i,j))；首先，对于所述的左摄像机1，根据成像的几何关系建立比例：xL/f=XL/hL然后，对于所述的右摄像机2，根据成像的几何关系建立比例：xR/f=XR/hR因为实际环境中的投影点到光心OL或者OR的距离，即深度于比较大，可以将hL与hR进行近似相等处理，合并表示为h2(i,j)，则：xL/f=XL/h2(i,j)，xR/f=XR/h2(i,j)两式相减得到：(xL-xR)/f=(XL-XR)/h2(i,j)将XL-XR近似为长度X，根据近似三角形原理，X=θ·(h2(i,j)-L)，并且B=θ·L，d2(i,j)=xL-xR带入上式得到：d2(i,j)/f=θ-B/h2(i,j)整理得到：B/h2(i,j)=(f·θ-d2(i,j))/f所以得到h2(i,j)=f·B/(f·θ-d2(i,j))。(4)、进行数值融合，计算最终的深度h(i,j)：对于位置(i,j)，如果h1(i,j)<T1，则h(i,j)=h1(i,j)；如果h2(i,j)>T2，则h(i,j)=h2(i,j)；否则，h(i,j)=0.5·h1(i,j)+0.5·h2(i,j)，其中，T1为近距离参数，T2为远距离参数，T1<T2。在步骤(4)中，每个点上有两个深度信息h1(i,j)和h2(i,j)。h1(i,j)是通过平行光轴的立体视觉系统计算得到的，因此对于近距离物体，精度较高，可作为最终的深度h(i,j)值；而h2(i,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.可变光轴的立体视觉系统，包括左摄像机和右摄像机，所述的左摄像机和右摄像机具有相同的参数，焦距为f，光心间距为B，还包括与所述的左摄像机和右摄像机连接的处理器，其特征在于：所述的左摄像机设置在左旋转平台上，所述的左旋转平台的旋转中心与所述的左摄像机的光心重合；所述的右摄像机设置在右旋转平台上，所述的右旋转平台的旋转中心与所述的右摄像机的光心重合；所述的左旋转平台与右旋转平台在光轴相互平行的位置设置为初始位置，并在所述的处理器的控制下可进行反向同步旋转，旋转角度通过角度识别装置采集，所述的角度识别装置与所述的处理器连接，所述的处理器设置可变光轴立体视觉算法。/n

【技术特征摘要】
1.可变光轴的立体视觉系统，包括左摄像机和右摄像机，所述的左摄像机和右摄像机具有相同的参数，焦距为f，光心间距为B，还包括与所述的左摄像机和右摄像机连接的处理器，其特征在于：所述的左摄像机设置在左旋转平台上，所述的左旋转平台的旋转中心与所述的左摄像机的光心重合；所述的右摄像机设置在右旋转平台上，所述的右旋转平台的旋转中心与所述的右摄像机的光心重合；所述的左旋转平台与右旋转平台在光轴相互平行的位置设置为初始位置，并在所述的处理器的控制下可进行反向同步旋转，旋转角度通过角度识别装置采集，所述的角度识别装置与所述的处理器连接，所述的处理器设置可变光轴立体视觉算法。


2.根据权利要求1所述的可变光轴的立体视觉系统，其特征是：所述的左旋转平台和右旋转平台设置为相互啮合的齿轮盘。


3.根据权利要求1所述的可变光轴的立体视觉系统，其特征是：所述的角度识别装置设置为与所述的左旋转平台进行同轴安装的光电编码器。


4.根据权利要求1所述的可变光轴的立体视觉系统，其特征是：所述的角度识别装置设置为与所述的右旋转平台的旋转轴进...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑜，
申请(专利权)人：杭州晶一智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33