被动式三维成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种被动式三维成像装置，包括：光信号采集模块，用于采集来自场景与目标的不同谱段的光信号；光电传感模块，用于基于不同谱段的光信号生成多帧二维图像；处理器模块，用于基于所述多帧二维图像获取所述被动式三维成像装置的位姿信息，并基于所述位姿信息与多帧所述二维图像生成三维图像。本发明专利技术采用可采集不同谱段光信号的光信号采集模块，使被动式三维成像装置达到全天时工作的特点；使用互相适配的各模块组成被动式三维成像装置，提高了集成度，降低了成本，使被动式三维成像装置能够广泛的应用，且通过被动式三维成像装置中的离散点标定模块可对原始深度图进行标定优化，增强了三维成像的精度。增强了三维成像的精度。增强了三维成像的精度。

【技术实现步骤摘要】
被动式三维成像装置


[0001]本专利技术涉及三维成像
，尤其涉及一种被动式三维成像装置。

技术介绍

[0002]目前，三维成像技术在无人驾驶、机器人导航、航空航天、地形测绘等领域都有迫切需求。传统的光电成像设备仅具有二维成像和单点激光测距能力。现有三维成像方法主要分为主动式三维成像方法和被动式三维成像方法。
[0003]主动式三维成像方法又分为基于直接ToF(飞行时间)的三维成像方法和基于间接飞行时间的三维成像方法。主动式三维成像设备具有隐蔽性差、集成度低、功耗大、成本高等缺点，从而限制了其推广应用。
[0004]被动式三维成像方法是基于二维图像信息解算获得深度信息，从而实现三维成像。但现有被动式三维成像设备具有集成度低、成本高、作用距离近、精度低等缺点，也难以广泛应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种被动式三维成像装置，用以至少解决现有技术中被动式三维成像设备精度低的问题。
[0006]根据本专利技术实施例中的被动式三维成像装置，包括：
[0007]光信号采集模块，用于采集来自场景与目标的不同谱段的光信号；
[0008]光电传感模块，用于基于所述不同谱段的光信号生成多帧二维图像；
[0009]处理器模块，用于基于所述多帧二维图像获取所述被动式三维成像装置的位姿信息，并基于所述位姿信息与所述多帧二维图像生成三维图像。
[0010]根据本专利技术的一些实施例，所述光信号采集模块为单孔径宽谱段光学系统，所述单孔径宽谱段光学系统的焦距可调。
[0011]根据本专利技术的一些实施例，所述光电传感模块的工作谱段至少包括可见光谱段，所述可见光谱段的像元间距为6μm
×
6μm、有效像素数为1280
×
1024，图像频帧为25HZ。
[0012]根据本专利技术的一些实施例，所述光电传感模块工作谱段至少包括红外谱段，所述红外光谱段的像元间距为12μm
×
12μm、有效像素数640
×
512，图像频帧为25HZ。
[0013]根据本专利技术的一些实施例，所述处理器模块用于：
[0014]基于所述多帧二维图像，采用视觉同步定位与建图方法，获得所述位姿信息与场景的稀疏点云；
[0015]将所述位姿信息与所述稀疏点云作为基于深度学习的多帧深度估计方法的优化输入，获得场景的原始深度图；
[0016]根据所述原始深度图选取不同距离上的多个离散点，并通过离散点标定模块获取离散点距离信息，以对所述原始深度图进行标定，获得场景的深度图，生成场景的三维图像。
[0017]根据本专利技术的一些实施例，所述离散点标定模块的发射光源根据所述离散点的位姿进行指向控制。
[0018]在本专利技术的技术方案中，采用可采集不同谱段光信号的光信号采集模块，光信号采集模块、光电传感模块可以采集和接收从可见光到长波红外光等不同频率谱段的光信号，如此设计使被动式三维成像装置可以在日间、夜间等不同光照情况下对光信号进行采集，从而达到全天时工作的特点，使被动式三维成像装置能够广泛的应用；将光信号采集模块、光电传感模块、处理器模块集成一体组成被动式三维成像装置，提高了被动式三维成像装置的集成度，避免了现有三维成像设备为达成在全天候工作还需要增加购买其他设备配合，从而降低了成本；且被动式三维成像装置可对获取的场景原始深度图进行离散点标定，进而大幅度提高了三维成像的精度。
[0019]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0020]通过阅读下文实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。在附图中：
[0021]图1是本专利技术实施例中被动式三维成像装置结构示意图；
[0022]图2是本专利技术实施例中被动式三维成像装置结构示意图；
[0023]图3是本专利技术实施例中被动式三维成像装置的工作流程示意图；
[0024]图4是本专利技术实施例中被动式三维成像装置的信号流程示意图。
具体实施方式
[0025]下面将参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施例。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0026]本专利技术提出一种被动式三维成像装置，包括：
[0027]光信号采集模块，用于采集来自场景与目标的不同谱段的光信号；
[0028]光电传感模块，用于基于所述不同谱段的光信号生成多帧二维图像；
[0029]处理器模块，用于基于所述多帧二维图像获取所述被动式三维成像装置的位姿信息，并基于所述位姿信息与多帧所述二维图像生成三维图像。
[0030]当然，本实施例中的被动式三维成像装置也可以根据实际情况只针对场景与目标的某单一谱段光信号进行采集，并基于该单一谱段的光信号生成对应谱段的多帧二维图像，从而结合单一谱段的二维图像与位姿信息生成三维图像。
[0031]在本专利技术实施例的技术方案中，采用可采集不同谱段光信号的光信号采集模块，光信号采集模块、光电传感模块可以覆盖从可见光到长波红外光等不同频率谱段的光，如此设计使被动式三维成像装置可以在日间、夜间等不同光照情况下对光信号进行采集，从
而达到全天时工作的特点，使被动式三维成像装置能够广泛的应用；将光信号采集模块、光电传感模块、处理器模块集成一体组成被动式三维成像装置，提高了被动式三维成像装置的集成度，避免了现有三维成像设备为达成在全天候、自动化工作还需要增加购买其他设备配合，从而降低了成本；且被动式三维成像装置可对获取的场景原始深度图进行离散点标定，进而大幅度提高了三维成像的精度。
[0032]在上述实施例的基础上，进一步提出各变型实施例，在此需要说明的是，为了使描述简要，在各变型实施例中仅描述与上述实施例的不同之处。
[0033]根据本专利技术的一些实施例，所述光信号采集模块为单孔径宽谱段光学系统，采集的不同谱段的光信号在单孔径宽谱段光学系统内部经过多次透射和反射后聚焦到光电传感模块，使得多谱段光信号共焦面成像。通过光信号在单孔径宽谱段光学系统内部经过多次透射和反射，实现了光路的压缩和折叠，使得被动式三维成像装置具有结构简单易集成的优点。所述单孔径宽谱段光学系统的焦距可调。通过调整单孔径宽谱段光学系统的焦距，被动三维成像装置可以获得不同距离下全视场场景的深度信息，并可以基于深度信息获取包括但不限于关于场景的三维图像等信息，使得单孔径宽谱段光学系统具有可探测距离远的特点。
[0034]根据本专利技术的一些实施例，所述光电传感模块是单片多谱光电传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种被动式三维成像装置，其特征在于，包括：光信号采集模块，用于采集来自场景与目标的不同谱段的光信号；光电传感模块，用于基于所述不同谱段的光信号生成多帧二维图像；处理器模块，用于基于所述多帧二维图像获取所述被动式三维成像装置的位姿信息，并基于所述位姿信息与所述多帧二维图像生成三维图像。2.如权利要求1所述的被动式三维成像装置，其特征在于，所述光信号采集模块为单孔径宽谱段光学系统，所述单孔径宽谱段光学系统的焦距可调。3.如权利要求1所述的被动式三维成像装置，其特征在于，所述光电传感模块工作谱段至少包括可见光谱段，所述可见光谱段的像元间距为6μm
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6μm、有效像素数为1280
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1024，图像频帧为25HZ。4.如权利要求1所述的被动式三维成像装置，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鑫，蔡文靖，杨加强，王岳，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十一研究所，
类型：发明
国别省市：