一種全向視覺(jué)傳感系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種全向視覺(jué)傳感系統(tǒng)，其組成主要包括：全向視覺(jué)傳感器（1）、CCD攝像機(jī)（2）、DSP數(shù)字圖像處理系統(tǒng)（3）。環(huán)境信息（光線）首先遇到全向視覺(jué)傳感器，在全向視覺(jué)傳感器鏡面發(fā)生了反射，其反射光線的走向與全向視覺(jué)傳感器的外形密切相關(guān)，本系統(tǒng)采用的是雙曲線旋轉(zhuǎn)體的全向視覺(jué)傳感器，則光線會(huì)射向雙曲線的另一個(gè)焦點(diǎn)，而攝像機(jī)的光心恰好處于雙曲線的另一個(gè)焦點(diǎn)位置（全向視覺(jué)傳感器與攝像機(jī)相對(duì)位置是通過(guò)鏡架的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)的），由此外界的景物就在攝像機(jī)上成像，解決了現(xiàn)存技術(shù)定位不準(zhǔn)確、目標(biāo)識(shí)別困難的難題。
【專利說(shuō)明】一種全向視覺(jué)傳感系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種視覺(jué)傳感系統(tǒng)，具體的說(shuō)就是應(yīng)用移動(dòng)機(jī)器人的全向視覺(jué)傳感系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)是最有效的傳感器之一。提供了關(guān)于環(huán)境足夠的信息，用于定位、識(shí)別等，是一種非接觸測(cè)量方法。機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)也是最復(fù)雜的傳感器之一。人們對(duì)于生物視覺(jué)系統(tǒng)了解仍然甚少，采用機(jī)器人視覺(jué)的應(yīng)用系統(tǒng)性能有時(shí)不能令人滿意。但在工業(yè)應(yīng)用中近年來(lái)有很多成功的示例，主要在視覺(jué)環(huán)境簡(jiǎn)單、針對(duì)某一環(huán)境定制應(yīng)用的情況下，如傳送帶上工件的定位。所以機(jī)器視覺(jué)是一個(gè)研究非?；钴S、變化很快的領(lǐng)域，而且缺乏通用的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用于移動(dòng)機(jī)器人的全向視覺(jué)傳感系統(tǒng)，其中全向視覺(jué)傳感器由兩部分組成:玻璃部分和金屬部分。玻璃部分主要是由全向視覺(jué)傳感器的工作部分(雙曲面)和連接部分(用于連接雙曲面和金屬部分，是一個(gè)玻璃小圓柱臺(tái))。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種全向視覺(jué)傳感系統(tǒng)，其組成主要包括:全向視覺(jué)傳感器1、(XD攝像機(jī)2、DSP數(shù)字圖像處理系統(tǒng)3。
[0006]上述的一種全向視覺(jué)傳感系統(tǒng)，其特征在于所述的環(huán)境信息(光線)首先遇到全向視覺(jué)傳感器I，在全向視覺(jué)傳感器鏡面發(fā)生反射，其反射光線的走向與全向視覺(jué)傳感器的外形密切相關(guān)。
[0007]上述的一種全向視覺(jué)傳感系統(tǒng)，其特征在于所述的全向視覺(jué)傳感器I是雙曲線旋轉(zhuǎn)體的全向視覺(jué)傳感器，光線會(huì)射向雙曲線的另一個(gè)焦點(diǎn)，而攝像機(jī)的光心恰好處于雙曲線的另一個(gè)焦點(diǎn)位置，全向視覺(jué)傳感器與攝像機(jī)相對(duì)位置可通過(guò)鏡架的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)，由此外界的景物就會(huì)在攝像機(jī)上成像。
[0008]上述的一種全向視覺(jué)傳感系統(tǒng)，其特征在于所述的DSP數(shù)字圖像處理系統(tǒng)3將該圖像經(jīng)過(guò)SAA711AHZ(模數(shù)轉(zhuǎn)化)采集到數(shù)字圖像采集系統(tǒng)的SRAM中，DSP對(duì)該圖像再進(jìn)行圖像預(yù)處理、圖像的解算等存至SDRAM中，通過(guò)DSP數(shù)字圖像處理系統(tǒng)3的RS232 I/O口可以通過(guò)編程將處理過(guò)的圖像(SDRAM中的圖像)或原圖像(SRAM中的圖像)送到機(jī)器人(PC104)中，機(jī)器人(PC104)通過(guò)送入的圖像來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的定位、目標(biāo)的識(shí)別與跟蹤、避障、路徑規(guī)劃等操作。
[0009]工作原理是這樣的:
[0010]帶有反射鏡的全向攝像機(jī)，由凸面反射鏡和面向反射鏡的透視攝像機(jī)構(gòu)成。發(fā)自攝像機(jī)光線經(jīng)反射鏡反射，每條反射光線可以但不一定必須交于一點(diǎn)。其中反射光線不交于一點(diǎn)，其中反射光線、交于反射鏡的一個(gè)焦點(diǎn)，而另一個(gè)焦點(diǎn)位于無(wú)窮遠(yuǎn)處，因此需要正交投影攝像機(jī)才可獲得像。
[0011]反射鏡的形狀完全由入射光線和反射光線須與焦點(diǎn)和相交決定的。即雙曲線旋轉(zhuǎn)體和拋物線旋轉(zhuǎn)體。對(duì)于雙曲線旋轉(zhuǎn)體，它具有如下性質(zhì):所有通過(guò)焦點(diǎn)F的光線經(jīng)鏡面反射后都通過(guò)焦點(diǎn)，必須確保的唯一的點(diǎn)，即透視攝像機(jī)的投影中心必須與F重合。帶有拋物線旋轉(zhuǎn)體反射鏡的全向攝像機(jī)是帶有雙曲線旋轉(zhuǎn)體反射鏡的全向攝像機(jī)的特例，此時(shí)焦點(diǎn)F位于無(wú)窮遠(yuǎn)處。這意味著隨著透視攝像機(jī)的投影中心移動(dòng)到無(wú)窮遠(yuǎn)處透視投影成像變?yōu)槠叫型队俺上瘛?br> [0012]本發(fā)明能夠?yàn)橐苿?dòng)機(jī)器人提供足夠大的視野范圍，并能實(shí)現(xiàn)在線處理，提高了移動(dòng)機(jī)器人的活動(dòng)范圍。用于固定全向視覺(jué)傳感器和攝像機(jī)的鏡架具有通用性可以應(yīng)用在其他需要全景的領(lǐng)域，能夠進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的定位、目標(biāo)識(shí)別與跟蹤、路徑規(guī)劃。解決了現(xiàn)存技術(shù)定位不準(zhǔn)確、目標(biāo)識(shí)別困難的難題。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]一種全向視覺(jué)傳感系統(tǒng)，其組成主要包括:全向視覺(jué)傳感器1、(XD攝像機(jī)2、DSP數(shù)字圖像處理系統(tǒng)3。
[0015]所述的環(huán)境信息(光線)首先遇到全向視覺(jué)傳感器1，在全向視覺(jué)傳感器鏡面發(fā)生反射，其反射光線的走向與全向視覺(jué)傳感器的外形密切相關(guān)。
[0016]所述的全向視覺(jué)傳感器I是雙曲線旋轉(zhuǎn)體的全向視覺(jué)傳感器，光線會(huì)射向雙曲線的另一個(gè)焦點(diǎn)，而攝像機(jī)的光心恰好處于雙曲線的另一個(gè)焦點(diǎn)位置，全向視覺(jué)傳感器與攝像機(jī)相對(duì)位置可通過(guò)鏡架的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)，由此外界的景物就會(huì)在攝像機(jī)上成像。
[0017]所述的DSP數(shù)字圖像處理系統(tǒng)3將該圖像經(jīng)過(guò)SAA711AHZ(模數(shù)轉(zhuǎn)化)采集到數(shù)字圖像采集系統(tǒng)的SRAM中，DSP對(duì)該圖像再進(jìn)行圖像預(yù)處理、圖像的解算等存至SDRAM中，通過(guò)DSP數(shù)字圖像處理系統(tǒng)3的RS232 I/O 口可以通過(guò)編程將處理過(guò)的圖像(SDRAM中的圖像)或原圖像(SRAM中的圖像)送到機(jī)器人(PC104)中，機(jī)器人(PC104)通過(guò)送入的圖像來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的定位、目標(biāo)的識(shí)別與跟蹤、避障、路徑規(guī)劃等操作。
[0018]首先調(diào)整好攝像機(jī)的垂度，并且固定緊攝像機(jī)。也就是說(shuō)攝像機(jī)的光軸、光心已經(jīng)確定，下面把全向視覺(jué)傳感器的軸線調(diào)整到光軸上使它們共線，調(diào)整全向視覺(jué)傳感器在Z軸的位置使得雙曲線得另一個(gè)焦點(diǎn)與攝像機(jī)的光心共點(diǎn)。這個(gè)調(diào)整過(guò)程可分兩步來(lái)進(jìn)行，首先調(diào)整反射鏡在Z軸的位置其次再調(diào)整反射鏡在X軸、Y軸的位置。全向視覺(jué)傳感器是通過(guò)吊桿固定到橫桿上的。吊桿上端的M4螺桿上安裝兩個(gè)螺母，橫桿的上端和下端各一個(gè)，將這兩個(gè)螺母擰緊即可把全向視覺(jué)傳感器固定緊。在Z軸上的調(diào)節(jié)是通過(guò)兩個(gè)螺母的旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。全向視覺(jué)傳感器Z軸位置調(diào)整的任務(wù)再具體一點(diǎn)就是，把兩個(gè)螺母旋到適當(dāng)?shù)奈恢?。攝像機(jī)的光軸和光心已經(jīng)確定，全向視覺(jué)傳感器Z軸的位置已經(jīng)確定，之后在XOY平面內(nèi)將反射鏡的位置確定以達(dá)到共線和共點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種全向視覺(jué)傳感系統(tǒng)，其組成主要包括:全向視覺(jué)傳感器(1)、(XD攝像機(jī)(2)、DSP數(shù)字圖像處理系統(tǒng)(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全向視覺(jué)傳感系統(tǒng)，其特征在于所述的環(huán)境信息(光線)首先遇到全向視覺(jué)傳感器(I)，在全向視覺(jué)傳感器鏡面發(fā)生反射，其反射光線的走向與全向視覺(jué)傳感器的外形密切相關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全向視覺(jué)傳感系統(tǒng)，其特征在于所述的全向視覺(jué)傳感器(I)是雙曲線旋轉(zhuǎn)體的全向視覺(jué)傳感器，光線會(huì)射向雙曲線的另一個(gè)焦點(diǎn)，而攝像機(jī)的光心恰好處于雙曲線的另一個(gè)焦點(diǎn)位置，全向視覺(jué)傳感器與攝像機(jī)相對(duì)位置可通過(guò)鏡架的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)，由此外界的景物就會(huì)在攝像機(jī)上成像。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全向視覺(jué)傳感系統(tǒng)，其特征在于所述的DSP數(shù)字圖像處理系統(tǒng)(3)將該圖像經(jīng)過(guò)SAA711AHZ(模數(shù)轉(zhuǎn)化)采集到數(shù)字圖像采集系統(tǒng)的SRAM中，DSP對(duì)該圖像再進(jìn)行圖像預(yù)處理、圖像的解算等存至SDRAM中，通過(guò)DSP數(shù)字圖像處理系統(tǒng)(3)的RS232 I/O 口可以通過(guò)編程將處理過(guò)的圖像(SDRAM中的圖像)或原圖像(SRAM中的圖像)送到機(jī)器人(PC104)中，機(jī)器人(PC104)通過(guò)送入的圖像來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的定位、目標(biāo)的識(shí)別與跟蹤、避障、路徑規(guī)劃等操作。
【文檔編號(hào)】B25J13/08GK103846918SQ201210504429
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月30日
【發(fā)明者】吳坤朋 申請(qǐng)人:哈爾濱功成科技創(chuàng)業(yè)投資有限公司