具有等角分辨率的主动式三维立体全景视觉传感器

摘要

一种具有等角分辨率的主动式三维立体全景视觉传感器，包括具有平均角分辨率的全景视觉传感器、彩色全景投影光源以及用于对全方位图像进行三维立体摄像测量的微处理器，具有平均角分辨率的全景视觉传感器与所述彩色全景投影光源配置在同一根轴心线上，全景投影光源由多组具有不同发光中心波长的超高亮度LED按照具有单一发射中心点进行组合构成，能为具有等角分辨率的全景视觉传感器提供一种主动全景结构光源；将彩色全景投影光源和具有等角分辨率的全景视觉传感器结合，在成像平面上就能获得与实际物体一一对应的景物深度和色彩对应图。本发明能够减少计算、快速完成测量、实时性好、实用性强、鲁棒性高的、具有平均角分辨率。

主权项

1、一种具有平均角分辨率的主动式三维立体全景视觉传感器，其特征在于：所述主动式三维立体全景视觉传感器包括具有平均角分辨率的全景视觉传感器、彩色全景投影光源以及用于对全方位图像进行三维立体摄像测量的微处理器，所述具有平均角分辨率的全景视觉传感器与所述彩色全景投影光源配置在同一根轴心线上；所述具有平均角分辨率的全景视觉传感器包括摄像单元、透明半圆形外罩、上盖、二次折反射镜面、一次折反射镜面；所述的一次折反射镜面固定在所述的上盖上，所述的二次折反射镜面固定在所述的透明半圆形外罩的下部，所述的透明半圆形外罩与所述的上盖固定连接，所述的摄像单元固定在所述的上盖上，所述的摄像单元的镜头朝向所述的一次折反射镜面上的小孔，所述的摄像单元的镜头处在所述的一次折反射镜面的视点上，所述具有平均角分辨率的全景视觉传感器中的所述的摄像单元的输出与所述微处理器连接；所述彩色全景投影光源包括圆球面体基板和多组具有不同发光中心波长的超高亮度LED；所述彩色全景投影光源和所述的具有平均角分辨率的全景视觉传感器通过连接件连接；所述的微处理器中包括：彩色全景投影光源控制单元，用于控制彩色全景投影光源发出全彩色全景结构光，在彩色全景投影光源控制单元使彩色全景投影光源的供电电源处于ON状态时，在全景视觉传感器的成像单元中直接获得空间某物点的深度和方位角度信息；在彩色全景投影光源控制单元使彩色全景投影光源的供电电源处于OFF状态时，在全景视觉传感器的成像单元中直接获得空间某物点的实际色彩信息；实际彩色全景投影光源的供电电源开关控制采用电子开关来实现；视频图像读取模块，用于读取全景视觉传感器的视频图像，并保存在所述的存储设备中，其输出与所述的空间信息计算模块连接；在彩色全景投影光源的供电电源处于ON状态时所读取的全景视频图像中的各像素色彩带有某物点的深度和方位角度信息；在彩色全景投影光源的供电电源处于OFF状态时所读取的全景视频图像中的各像素色彩带有某物点的实际色彩信息；根据具有平均角分辨率的二次折反射的成像原理计算成像平面上的P(x，y)的入射角αo，通过投射角αp、入射角αo以及彩色全景投影光源的中心点和具有平均角分辨率的全景视觉传感器的视点Om之间的距离得到空间物点的深度信息；空间信息计算模块，用于计算空间上的物点到立体视觉测量装置中心点的距离及入射角，分别计算空间物点与具有平均角分辨率的全景视觉传感器的视点Om的距离R1、空间物点与彩色全景投影光源的中心点Op的距离R2、空间物点与中央眼的距离R以及空间物点的入射角φ；其输出与三维图像重构模块连接；三维图像重构模块，用于将在全景视觉传感器中所获取的全景图像进行柱状展开运算，展开图中横坐标表示方位角，纵坐标表示入射角；在展开全方位图像时需要将该中心部分的图像单独分离出来，然后对全方位图像进行展开，展开算法中水平方向的计算步长为，Δβ＝2π/l，式中1为水平展开幅度；垂直方向的计算步长为Δm＝(αo-max-αo-min)/m；式中，αo-max为全景原图最大有效半径Rmax对应的场景光线入射角，αo-min为全景原图最小有效半径Rmin对应的场景光线入射角；与用极坐标表示的全景原图中的原像点A(α0，β)对应的球面展开方式中的A点坐标分别为：x＝β/Δβ，y＝(αo-αo-min)/Δm (11)式中：Δβ为水平方向的计算步长，β为方位角，Δm为垂直方向的计算步长，αo全景原图有效半径R对应的场景光线入射角，αo-min为全景原图最小有效半径Rmin对应的场景光线入射角；在对全景图像进行柱状展开时，针对彩色全景投影光源的电源处于ON/OFF两种状态会产生两种不同的柱状展开图；当彩色全景投影光源的供电电源处于ON的状态时，在柱状展开图上带有全景彩色结构光所照射全景视频图像；当彩色全景投影光源的供电电源处于OFF的状态时，在柱状展开图上自然光所投射的全景视频图像。