[实用新型]一种小型机器人的单目视觉与双目视觉转换装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及机器人视觉技术领域，具体为一种小型机器人的单目视觉与双目视觉转换装置。

背景技术

机器视觉研究的目的是使机器具有通过二维图像信息来认知三维环境信息的能力，这种能力不仅使机器能感知三维环境中物体的几何信息(如形状、位置、姿态运动等)，而且能进一步对它们进行描述、存储、识别与理解。目前，机器视觉主要用以三维重建和距离计算。在视觉研究中，多分为单目立体视觉、双目和多目立体视觉，且目前多采用双目或单目相机。

单目视觉方法是使用一台摄像机进行三维重建的方法。常采用以下两个方法：1、通过单视点的单幅或多幅图像的二维特征推导出深度信息通常要求的条件比较理想化，实际应用情况不是很理想，重建效果也一般。2、通过多视点的多幅图像匹配不同图像中的相同特征点，利用这些匹配约束求取空间三维点坐标信息，从而实现三维重建，可以实现重建过程中的摄像机自标定，能够满足大规模场景三维重建的需求，且在图像资源丰富的情况下重建效果比较好;不足之处是运算量比较大，重建时间较长。

双目视觉方法是一种将双目视差信息转换为深度信息的方法，这种方法使用两台摄像机从两个(通常是左右平行对齐的，也可以是上下竖直对齐的)视点观测同一物体，获取在物体不同视角下的感知图像，通过三角测量的方法将匹配点的视差信息转换为深度。该方法在摄像机标定和校正方面要求比较宽松，降低了运算量，但由于无法获得较准确的稠密立体匹配，信息量大，处理速度比较慢，其重建效果不如单目的方法。

在一篇名为《基于单目转双目的立体视觉技术研究》的硕士毕业论文中（田浩鹏，哈理工），提到一种利用单摄像机双置立体视觉系统，立足于立体视觉法，其结构由一台CCD摄像机和两组对称的光学反射镜组成。工作原理是：先进行光路设计，然后将一个摄像机的有效视场分解成对称的两个区域，分别虚拟两个摄像机成像，摄像机C通过左右对称的两组光学反射镜后，形成了相互对称的两虚拟摄像机2LC和2RC，反射镜组1LM和1RM把摄像机像面平分为“左”、“右”两个像面，使得摄像机的“左”像面只能接受左反射光路所成的像，摄像机的“右”像面只能接受右反射光路所成的像。被摄物体通过左右两反射光路，分别成像在摄像机的左、右像面上。测量时，视场内被测三维空间上的信息点在左右两台虚拟摄像机2LC和2RC的视场中分别成像，形成一定的虚拟立体视差，利用空间点在两虚拟摄像机平面上的透视成像点坐标来求取空间点的三维坐标，就相当于用两台摄像机同时拍摄一幅图像不同位置的效果，从而能就可以完成单目转双目的效果。但其存在以下几个缺点：1、物体和其影像所成的像发生重叠，给后期图像处理带来麻烦；2、两组反射镜的摆放角度改变时易引起基线距的增大而导致增加立体视觉系统的体积；3、基线距小时，测量精度低。

在一篇名为《3D Motion parameters determination based on binocular sequence images》的文章中（作者为ZHANG jianqing，Geo-spatial Information Science,Volume9,Issue1,March2006），提到采用双目视觉进行三维运动的匹配，其采用的双目结构有两个（有线）视觉摄像头，其结构采用一个支架，在支架上架一导轨，两个相机固定在导轨上的两个滑块上，两个相机间的可调距离是500毫米，其机构共包括两个运动自由度的伺服平台，图像传输和系统控制等部分。该机构采用两个相机，成本高，安装维护麻烦，同时由于重量和体积较大，无法在小机器人上使用。

发明内容

要解决的技术问题

为解决现有技术中缺少适用于小型机器人的将单目视觉转换为双目视觉的微型轻质机构，本实用新型提出了一种小型机器人的单目视觉与双目视觉转换装置。使小型机器人可以在非结构环境中活动更自如，有更广泛的应用空间，并可以减小算法复杂度，提高计算速度。

技术方案

本实用新型的技术方案为：

所述一种小型机器人的单目视觉与双目视觉转换装置，其特征在于：由无线通讯摄像头、传动组件、动力组件和控制组件组成；无线通讯摄像头固定在相机固定板上；传动组件由回转运动转直线运动组件和导轨组成，相机固定板固定在传动组件的直线运动部件上，直线运动部件由导轨支撑，传动组件两侧有挡板、挡板上安装有控制组件的触发开关，传动组件的回转运动部件两端通过轴承与挡板连接，回转运动部件一端穿过挡板通过联轴器与动力组件连接；传动组件、动力组件和控制组件通过底部固定板固定安装在小型机器人上；