[发明专利]一种单目立体视觉系统及其使用方法

说明书

本发明公开了一种单目立体视觉系统及其使用方法。该系统主要包括六自由度并联调整机构、摄像机、陀螺仪及控制系统。并联调整机构由六个伺服电动缸驱动实现摄像机的六自由度位姿调节。摄像机和陀螺仪分别安装在并联调整机构动平台的上、下平面中心，用于获取目标的图像信息和摄像机姿态信息。控制系统用于处理摄像机图像信息及位姿调节指令的生成与发送。此系统具有成本低、精度高、适用范围广等优点，便于在工业、农业、医疗、科研、军工等方面的应用。

技术领域

本发明涉及单目视觉系统及测量控制领域，是一种单目立体视觉系统及其使用方法，具体是一种由伺服电动缸驱动的六自由度单目立体视觉系统及其使用方法。

背景技术

随着电子技术、控制技术、传感测量技术、信号处理技术及计算机技术的发展，机器视觉已在农业、服务业、医疗、科研及工业生产中得到了广泛应用。机器人在对目标进行操作之前需要先了解目标相对于机器人的方向和距离信息。单目视觉测量虽结构简单、成本低，但需要已知目标的物理尺寸信息才能实现测距，适用范围有限。双目立体测距系统不需要已知目标的尺寸信息即可测距，但结构复杂、成本高、标定工艺复杂且摄像机安装相对误差对测量精度影响大。

发明内容

针对以上视觉测量系统存在的问题，本发明提供一种结构简单、成本低、测量精度高、适应性强的单目立体视觉系统及其使用方法。

为达到上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种单目立体视觉系统，包括位姿调整机构、摄像机、陀螺仪及控制系统；

所述的位姿调整机构包括动平台、静平台和多个主动链；每个主动链均通过虎克铰分别与动平台和静平台相连，多个主动链在空间上均匀交错布置；所述的摄像机设置在动平台上平面中心处，用于获取图像信息；

所述的陀螺仪设置在动平台下平面中心处，用于获取摄像机姿态信息；

所述的控制系统采集摄像机和陀螺仪的信息控制主动链实现对动平台上摄像机的位姿控制。

作为本发明的进一步改进，所述的主动链为伺服电动缸。

作为本发明的进一步改进，所述的主动链为六个，两两一组共三组均布在平台圆周上，动平台和静平台在初始安装时，绕轴向的相对偏转角度为60°。

作为本发明的进一步改进，所述的控制系统包括：

计算机或图像处理设备，用于处理摄像机的图像信息；

运动控制器，获取图像处理结果及陀螺仪姿态信息，并将控制信号输出到各伺服电动缸的驱动器，伺服电动缸驱动动平台运动，以实现摄像机的位姿调节。

作为本发明的进一步改进，所述的摄像机为CCD摄像机或者COMS摄像机。

一种单目立体视觉系统的使用方法，包括以下步骤：

1)对摄像机进行参数标定；

2)控制系统控制主动链进行初始化；

3)控制系统处理摄像机获取的图像信息，通过特征匹配判断是否发现目标，若没有发现目标则控制动平台在可达空间内按逆时针螺旋向外搜索目标，若发现目标则根据目标在图像中的位置及陀螺仪信息，驱动各伺服电动缸调节动平台的位姿，使摄像机正对目标；

4)调节各主动链使动平台在垂直摄像机光轴方向分别向左、右两边平移一定的距离L₁和L₂，并获取目标在左、右两位置的图像信息及陀螺仪信息；

5)根据图像处理结果、陀螺仪姿态信息、摄像机参数及L₁和L₂的值，求解目标与摄像机之间的距离信息为