[发明专利]双激光标定的高精度摄像头芯片多点测距装置及方法

说明书

本发明提供了一种双激光标定的高精度摄像头芯片多点测距方法，测距步骤如下：将激光器A、激光器B、成像透镜组、摄像头芯片及DSP处理单元固定在一基座上，DSP处理单元控制激光器A、激光器B轮流发射激光，发射的激光分别经过激光整型模块整型为线束激光照射到前方一定距离目标物体表面，发生漫反射，反射的折线或曲线与当前视场角内的物体经成像透镜组共同成像于摄像头芯片上，DSP处理单元对上述成像图像数据进行处理，根据角度关系，求取该角度方向的待测距离；本发明测距方式快速、灵敏，测距精度高，可以一次测量不同距离内多个点的距离；测距结构简单，用户成本低。

技术领域

本发明属于激光测距领域，提供了一种双激光标定的高精度摄像头芯片多点测距方法。

背景技术

激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性等特征，能大大提高测量精确度，被广泛应用在测距装置上。激光测距方法具有原理简单、测量速度快、测程远的特点，目前，许多室内机器人系统，使用激光测距装置作为主要传感器，用来画图、定位和避障。

传统的激光测距方法包括脉冲法、相位法及三角测量法，脉冲法测量精度较低，相位法每次测距需要的稳定时间较长，三角测距法具有较好的应用效果生产成本低，是目前研究的热点。

前面的发明中已经提出单个激光器与单个摄像头芯片组合进行测距的专利，激光器发出的线束激光在一个宽角度范围内呈一字线图样，假设线束激光发射到前方宽角度范围内的目标物体上，反射的光会映射为不同的折线线段或曲线线段，由于在发出的激光线在目标物体上形成的光斑比较固定，那么在摄像头芯片上成像时，在不同的距离成像的折线线段或曲线线段质心所在的位置也不同。通过图像算法检测出来线束激光在拍摄图像中的位置不同，求出线段质心位置，按照推导的公式可以求出物体距离，但是在公式推算中，发现测距精度和测距距离成反比例，二者互相矛盾；如果想获得近距离测距，如10㎝处，那么在中距离，如3m以上的测距精度已经比较差；在远距离，如6m处的测距精度变得很差，误差可达40㎝以上。如果希望在5～6m处有很好的测距精度，即误差不超过15㎝，那么最近测距为80cm以内才能满足测距精度要求。

发明内容

本发明针对上述技术存在的缺陷，提供了一种双激光标定的高精度摄像头芯片多点测距方法，该测距方法中采用两个激光器，测距时两个激光器轮流发射激光，可以一次测量不同距离范围内多个点的距离，而且测距精度比较高；本发明测距方式快速、灵敏，测距范围大；测距装置结构简单，用户成本低；在通信、航空、智能家居等测距领域有很高的应用价值。

本发明是通过如下技术方案实现的，一种双激光标定的高精度摄像头芯片多点测距方法，测距步骤如下：

1)获取图像数据：将激光器A、激光器B、成像透镜组、摄像头芯片及DSP处理单元固定在一基座上，DSP处理单元控制激光器A、激光器B轮流发射激光，发射的激光分别经过激光整型模块整型为线束激光，经过整型的线束激光照射到前方一定距离范围内目标物体表面，发生漫反射，反射的折线或曲线与当前视场角内的物体经成像透镜组共同成像于摄像头芯片上，反射的折线或曲线成像为多条高亮度的折线线段或者曲线线段，其他背景成像为比较低亮度的数据，摄像头芯片记录对应方向的一帧数字图像数据，并将该帧图像数据传输给DSP处理单元，该帧图像记录了当前时间镜头视场角内的数字化了的图像数据；

2)处理图像数据：DSP处理单元对步骤1)中所述的数字化了的图像数据进行处理，首先用数字算法消除图像畸变，而后进行数据平滑消除噪点，最后设定门限进行二值化；

3)再次根据步骤1)中所述的折线线段或曲线线段的左右关系对图像平滑进而消除噪点，消除噪点后各条折线线段或曲线线段为自左向右排列，使得同一个X坐标上只有不超过一个高亮线段存在；