[发明专利]基于线束激光器和普通摄像头芯片的多点测距装置及方法

权利要求书

1.一种基于线束激光器和普通摄像头芯片的多点测距装置及方法，该激光测距装置包 括激光发射器、激光整型模块、成像透镜组、普通摄像头芯片及DSP处理单元；所述激光发射 器经激光整型模块整型为线束激光，激光发射器的发射方向与普通摄像头芯片所在平面成 某一角度；激光发射器到普通摄像头芯片中心的距离为一特定值；激光发射器经过激光整 型模块发出的线束激光照射到前方宽角度范围内的目标物体表面，发生漫反射，反射的光 会映射为不同的折线线段或者曲线线段，上述反射的折线线段或曲线线段与当前视场角内 的其他物体经成像透镜组共同成像于普通摄像头芯片上；DSP处理单元采集到上述成像的 折线线段或者曲线线段，而后根据角度关系，可以求取该角度方向的待测距离。

2.根据权利要求1所述的激光测距装置，其特征在于：所述的激光整型模块安装在所述 激光发射器后端，用于将点束激光整型为线束激光；

所述激光整型模块可以为成型透镜组、也可以为振动片、还可以为旋转棱镜。

3.根据权利要求1所述的激光测距装置，其特征在于：所述的成像透镜组进一步包括一 滤光片；

所述滤光片安装在所述成像透镜组前端，用以滤掉特定波长的光。

4.根据权利要求1所述的激光测距装置，其特征在于：所述的测距装置进一步包括一基 座，所述激光发射器、成像透镜组、普通摄像头芯片及DSP处理单元固定在该基座上。

5.根据权利要求1所述的激光测距装置，其特征在于：所述激光发射器到所述摄像头芯 片中心的距离范围为3cm～9cm。

6.根据权利要求1所述的激光测距装置，其特征在于：所述的DSP处理单元包括FIFO模 块、连接导线、DSP电路。

7.根据权利要求1所述的激光测距装置，其特征在于：所述普通摄像头芯片包括但不限 于CCD图像传感器、CMOS图像传感器。

8.一种激光测距方法，其特征在于，测距方法如下：

1)获取图像数据：调整激光发射器的发射方向与普通摄像头芯片所在平面成某一角 度，激光发射器经过激光整型模块发出的线束激光照射到前方宽角度范围内目标物体表 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普通 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，普通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坐标上只有一个高 亮线段存在；

4)求取每一个X坐标上的高亮线段的质心：将同一个X坐标的高亮线段的点坐标加起来 进行平均，可以得到对应X坐标的质心为Y；经过本步计算，从左到右的任意一个X坐标上，只 可能有不超过1个的Y高亮质心点；对于某个X，如果有1个Y质心点，代表这个方向上的距离 在测距范围内，如果没有Y质心点，代表这个方向上的距离不在测距范围内；

5)根据自左至右的所有(X，Y)计算测量角度和测量距离：

a)对于某一个(X，Y)，根据Y轴坐标求垂直距离d，已知激光发射器到普通摄像头芯片镜 头组的距离为p，普通摄像头芯片镜头在Y轴视场角为2α，普通摄像头芯片镜头中轴与激光 发射器夹角为θ，带入公式计算出垂直距离d，其中，n为激光 点在Y轴上的坐标，y为Y轴方向上普通摄像头芯片成像的总点数；

对于最近测量点G，当G的理论值n＝y时，可求得最近测量量程d_G，dG=pcosθ·(tgα+tgθ);]]>

b)已知普通摄像头芯片镜头在X轴上视场角为2β，图像数据在X轴的中心点为O，每一个 X代表一个方向，X方向与Y方向所成的方向角为γ，对于x＝m，y＝n的坐标点来说， 带入公式求出待测距离d_x，获取测 距结果(γ，d_x)为在γ方向的距离d_x；

c)重复步骤a)及步骤b)，计算完自左向右整个2β宽角度范围内的多个点的测距角度及 测距距离并将整个2β范围内的多个点的测距结果输出。