[发明专利]一种双目视觉相机硬件系统、三维场景重建系统及方法

权利要求书

1.一种双目视觉相机硬件系统，其特征在于，包括：双目视觉相机、减速传动装置、步进电机和步进电机控制器，其中，所述双目视觉相机包括：左相机、右相机以及固定所述左相机和所述右相机的支架；

所述步进电机控制器的输出端与所述步进电机的控制端连接，所述步进电机的电机输出轴连接所述减速传动装置，所述减速传动装置的中心转轴安装用于固定所述左相机和所述右相机的所述支架，所述双目视觉相机的相邻两帧之间的相机光轴旋转角度等于预设角度；

所述步进电机根据所述步进电机控制器输出的控制信号，驱动所述减速传动装置旋转，并带动安装在所述减速传动装置的中心转轴上的所述支架旋转，实现固定在所述支架上的所述左相机和所述右相机在预设旋转范围内往复同步转动，以获取所述左相机采集的车辆前方180°视场内图像数据和所述右相机采集的车辆前方180°视场内图像数据；基于运动恢复结构原理对所述左相机采集的车辆前方180°视场内图像数据进行三维场景重建，得到第一组三维场景重建图像；基于运动恢复结构原理对所述右相机采集的车辆前方180°视场内图像数据进行三维场景重建，得到第二组三维场景重建图像；基于即时定位与地图构建原理对不同时刻所述左相机和所述右相机同时获取的车辆前方180°视场内图像数据进行三维场景重建，得到第三组三维场景重建图像；将所述第一组三维场景重建图像、所述第二组三维场景重建图像和所述第三组三维场景重建图像进行三维空间场景拼接，得到车辆前方180°视角范围内的三维场景重建图像，其中，所述预设旋转范围为：（-（90°-a/2），（90°-a/2）），a为所述双目视觉相机的水平视场角；

其中，所述减速传动装置包括：主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮安装在所述电机输出轴上，所述主动齿轮和所述从动齿轮啮合，所述从动齿轮安装所述支架。

2.一种三维场景重建系统，其特征在于，包括：电子控制单元ECU、GPS模块和权利要求1所述的双目视觉相机，其中，所述双目视觉相机的左相机和右相机沿车辆中心线水平对称放置；

所述ECU的输入端分别与所述GPS模块的输出端、所述左相机的图像输出端和所述右相机的图像输出端连接，所述ECU的输出端与所述双目视觉相机中步进电机控制器的控制端连接，所述ECU用于在根据所述GPS模块传回的导航信息，确定车辆距离前方转弯位置的距离达到预设距离时，向所述双目视觉相机中的步进电机控制器发送触发指令，通过所述步进电机控制器控制所述双目视觉相机中的步进电机按照预设电机旋转角速度带动所述左相机和所述右相机在平行于车身且沿车辆中心线位置，在预设旋转范围内往复同步转动；获取所述左相机采集的车辆前方180°视场内图像数据和所述右相机采集的车辆前方180°视场内图像数据；基于运动恢复结构原理对所述左相机采集的车辆前方180°视场内图像数据进行三维场景重建，得到第一组三维场景重建图像；基于运动恢复结构原理对所述右相机采集的车辆前方180°视场内图像数据进行三维场景重建，得到第二组三维场景重建图像；基于即时定位与地图构建原理对不同时刻所述左相机和所述右相机同时获取的车辆前方180°视场内图像数据进行三维场景重建，得到第三组三维场景重建图像；将所述第一组三维场景重建图像、所述第二组三维场景重建图像和所述第三组三维场景重建图像进行三维空间场景拼接，得到车辆前方180°视角范围内的三维场景重建图像，其中，所述预设旋转范围为：（-（90°-a/2），（90°-a/2）），a为所述双目视觉相机的水平视场角。

3.根据权利要求2所述的三维场景重建系统，其特征在于，所述预设电机旋转角速度满足公式（1），公式（1）的表达式如下：

w=N*c（1）

式中，w为电机旋转角速度，单位：°/s，N为所述双目视觉相机的帧频，单位：pfs，c为双目视觉相机预设的相邻两帧之间相机光轴旋转角度，单位：°。