[实用新型]激光点云与可见光图像共光路配准装置

说明书

本实用新型涉及一种激光点云与可见光图像共光路配准装置，其包括激光扫描仪端以及相机端，所述相机端依次设置第一凸透镜、半透镜以及凹透镜，且均位于同一光路上，所述激光扫描仪端设置第二凸透镜，激光扫描仪发射的激光经第二凸透镜后由反射镜反射至半透镜处，并由半透镜反射至凹透镜，将激光扫描仪测量的点云数据与可见光图像的像素数据完成一一对应的配准效果，与目前常用的数据后续计算配准方法相比，从数据测量的物理光路出发，将扫描仪和相机的测量光路合二为一，达到配准的目的，不仅可以直接完成配准目标，而且对于被测目标特征点不明显或无特征点的情况也可顺利完成配准目的。

技术领域

本实用新型涉及激光点云与可见光图像融合配准技术，可用于无人驾驶、机器人视觉、虚拟现实、建筑物展示与恢复等多个领域。具体涉及一种激光点云与可见光图像共光路配准装置。

背景技术

激光雷达能够快速可靠的获取被测物体的空间距离数据，利用这些距离数据和对应的角度数据，可准确获得被测物体表面的空间三维坐标数据，由于这些坐标数据为物体表面的离散点集合，因此激光雷达的测量数据又称为点云数据。可见光图像数据可快速获取被测物体表面颜色和纹理数据，但图像数据本身并不具有被测目标的深度距离信息。虽然目前基于双目视觉原理，图像数据也可以获取深度数据，但相较而言，激光雷达有着更可靠的深度数据。特斯拉的辅助驾驶系统曾因为过度依赖图像数据产生的误判而造成严重的事故，而有了激光雷达之后，就可以避免因为图像造成的误判。将激光数据和可见光图像数据进行信息融合，以弥补各自测量的缺陷是当前的一个研究热点。

激光点云和图像融合的前提是配准，即确定每个点云坐标与图像像素的对应关系。目前国内外已有一些学者针对点云和图像配准进行了研究。这些研究的基础是在测量过程中，激光扫描仪和可见光相机相对位置固定，然后分别独自测量获得激光点云和可见光图像，然后根据特征点查找算法，提取点云中被测目标的特征点和可见光图像的特征点，根据扫描仪和相机的空间关系，结合相机的焦距信息，通过计算特征点的对应关系，可以得到点云向图像配准时的转换矩阵，利用该转换矩阵对所有点云进行变换，从而达到点云与像素配准的目的。这些算法的缺点在于，如果被测对象的特征点不明显或无特征点时，则无法完成配准。而且由于计算转换矩阵时，利用的是扫描仪和相机的空间相对位置关系，这些位置关系的测量误差会造成转换矩阵也存在误差，并且随着被测目标与测量设备的距离变大而急剧增加，最终导致配准结果存在较大误差。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种激光点云与可见光图像共光路配准装置，可将激光点云往返光路与可见光图像成像光路合二为一，达到激光点云与可见光图像共光路配准的目的。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种激光点云与可见光图像共光路配准装置，其包括激光扫描仪端以及相机端，所述相机端依次设置第一凸透镜、半透镜以及凹透镜，且均位于同一光路上，所述激光扫描仪端设置第二凸透镜，激光扫描仪发射的激光经第二凸透镜后由反射镜反射至半透镜处，并由半透镜反射至凹透镜，

其中激光扫描仪发射的激光依次经过第二凸透镜、反射镜、半透镜以及凹透镜至待测物体，并反射返回经原光路至激光扫描仪，完成测距，所述待测物体将自然光反射经凹透镜、半透镜以及第一凸透镜，由相机完成可见光成像。

激光扫描仪的发射中心与第二凸透镜的焦点重叠设置。

所述反射镜的反射面与半透镜的反射面相向设置。

所述凹透镜的发散光线的发射角θ₂与激光扫描仪的扫描光线的发散角θ₁相等。

激光扫描仪在物体表面的反射激光脉冲与物体表面反射到相机成像的自然光为同一光路。

处于同一光路的反射激光脉冲与自然光经半透镜分为返回至激光扫描仪的反射激光脉冲和返回至相机的自然光。