[发明专利]一种基于可见光与激光雷达融合的仿生三维成像系统及方法

说明书

本发明涉及光电成像技术领域，公开了一种基于可见光与激光雷达融合的仿生三维成像系统，包括采集模块、处理模块和显示模块，采集模块包括高分辨率可见光成像模组、低分辨率可见光成像模组和激光雷达成像模组；一种基于可见光与激光雷达融合的仿生三维成像方法，包括以下步骤：预先基于目标场景与实际需求，标定成像模组参数；基于成像模组参数进行仿生结构模型设计；将最终获得的图像数据传输至输出设备，进行实时三维场景显示。本发明通过复合仿生结构设计的空间变分辨率成像方式，实现了中央超分辨率、边缘低分辨率成像，压缩了周边区域的数据冗余，具有大视场、高分辨、实时性兼顾的特性，可以实时、准确的对成像范围进行全面感知。

技术领域

本发明涉及光电成像技术领域，具体来说，涉及一种基于可见光与激光雷达融合的仿生三维成像系统及方法。

背景技术

统光学成像技术，尤其在可见光波段，可以通过对目标表面反射光线的高效捕获从而重构目标二维平面信息。但是，在不借助多视角成像或其他辅助成像方式的情况下，比如双目视觉成像，传统的光学成像无法获取目标的深度信息或距离信息，所以无法对目标进行立体三维成像。而激光雷达是一种获取目标三维深度信息的常见方式，其核心是通过对从目标三维空间内反射回来的激光回波信号的变化进行分析，获取目标的三维信息。因此，将传统光学二维成像与激光雷达深度信息进行成像融合，是一种高精度、高质量的三维目标成像方法。目前，该技术已应用于多种场合，例如：在机器人领域，通过激光雷达获取的三维信息，赋予了机器人完成如避障、跟踪等复杂行为的能力；同时通过可见光的成像，机器人可完成目标识别、匹配等精密任务。因此，通过可见光与激光雷达融合，机器人可在复杂场景下完成多种任务。在辅助驾驶方面，通过激光雷达对道路信息的获取，可以实时的对汽车行驶状态、交通情况、汽车所处位置等进行感知，从而及时的对可能发生的驾驶问题进行反馈；同时，通过对汽车四周进行可见光成像，为驾驶员对汽车行驶情况的掌控提供便利，减小视觉盲区，保障行驶安全。

可见光与激光雷达的融合方法需要大量的数据计算量，并且随着视场的增大，数据的计算量越来越大，这对数据处理器的内存及高效的算法有着很高的需求，但目前没有一个很好的用于平衡视场和数据量的解决办法，这也导致数据处理时间增加，意味着实时性更难满足，因此解决大视场和实时性的问题成为了可见光与激光雷达融合感知的难点问题。以上表明，尽管可见光与激光雷达的融合为感知外界信息带来了充足的信息，但存在大视场、高分辨、实时性难以兼顾的问题。

检索中国发明专利CN108803228B仿生摄像头三维立体成像系统，包括成像单元，所述成像单元由透镜、感光器和光纤按照预设规则组成；所述成像单元用于提供至少两层成像面以实现三维立体成像；所述成像单元可以提供多个成像面，同时在多个平面上采集数据，多个成像面的图像在立体空间进行组合从而实现三维立体成像；解决现有的成像系统只可以在一个平面上成像，不可以实现三维立体成像的问题。但其存在一定局限性，且存在难以支持大视场、以及高分辨、实时性难以兼顾的问题。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种基于可见光与激光雷达融合的仿生三维成像系统及方法，解决目前存在大视场、高分辨、实时性难以兼顾的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明一方面，提供了：

一种基于可见光与激光雷达融合的仿生三维成像系统，包括采集模块、处理模块和显示模块，所述显示模块和所述采集模块分别与所述处理模块连接，其中；

所述采集模块包括高分辨率可见光成像模组、低分辨率可见光成像模组和激光雷达成像模组；

进一步的，所述高分辨率可见光成像模组至少为两组，所述低分辨率可见光成像模组至少为两组。

进一步的，所述高分辨率可见光成像模组排布于所述激光雷达成像模组两侧，且所述低分辨率可见光成像模组位于所述高分辨率可见光成像模组两侧，