[发明专利]一种基于双CMOS相机的光点空间位置探测系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于双CMOS相机的光点空间位置探测系统及方法，所述系统包括：探测成像单元、传感探测单元、中央计算单元、远程操作单元，所述探测成像单元与中央计算单元连接，所述中央计算单元与远程操作单元连接，所述传感探测单元与所述探测成像单元连接；所述探测成像单元为两个CMOS相机。本系统可以通过修改传感探测单元信号采集电路的相关电学参数和CMOS相机的曝光时间以完成相应的瞬间光信号光点空间位置的精确探测。本发明通过使用光信号触发相机的方式，大大减少了所需处理的数据量，简化了程序设计的复杂度，使探测系统简单小型化，并且容易操作。

技术领域

本发明涉及高速运动光点空间位置探测的技术领域，尤其涉及一种基于双CMOS相机的光点空间位置探测系统及方法。

背景技术

高速运动光点空间位置探测在航天、军事、工业等领域有重要的地位。目前国内外对于光点空间位置坐标的获取主要是通过声学探测法和相机测量法。声学探测法是一种采用声传感器探测产生瞬间光信号时在空中发出的自然声波来实现定位的测量方法，虽然具有可测量范围大、目标与声波传感器保持一定安全距离的优点，但是声波在空气中的传播速度慢，所以该方法不适用于高速目标的位置测量场合。传统的基于视觉方式的测量方法多采用多个高速摄像机以一定的位置关系放置，对光点进行高速成像，并通过相关图像处理算法并结合相机的相对位置关系就可以解算出光点的空间三维位置坐标。但由于高速摄像机的成像频率难以与随机光点产生的频率相匹配，因此需要通过后续的算法对采集的大量图像数据进行处理，以得到所需的光点图像，增加了程序设计的复杂度。此外，由于高速摄像机的造价较高，导致这种方案的成本较高。

发明内容

为了克服现有高速运动的光点空间位置测量方法存在的响应速度慢、精度低、软件设计复杂、造价成本高等缺陷和不足，本发明的目的是提供一种基于双CMOS相机的光点空间位置探测系统及方法，从而能够实现利用光信号触发高分辨率全局快门CMOS相机测量高速运动光点空间三维位置。本方案由于利用了光点发出的光信号本身进行相机的触发成像，获得的数字图像均是包含光点信息的有效图像，大大简化了程序设计的复杂度，在一定程度上有效地提升光点空间位置的探测效率。此外，CMOS图像传感器的空间分辨率日益提高，可以满足高精度光点空间位置测量的要求。

为实现本发明的目的，本发明提供的技术方案如下：

一种基于双CMOS相机的光点空间位置探测系统，其特征在于：所述系统包括：探测成像单元、传感探测单元、中央计算单元、远程操作单元，所述探测成像单元与中央计算单元连接，所述中央计算单元与远程操作单元连接，所述传感探测单元与所述探测成像单元连接；所述探测成像单元为两个CMOS相机；

所述传感探测单元的探测敏感面接收光点闪光时的光点光能量，并将闪光点的光信号转化为电信号，并输出触发信号接入两个CMOS相机进行拍摄，所述中央计算单元在两图像中求取光点重心二维坐标并进行双目立体视觉算法解算，得到闪光点的空间三维位置坐标。

其中，还包括标定测试单元，所述标定测试单元包括三脚架以及设置在三脚架上的闪光控制器，所述闪光控制器顶端设置有气泡水平器，所述闪光控制器朝向探测成像单元的侧面上沿同一圆周间隔均匀设置有四根折叠支杆，每个所述折叠支杆端部均设置一个LED，4个LED在一个平面内。

其中，所述闪光控制器朝向探测成像单元的侧面上四个LED的中心安装一个高强度激光器用于指示4个LED的中心。

其中，还包括主三角架，所述主三脚架上端设置有横向设置的固定臂，且与所述固定臂的中间部位连接，两个CMOS相机分别安装在固定臂的两端，传感探测单元为光电触发器，所述光电触发器和激光测距仪依次设置在固定臂中间部位上方。

其中，所述主三脚架和固定臂之间设置有方位角旋转台和俯仰角偏转台，所述俯仰角偏转台上方通过固定架与固定臂连接。

相应地，本发明还提供了一种基于双CMOS相机的光点空间位置探测方法，包括如下步骤：