[发明专利]双激光标定的高精度摄像头芯片多点测距装置及方法

摘要

本发明提供了一种双激光标定的高精度摄像头芯片多点测距方法，测距步骤如下：将激光器A、激光器B、成像透镜组、摄像头芯片及DSP处理单元固定在一基座上，DSP处理单元控制激光器A、激光器B轮流发射激光，发射的激光分别经过激光整型模块整型为线束激光照射到前方一定距离目标物体表面，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摄像头芯片上，DSP处理单元对上述成像图像数据进行处理，根据角度关系，求取该角度方向的待测距离；本发明测距方式快速、灵敏，测距精度高，可以一次测量不同距离内多个点的距离；测距结构简单，用户成本低。

主权项

1.一种双激光标定的高精度摄像头芯片多点测距方法，测距步骤如下：1)获取图像数据：将激光器A、激光器B、成像透镜组、摄像头芯片及DSP处理单元固定在一基座上，DSP处理单元控制激光器A、激光器B轮流发射激光，发射的激光分别经过激光整型模块整型为线束激光，经过整型的线束激光照射到前方一定距离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，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坐标上只有不超过一个高亮线段存在；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，根据DSP控制的激光器轮流发射可以确定本次测距是根据激光器A还是激光器B测距，a)已知激光器A到摄像头芯片镜头组的距离为p1，激光器B到摄像头芯片镜头组的距离为p2，摄像头芯片镜头在Y轴视场角为2α，激光器A与摄像头芯片镜头中轴夹角为θ1，激光器B与摄像头芯片镜头中轴夹角为θ2；对于激光器A发射求垂直距离，对于某一个(X，Y)，根据Y轴坐标求激光器A的垂直距离d₁，带入公式计算出的垂直距离d₁，其中，n为激光点在Y轴上的坐标，y为Y轴方向上摄像头芯片成像的总点数；对于最近测量点G₁，当G₁的理论值n＝y时，如果θ₁＞α，就会有最远测距点d_T1，反之，θ₁≤α时，理论值是无穷远；同时要注意激光功率会衰减导致比较远处也无法被测量；对于激光器B发射求垂直距离，根据Y轴坐标求激光器B的垂直距离d2，对于最近测量点G2，当G2的理论值n＝y时，可求得最近测量量程d_G2，如果θ₂＞α，可求得最远测量量程d_T2，b)已知摄像头芯片镜头在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，对于激光器A发射：对于x＝m，y＝n的坐标点来说，带入公式求出待测距离d_x1，获取测距结果(γ，d_x1)为在γ方向的距离d_x1；对于激光器B发射，同样，激光器B与水平方向的夹角为θ₁₂，θ₁₂＝θ₂‑θ₁，设激光器B对应在水平方向的距离为d_x2，d_x2＝d₂·cosθ₁₂，带入公式，求出待测距离d_x2，获取测距结果(γ，d_x2)为在γ方向的距离d_x2；c)重复步骤a)及步骤b)，分别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。