雙目視覺區(qū)域目標(biāo)的深度信息提取及剖面分析系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于運(yùn)動控制領(lǐng)域，涉及一種雙目視覺區(qū)域目標(biāo)的深度信息提取及剖面分析系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前隨著科技的發(fā)展，人工智能的不斷進(jìn)步各種各樣的能自主行走的智能車的應(yīng)用已經(jīng)在各個領(lǐng)域中，如農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人、外太空探索機(jī)器人、排爆機(jī)器人等，它們的行走的路面環(huán)境往往比較復(fù)雜為非結(jié)構(gòu)化道路，為了能使智能移動機(jī)器人能在復(fù)雜的路面環(huán)境中行走必須預(yù)先獲取路面的環(huán)境信息:路面粗糙度(路面的突起、凹陷)、坡度信息等。只有充分獲取路面的行走信息才能對智能移動機(jī)器人進(jìn)行最佳行走路徑規(guī)劃、對行走的位姿進(jìn)行預(yù)估計，從而使其能更加安全平穩(wěn)的行走。
[0003]目前對復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)化道路路面進(jìn)行分析的方法，特別是對路面的粗糙度和剖面同時進(jìn)行預(yù)測分析的技術(shù)較少。主要分為接觸式和非接觸式測量方法。接觸式測量的方式主要有多輪測平車、拖車式顛簸累積儀、遞推式的路面計等通過儀器部分機(jī)構(gòu)直接接觸地面來檢測路面，這主要用在結(jié)構(gòu)化道路上；非接觸式的有主要有車載式顛簸累積儀，基于慣性基準(zhǔn)的軸頭加速度測量方法、基于慣性基準(zhǔn)的激光位移傳感器與加速度傳感器配合使用的激光斷面儀、沿車輛縱向一列分布多個加速度傳感器的慣性測量方法等，其中推廣使用較多的是激光斷面儀測量方法，同樣這些方式主要適用于結(jié)構(gòu)化道路的測量。此外激光掃描雷達(dá)也能很好的獲取路面信息，其能很好用于結(jié)構(gòu)化道路也能適用于復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)行走路面檢測。目前比較常見的還有用機(jī)器視覺對周圍地形行走信息的獲取，其主要用于障礙物檢測，或者三維地形重建很少用于地面地形的剖面分析。
[0004]但現(xiàn)有技術(shù)中接觸式和非接觸式主要用于結(jié)構(gòu)化道路上，而對于較復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)化道路或者野外路面測量則不相適應(yīng)，其無法使智能移動機(jī)器人實時獲取行走前方的路況信息，只能根據(jù)已測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，由于非結(jié)構(gòu)化路面行走環(huán)境復(fù)雜多變很難用現(xiàn)有數(shù)據(jù)區(qū)分析即將通過的區(qū)域路面；而激光掃面雷達(dá)雖然能用于不同的路面環(huán)境檢測則其主要用于路面的障礙物檢測對于地面的粗糙度和路面的坡度分析則乏力，而且設(shè)備較昂貴；現(xiàn)有的機(jī)器視覺對周圍行走路面環(huán)境進(jìn)行獲取，既能適應(yīng)于結(jié)構(gòu)化道路，又能很好的應(yīng)用于非結(jié)構(gòu)化的復(fù)雜路面環(huán)境，但是目前的研宄主要側(cè)重于障礙物檢測，周圍環(huán)境的三維重建，三維重建需要處理大量的數(shù)據(jù)，嚴(yán)重影響了智能移動機(jī)器人的行走效率很難滿足其行走的實時性要求，如果能夠有效地獲取智能移動機(jī)器人行走區(qū)域的剖面信息，即可有效的提高智能移動機(jī)器人的行走效率，然而現(xiàn)有的技術(shù)中沒有涉及到如何獲取區(qū)域剖面信息的系統(tǒng)及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種雙目視覺區(qū)域目標(biāo)的深度信息提取及剖面分析系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)及方法可以對待測區(qū)域的粗糙度進(jìn)行檢測，并獲取待測區(qū)域的剖面信息。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的雙目視覺區(qū)域目標(biāo)的深度信息提取及剖面分析系統(tǒng)包括左支架、右支架、第一驅(qū)動器、第二驅(qū)動器、第三驅(qū)動器、第四驅(qū)動器、第五驅(qū)動器、控制板、第一步進(jìn)電機(jī)、第二步進(jìn)電機(jī)、第三步進(jìn)電機(jī)、第四步進(jìn)電機(jī)、第五步進(jìn)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)板、第一傳動齒輪組、第二傳動齒輪組、第三傳動齒輪組、左旋轉(zhuǎn)軸、右旋轉(zhuǎn)軸、主軸電子指南針、左電子指南針、右電子指南針、左相機(jī)支架、右相機(jī)支架、左相機(jī)、右相機(jī)、左電子陀螺儀、右電子陀螺儀、支架板、主軸及底板，第三傳動齒輪組由第一齒輪及第二齒輪組成，第一傳動齒輪組由第三齒輪及第四齒輪組成，第二傳動齒輪組由第五齒輪及第六齒輪組成；
[0007]所述左支架的下端及右支架的下端分別與底板的兩端固定連接，左支架的上端及右支架的上端分別固定于支架板的底部，第三步進(jìn)電機(jī)固定于支架板的底部，第三步進(jìn)電機(jī)的輸出軸穿過支架板，第一齒輪套接于第三步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上，主軸的下端穿過支架板，主軸的上端穿過旋轉(zhuǎn)板，第二齒輪套接于主軸上，且第二齒輪與第一齒輪相嚙合，主軸電子指南針固定于主軸頂端，第二步進(jìn)電機(jī)及第四步進(jìn)電機(jī)固定于旋轉(zhuǎn)板的底部，第二步進(jìn)電機(jī)的輸出軸及第三步進(jìn)電機(jī)的輸出軸均穿過所述旋轉(zhuǎn)板，第三齒輪套接于第二步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上，第五齒輪套接于第四步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上，左旋轉(zhuǎn)軸的下端及右旋轉(zhuǎn)軸的下端均穿過旋轉(zhuǎn)板，左旋轉(zhuǎn)軸的上端與左相機(jī)支架的下端相連接，右旋轉(zhuǎn)軸的上端與右相機(jī)支架的下端相連接，第四齒輪套接于左旋轉(zhuǎn)軸上，且第四齒輪與第三齒輪相嚙合，第六齒輪套接于右旋轉(zhuǎn)軸上，且第六齒輪與第五齒輪相嚙合，左相機(jī)支架及右相機(jī)支架均為L型結(jié)構(gòu)，左電子指南針固定于左相機(jī)支架底部的上表面上，右電子指南針固定于右相機(jī)支架底部的上表面；第一步進(jìn)電機(jī)固定于左相機(jī)支架上部的內(nèi)側(cè)，第一步進(jìn)電機(jī)的輸出軸穿過左相機(jī)支架上部的側(cè)面后固定于第一 U型支架的底部，左相機(jī)固定于所述第一 U型支架內(nèi)，左電子陀螺儀固定于第一 U型支架的上部，第五步進(jìn)電機(jī)固定于右相機(jī)支架上部的內(nèi)側(cè)，第五步進(jìn)電機(jī)的輸出軸穿過右相機(jī)支架上部的側(cè)面固定于第二 U型支架的底部，右相機(jī)固定于第二 U型支架的內(nèi)，右電子陀螺儀固定于第二 U型支架的上部；
[0008]所述左相機(jī)的輸出端及右相機(jī)的輸出端與信息處理器的輸入端相連接，圖像信息處理器的輸出端與控制板的輸入端相連接，控制板的輸出端與第一驅(qū)動器的輸入端、第二驅(qū)動器的輸入端、第三驅(qū)動器的輸入端、第四驅(qū)動器的輸入端及第五驅(qū)動器的輸入端相連接，第一驅(qū)動器的輸出端與第一步進(jìn)電機(jī)的控制端相連接，第二驅(qū)動器的輸出端與第二步進(jìn)電機(jī)的控制端相連接，第三驅(qū)動器的輸出端與第三步進(jìn)電機(jī)的控制端相連接，第四驅(qū)動器的輸出端與第四步進(jìn)電機(jī)的控制端相連接，第五驅(qū)動器的輸出端與第五步進(jìn)電機(jī)的控制端相連接，左電子指南針的輸出端、右電子指南針的輸出端、左電子陀螺儀的輸出端、右電子陀螺儀的輸出端及主軸電子指南針的輸出端均與信息處理器的輸入端相連接。
[0009]所述左電子陀螺儀中心、左相機(jī)中心、左電子指南針中心及左旋轉(zhuǎn)軸軸心位于同一直線上。
[0010]所述右電子陀螺儀中心、右相機(jī)中心、右電子指南針中心及右旋轉(zhuǎn)軸軸心位于同一直線上。
[0011]所述控制板為基于STM32芯片的控制板。
[0012]所述控制板固定于左支架上；
[0013]所述第一驅(qū)動器、第二驅(qū)動器、第三驅(qū)動器、第四驅(qū)動器及第五驅(qū)動器固定于底板上。
[0014]本發(fā)明所述的基于雙目視覺的多目標(biāo)識別的剖面分析方法包括以下步驟:
[0015]I)先在待分析區(qū)域上預(yù)設(shè)行走軌跡線，再在預(yù)設(shè)的行走軌跡線上選取若干個待測點，并將第一個待測點記作待測目標(biāo)；
[0016]2)左相機(jī)及右相機(jī)分別采集檢測區(qū)域的圖像信息，然后將所述圖像信息轉(zhuǎn)發(fā)至信息處理器中，信息處理器根據(jù)所述圖像信息獲取待測目標(biāo)的位置信息，然后根據(jù)所述待測目標(biāo)的位置信息獲取待測目標(biāo)相對于左相機(jī)的方位角及俯仰角、待測目標(biāo)相對于右相機(jī)的方位角及俯仰角、以及待測目標(biāo)相對于待測目標(biāo)相對于左相機(jī)及右相機(jī)共同的朝向角度，同時產(chǎn)生第一驅(qū)動信號、第二驅(qū)動信號、第三驅(qū)動信號、第四驅(qū)動信號及第五驅(qū)動信號，并將所述第一驅(qū)動信號、第二驅(qū)動信號、第三驅(qū)動信號、第四驅(qū)動信號及第五驅(qū)動信號轉(zhuǎn)發(fā)至控制板中，控制板分別根據(jù)所述第一驅(qū)動信號、第二驅(qū)動信號、第三驅(qū)動信號、第四驅(qū)動信號及第五驅(qū)動信號通過第一驅(qū)動器、第二驅(qū)動器、第三驅(qū)動器、第四驅(qū)動器及第五驅(qū)動器分別驅(qū)動第一步進(jìn)電機(jī)、第二步進(jìn)電機(jī)、第三步進(jìn)電機(jī)、第四步進(jìn)電機(jī)及第五步進(jìn)電機(jī)工作，第一步進(jìn)電機(jī)帶動左相機(jī)在豎直方向上轉(zhuǎn)動，第二步進(jìn)電機(jī)通過第一傳動齒輪組及左旋轉(zhuǎn)軸帶動左相機(jī)在水平方向上轉(zhuǎn)動，第三步進(jìn)電機(jī)通過第三傳動齒輪組及主軸帶動左相機(jī)及右相機(jī)在繞著主軸在水平方向上轉(zhuǎn)動，第四步進(jìn)電機(jī)通過第二傳動齒輪組及右旋轉(zhuǎn)軸帶動右相機(jī)在水平方向上轉(zhuǎn)動，第五步進(jìn)電機(jī)帶動右相機(jī)在豎直方向上轉(zhuǎn)動；
[0017]同時，左電子指南針實時獲取左相機(jī)的方位角信息，并將所述左相機(jī)的方位角信息轉(zhuǎn)發(fā)至信息處理器中，信息處理器根據(jù)左相機(jī)的方位角信息判斷左相機(jī)當(dāng)前的方位角是否為待測目標(biāo)相對于左相機(jī)的方位角，當(dāng)左相機(jī)當(dāng)前的方位角為待測目標(biāo)相對于左相機(jī)的方位角時，則不再產(chǎn)生第二驅(qū)動信號，使第二步進(jìn)電機(jī)停止工作；
[0018]左電子陀螺儀實時獲取左相機(jī)的俯仰角信