立体惯性摄像系统的制作方法

本发明涉及导航和避障系统，更具体地说是指立体惯性摄像系统。

背景技术：

现有的机器人和无人机的导航避障、盲人自动导盲避障的设备以及头戴式设备的定位跟踪中采用的是摄像的方式来实现的。

目前摄像的方式包括立体相机、单独相机和imu组成的传感器。其中，立体相机是用于深度检测以及障碍物检测，但是没有配备imu，输出信息受到图像帧率限制，在图像特征点少的情况下无法稳定输出结构；另外，单独相机和imu组成的传感器可以获取找以及运动数据，但是因为只有一个相机拍摄，无法准确获取场景中的深度信息，使其在使用过程中无法提供准确的场景三维信息，也无法做到准确的三维定位。

因此，有必要设计一种立体惯性摄像系统，实现双目拍摄，获取准确的场景三维信息。结合imu，通过imu输出高帧率信息，在图像信息不稳定时利用imu输出稳定的定位数据。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供立体惯性摄像系统。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：立体惯性摄像系统，包括至少一个电路板、微控制器以及两个照相机，两个所述照相机以及所述imu分别与所述微控制器连接。

其进一步技术方案为：所述电路板的个数为两个，其中一个所述电路板上设有所述照相机以及所述imu，另一个所述电路板上设有所述照相机，两个所述电路板通过数据线连接。

其进一步技术方案为：所述电路板的个数为三个，其中两个所述电路板上设有所述照相机，另一个所述电路板上设有所述imu，三个所述电路板通过数据线连接。

其进一步技术方案为：所述电路板的个数为一个，所述微控制器位于所述电路板上。

其进一步技术方案为：两个所述照相机以及所述imu分别设置在所述电路板上。

其进一步技术方案为：所述imu所在的电路板上连接有输出数据线，所述输出数据线用于输出照相机的图像信息以及imu数据。

其进一步技术方案为：所述照相机包括感光芯片以及镜头，所述感光芯片为全球快门相机或者滚动快门相机。

其进一步技术方案为：所述镜头为光学镜头。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明的立体惯性摄像机系统，通过设置imu以及至少两个照相机，通过电路板之间的连接，将各个照相机的数据集合在同一电路板上，由该电路板上的输出数据线输出，imu数据以及至少两个照相机的图像组成的立体图像数据作为位置测算的数据，减少定位误差，实现双目拍摄，获取准确的场景三维信息，结合imu，通过imu输出高帧率信息，在图像信息不稳定时利用imu输出稳定的定位数据。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明具体实施例一提供的立体惯性摄像系统的结构示意图；

图2为本发明具体实施例二提供的立体惯性摄像系统的结构示意图；

图3为本发明具体实施例三提供的立体惯性摄像系统的结构示意图；

图4为本发明具体实施例四提供的立体惯性摄像系统的结构示意图；

图5为本发明具体实施例五提供的立体惯性摄像系统的结构示意图；

图6为本发明具体实施例六提供的立体惯性摄像系统的结构示意图；

图7为本发明具体实施例七提供的立体惯性摄像系统的结构示意图。

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

如图1至图7所示的具体实施例，本实施例提供的立体惯性摄像系统，可以运用在机器人和无人机的导航避障过程中，还可以运用在头戴式设备的定位跟踪，实现双目拍摄，获取准确的场景三维信息。结合imu3，通过imu3输出高帧率信息，在图像信息不稳定时利用imu3输出稳定的定位数据。

立体惯性摄像系统，包括至少一个电路板1、微控制器以及两个照相机2，两个所述照相机2以及所述imu3分别与所述微控制器5连接。

微控制器产生时钟信号，连接到所有照相机和imu上。

上述的imu3为惯性测量单元，是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。

陀螺仪及加速度计是imu3的主要元件，其精度直接影响到惯性系统的精度。为了提高可靠性，还可以为每个轴配备更多的传感器。

一般情况，一个imu3包含了三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺仪，加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，而陀螺仪检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态。

一个imu3由三个加速度传感器与三个角速度传感器(陀螺仪)组成，加速度计用来感受物体相对于地垂线的加速度分量，速度传感器用来感受物体的角度信息，a/d转换器采用imu3各传感器的模拟变量，转换为数字信息后经过cpu计算后最后输出物体俯仰角度、倾斜角度与侧滑角度，

上述的imu3内的数据的时间戳与同一电路板1上的照相机2的时间戳是可比的，该照相机2的数据以及imu3输出的数据的时间戳都来自imu3所在的电路板1的时钟，由于电路板1之间相互连接，因此所有数据的时间都是同步的。

在本实施例中，电路板1的个数为两个。所述电路板1的个数为两个，其中一个所述电路板1上设有所述照相机2以及所述imu3，另一个所述电路板1上设有所述照相机2，两个所述电路板1通过数据线连接。

在本实施例中，上述的微控制器4位于所述电路板1之外。

于其他实施例，如图2所示，上述的微控制器4可以与imu同在一个电路板1上。

于其他实施例，如图3所示，上述的电路板1的个数可以为一个，这时，两个照相机2单独设置在电路板1之外，通过切换元件，切换单目拍摄或者双目拍摄，且微控制器4与imu同在一个电路板1上。

于其他实施例，如图4所示，上述的微控制器4位于所述电路板1之外。于其他实施例，上述的电路板1的个数可以为两个以上，其中一个电路板1上设置照相机2以及imu3，其余的所有电路板1上均设置照相机2，imu3测量三轴速度、加速度以及其他信息，照相机2拍摄图像，获取图像信息，多个照相机2拍摄可以做深度检测，并且可以将定位的更新频率大幅度提高，如图5所示，电路板1的个数为三个，其中两个所述电路板1上设有所述照相机，另一个所述电路板1上设有所述imu3，三个所述电路板1通过数据线连接；且微控制器4与imu同在一个电路板1上，当然，上述的微控制器4也可以位于所述电路板1之外。

于其他实施例，如图6所示，电路板1的个数为一个，微控制器4位于电路板1上。

于其他实施例，如图7所示，两个所述照相机2以及所述imu3分别设置在所述电路板1上。

将与imu3位于不同电路板1上的照相机2与其余传感器分开，可以更加容易的调节两个照相机2在应用中的物理位置，例如，头戴式设备上的两个照相机2的距离为6cm，在机器人上的两个照相机2的距离可以为20cm，两个照相机2之间的距离可以依据实际情况而定。

更进一步的，imu3所在的电路板1上连接有输出数据线4，所述输出数据线4用于输出照相机2的图像信息以及imu3数据。其中的imu3数据包括陀螺仪、加速度计、电子罗盘以及气压计的数据，输出的imu3数据以及图像信息会输出至计算平台进行计算，获取位置信息，及时测算三维空间的坐标以及角度，并且测算周围环境物体存在的三维坐标，达到机器人以及无人机的导航和避障效果，通过将这些信息以语音播报的形式实时反馈给盲人，达到自动导盲避障的效果。

上述所测算的三维空间的坐标以及角度、周围环境物体存在的三维坐标，还可以依附在头戴式虚拟现实设备，进行空间定位，将虚拟物体以符合周围环境的方式呈现在设备上。

所述照相机2包括感光芯片以及镜头，所述感光芯片为全球快门相机或者滚动快门相机。

上述的感光芯片可以为单色，可以为彩色。

另外，镜头为光学镜头。

可以安装红外滤光片，也可以不安装红外滤光片。

当具备imu3以及照相机2的电路板1与其他的电路板1之间断开连接时，可以将具备imu3以及照相机2的电路板1作为单目惯性传感器，应用在低成本或者小面积的场景使用，使用方便。

在本实施例中，相邻的电路板1之间通过数据线连接。

于其他实施例，相邻的电路板1之间也可以通过无线通信方式连接。

上述的立体惯性摄像系统和立体相机相比，由于结合了imu3，imu3数据也可以作为位置测算的数据之一，进行三维空间定位时，可以获取更小的定位误差，减少至少50％；相对于单目相机和imu3组成的单目惯性传感器相比，由于设置了至少两个照相机2，因此，可以进行静止状态下的障碍物的三维检测，另外，由于两个照相机2拍摄的图像，可以组成立体的图像数据，该立体的图像数据可以作为位置测算的数据之一，从而减少定位误差。

上述的立体惯性摄像机系统，通过设置imu3以及至少两个照相机2，其中一个照相机2与imu3设置在同一电路板1上，通过电路板1之间的连接，将各个照相机2的数据集合在同一电路板1上，由该电路板1上的输出数据线4输出，imu3数据以及至少两个照相机2的图像组成的立体图像数据作为位置测算的数据，减少定位误差，实现双目拍摄，获取准确的场景三维信息。结合imu3，通过imu3输出高帧率信息，在图像信息不稳定时利用imu3输出稳定的定位数据。

于其他实施例，上述的照相机2内设有相机传感器，该相机传感器与镜头为分离式设计，这样，用户可以依据实际情况选择镜头的视角。

于其他实施例，上述的镜头为任一视角的光学镜头。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。