專利名稱：：具有等角分辨率的主動式三維立體全景視覺傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及LED光源、光學(xué)技術(shù)以及計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在三維立體視覺測量方面的應(yīng)用，尤其是一種主動三維立體全景視覺傳感器。
背景技術(shù)：
：在視頻圖像信息獲取方面，視頻信號源質(zhì)量一直是計(jì)算機(jī)視覺的瓶頸問題，理想的計(jì)算機(jī)視覺信號源的獲取裝置是要能獲得與實(shí)際物體一一對應(yīng)的景物深度和色彩對應(yīng)圖的視覺傳感器。顯然僅僅靠一個(gè)二維成像平面的視覺傳感器來獲得與實(shí)際物體一一對應(yīng)的景物深度和色彩對應(yīng)圖是不可能的，需要其他技術(shù)支持才有可能實(shí)現(xiàn)這種理想的立體視覺傳感。目前的視覺傳感器技術(shù)在拍攝場景過程時(shí)使用一個(gè)二維的成像平面圖像來表達(dá)一個(gè)實(shí)際三維立體空間的圖像，因此在成像過程中丟失了景物深度信息；為了獲取景物深度信息，人們就提出了立體視覺方法，即利用人眼的雙目祝差原理，模仿人類利用雙目線索感知距離的方法，實(shí)現(xiàn)對三維信息的感知，雙目各自獨(dú)立地接收來自同一場景、特定攝像點(diǎn)的左右圖像，從視差中計(jì)算出距離，從而獲得具有深度感的立體圖像。立體視覺關(guān)鍵是要解決在左右兩幅二維視頻圖像中如何確立空間上的同一物點(diǎn)的兩條放射線相交問題。目前，這種立體視頻技術(shù)在標(biāo)定、匹配及重構(gòu)方面的基礎(chǔ)性問題還沒有很好解決，沒有擺脫攝像機(jī)標(biāo)定、特征提取和立體圖像匹配方面所存在著一些難以解決的問題，特別是還很難對不同視角的視頻圖像進(jìn)行無歧義、高準(zhǔn)確率、實(shí)時(shí)的立體匹Sg，在計(jì)算機(jī)視覺中被稱為"病態(tài)"計(jì)算問題。這類解決問題的方法并不是從視覺傳感器的本身解決立體視覺問題，而是通過兩個(gè)二維成像平面來恢復(fù)出三維立體圖像。在三維場景重構(gòu)過程中，一個(gè)眾所周知的難題就是場景圖像上匹配點(diǎn)的不確定性問題。通常解決該問題的一種有效的方法是采用結(jié)構(gòu)光主動視覺技術(shù)，如點(diǎn)結(jié)構(gòu)光、線結(jié)構(gòu)光掃描法以及編碼結(jié)構(gòu)光法等。然而掃描法必須使用精密標(biāo)定裝置事先標(biāo)定有關(guān)參數(shù)，而且它們只能適用于特定的場合，要做到在線實(shí)時(shí)標(biāo)定或不標(biāo)定重構(gòu)三維場景，難度很大，有時(shí)甚至不可能。更重要的一點(diǎn)是它們不能用一幅圖像重構(gòu)三維場景。這類解決問題的方法比較接近于實(shí)時(shí)立體9視覺傳感的思路，但還是無法在二維成像平面上的像素點(diǎn)上建立與實(shí)際物體一一對應(yīng)的景物深度和色彩對應(yīng)關(guān)系，從而影響了視覺傳感的實(shí)時(shí)處理能力。近年發(fā)展起來的全景視覺傳感器ODVS(OmniDirectionaIVisionSensors)為實(shí)時(shí)獲取場景的全景圖像提供了一種新的解決方案。ODVS的特點(diǎn)是視野廣(360度)，能把一個(gè)半球視野中的信息壓縮成一幅圖像，一幅圖像的信息量更大；獲取一個(gè)場景圖像時(shí)，ODVS在場景中的安放位置更加自由；監(jiān)視環(huán)境時(shí)ODVS不用瞄準(zhǔn)目標(biāo)；檢測和跟蹤監(jiān)視范圍內(nèi)的運(yùn)動物體時(shí)算法更加簡單；可以獲得場景的實(shí)時(shí)圖像。同時(shí)也為構(gòu)建雙目全景視覺傳感器的立體視覺測量系統(tǒng)提供了一個(gè)基本要素。中國發(fā)明專利申請?zhí)枮?00510045648.1公開了一種全向立體視覺成像方法及裝置，該專利中將一透視相機(jī)鏡頭的光軸和兩反射鏡面的共同對稱軸重合放置，空間中的一點(diǎn)分別經(jīng)兩反射鏡面反射后分別在所述透視相機(jī)的像平面成像于不同的兩點(diǎn)，相當(dāng)于兩個(gè)相機(jī)成像；裝置包括兩個(gè)反射鏡面、相機(jī)，所述相機(jī)鏡頭的光軸和兩反射鏡面的共同對稱軸重合。這種方案的存在的問題是1)由于一幅圖像包括了的特征點(diǎn)"兩幅"全向圖像，允許的圖像視差減小了一半，因此視覺系統(tǒng)的測量范圍至少也減少Z:半；2)上下兩個(gè)反射鏡面會出現(xiàn)遮擋，影響立體視覺范圍；3)由于同一物體的特征點(diǎn)在上下兩個(gè)反射鏡面上經(jīng)折反射后的成像點(diǎn)在一幅圖像上離中心點(diǎn)的位置不同，上反射鏡面的成像分辨率要比下反射鏡面的成像分辨率高兩倍以上；4)由于透視相機(jī)鏡頭存在的對焦問題，只能滿足兩個(gè)反射鏡面中的某一個(gè)反射鏡面為最佳焦距，因而必然會影響成像質(zhì)量；5)兩個(gè)反射鏡面的焦點(diǎn)距離就是該系統(tǒng)的基線距，因而造成基線距過短，影響測量精度。中國發(fā)明專利申請?zhí)枮?00810062128.5公開了一種基于雙目全方位視覺傳感器的立體視覺測量裝置，該專利中組成立體視覺測量裝置的兩個(gè)ODVS采用了平均角分辨率設(shè)計(jì)，采集圖像的兩個(gè)攝像機(jī)的參數(shù)完全一致，具有極好的對稱性，能實(shí)現(xiàn)快速的點(diǎn)與點(diǎn)的匹配，從而達(dá)到立體視覺測量的目的。但是從完成點(diǎn)對點(diǎn)匹配到立體測量仍需要較大的計(jì)算資源，要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線的立體測量以及三維立體重構(gòu)仍然存在著一些"病態(tài)"計(jì)算問題。上述所介紹的三維立體視覺測量技術(shù)中最大難題是被動式的立體攝像測量中普遍存在的計(jì)算機(jī)資源消耗大、實(shí)時(shí)性能差、實(shí)用性不強(qiáng)、魯棒性不高。通常解決該問題的一種有效的方法是采用結(jié)構(gòu)光主動視覺技術(shù)，如點(diǎn)結(jié)構(gòu)光、線結(jié)構(gòu)光掃描法以及編碼結(jié)構(gòu)光法等。然而這些方法必須使用精密標(biāo)定裝置事先標(biāo)定有關(guān)參數(shù)，而且它們只能適用于特定的場合，要做到在線實(shí)時(shí)標(biāo)定或不標(biāo)定重構(gòu)三維場景，難度很大，有時(shí)甚至不可能。同時(shí)針對全方位視覺需要有一種全景的彩色光編碼技術(shù)來支持。LED光源的出現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)全景的彩色光編碼技術(shù)提供了技術(shù)基礎(chǔ)，使用超高亮度功率型紅、綠、藍(lán)三基色LED，可制成結(jié)構(gòu)緊湊發(fā)光效率比傳統(tǒng)白熾燈光源高的多的數(shù)字式調(diào)色調(diào)光光源，配合計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，可得到極其豐富多彩的發(fā)光效果。LED，發(fā)光二極管又叫光發(fā)射二極管，英文名為LightEmittingDiode，是一種可將電能變?yōu)楣饽艿囊环N半導(dǎo)體器件，屬于固態(tài)光源。LED光源具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)(1)光色純LED是分立的光譜，譜線狹窄，色彩豐富，鮮艷，可以有多樣化的色調(diào)選擇和配光；(2)光束集中LED發(fā)光大部分集中會聚于中心，發(fā)散角小，發(fā)射光角在10°~100°，發(fā)光均勻性好，可以減少眩光，減化全景的彩色光編碼器的結(jié)構(gòu)；(3)小型化LED是用環(huán)氧樹脂封裝固態(tài)光源，其結(jié)構(gòu)既不像白熾燈有玻璃泡、燈絲等易損壞部件，也不像熒光燈有體積大的燈管和附件，它是一種全固體結(jié)構(gòu)，因此能經(jīng)得起震動、沖擊而不至損壞，而且體積也相對減小，重量也輕，應(yīng)用靈活，可在狹小空間投光，利于集成在全景視覺傳感器內(nèi)；每個(gè)*元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制備成符合全景彩色結(jié)構(gòu)光器形狀的器件；(4)響應(yīng)速度快LED燈響應(yīng)時(shí)間短，可瞬間啟動，反復(fù)開關(guān)，可靈活控制，加上時(shí)序控制電路可實(shí)現(xiàn)多種動、閃、跳的燈光變幻。LED發(fā)光的響應(yīng)時(shí)間為納秒級，熒光燈一般為毫秒級(5)效能高消耗能量比同光效的白熾燈減少80%，可以省去散熱部分的設(shè)計(jì)；(6)顏色豐富改變電流可以變色，發(fā)光二極管方便地通過化學(xué)修飾方法，調(diào)整材料的能帶結(jié)構(gòu)和帶隙，實(shí)現(xiàn)紅黃綠蘭橙多色發(fā)光；通過設(shè)計(jì)可以覆蓋整個(gè)可見光和紅外光；(7)超長壽命LED元件的壽命非常長，理論上可達(dá)到50000小時(shí)之久，是投影燈泡的十倍，如果每天使用5小時(shí)計(jì)算，LED光源可以使用10年以上，而且頻繁的開關(guān)，也不會影響到使用壽命；(8)亮度衰減小LED的發(fā)光指向性非常強(qiáng)，亮度衰減比傳統(tǒng)光源低很多，在使用2000小時(shí)之后，其衰退率不超過5%。因此，利用LED器件的這些優(yōu)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)一種全景的彩色光編碼器，為主動三維立體全景視覺傳感器提供一種彩色全景投影光源。另外，作為彩色全景投影光源需要全彩色化、超高亮度LED技術(shù)支持，超高亮度(UHB)是指發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到或超過100mcd的LED，又稱坎德拉(cd)級LED。最近幾年高亮度AlGalnP和InGaNLED的研制進(jìn)展十分迅速，目前的技術(shù)水平已達(dá)到常規(guī)材料GaAlAs、GaAsP、GaP不可能達(dá)到的性能水平。1991年日本東芝11公司和美國HP公司研制成InGaAlP620nrn橙色超高亮度LED,1992年InGaAlp5卯nm黃色超高亮度LED實(shí)用化。同年，東芝公司研制InGaAlP573nm黃綠色超高亮度LED，法向光強(qiáng)達(dá)2cd。1994年日本日亞公司研制成InGaN450nm藍(lán)(綠)色超高亮度LED。至今為此，彩色投影顯示所需的三基色紅、綠、藍(lán)以及橙、黃多種顏色的LED都達(dá)到了坎德拉級的發(fā)光強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了超高亮度化、全彩色化，使LED發(fā)光管能在戶外環(huán)境中全彩色投影逐漸成為現(xiàn)實(shí)。
發(fā)明內(nèi)容為了克服已有的立體視覺測量裝置的計(jì)算機(jī)資源消耗大、實(shí)時(shí)性能差、實(shí)用性不強(qiáng)、魯棒性不高等不足，本發(fā)明提供一種能夠減少計(jì)算機(jī)資源消耗、快速完成測量、實(shí)時(shí)性好、實(shí)用性強(qiáng)、魯棒性高的、具有平均角分辨率的主動式三維立體全景視覺傳感器。本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種具有平均角分辨率的主動式三維立體全景視覺傳感器，包括具有平均角分辨率的全景視覺傳感器、彩色全景投影光源以及用于對全方位圖像進(jìn)行三維立體攝像測量的微處理器，所述具有平均角分辨率的全景視覺傳感器與所述彩色全景投影光源配置在同一根軸心線上;所述具有平均角分辨率的全景視覺傳感器包括攝像單元、透明半圓形外罩、上蓋、二次折反射鏡面、一次折反射鏡面；所述的一次折反射鏡面固定在所述的上蓋上，所述的二次折反射鏡面固定在所述的透明半圓形外罩的下部，所述的透明半圓形外罩與所述的上蓋固定連接，所述的攝像單元固定在所述的上蓋上，所述的攝像單元的鏡頭朝向所述的一次折反射鏡面上的小孔，所述的攝像單元的鏡頭處在所述的一次折反射鏡面的視點(diǎn)上，所述具有平均角分辨率的全景視覺傳感器中的所述的攝像單元的輸出與所述微處理器連接；所述彩色全景投影光源包括圓球面體基板和多組具有不同發(fā)光中心波長的超高亮度LED;所述彩色全景投影光源和所述的具有平均角分辨率的全景視覺傳感器通過連接件連接；所述的微處理器中包括彩色全景投影光源控制單元，用于控制彩色全景投影光源發(fā)出全彩色全景結(jié)構(gòu)光，在彩色全景投影光源控制單元使彩色全景投影光源的供電電源處于ON狀態(tài)時(shí)，在全景視覺傳感器的成像單元中直接獲得空間某物點(diǎn)的深度和方位角度信息;在彩色全景投影光源控制單元使彩色全景投影光源的供電電源處于OFF狀態(tài)時(shí)，在全景視覺傳感器的成像單元中直接獲得空間某物點(diǎn)的實(shí)際色彩信息；實(shí)際彩色全景投影光源的供電電源開關(guān)控制采用電子開關(guān)來實(shí)現(xiàn)；視頻圖像讀取模塊，用于讀取全景視覺傳感器的視頻圖像，并保存在所述的存儲設(shè)備中，其輸出與所述的空間信息計(jì)算模塊連接；在彩色全景投影光源的供電電源處于ON狀態(tài)時(shí)所讀取的全景視頻圖像中的各像素色彩帶有某物點(diǎn)的深度和方位角度信息；在彩色全景投影光源的供電電源處于OFF狀態(tài)時(shí)所讀取的全景視頻圖像中的各像素色彩帶有某物點(diǎn)的實(shí)際色彩信息；根據(jù)具有平均角分辨率的二次折反射的成像原理計(jì)算成像平面上的P(x,y)的入射角a0，通過投射角ap、入射角ao以及彩色全景投影光源的中心點(diǎn)和具有平均角分辨率的全景視覺傳感器的視點(diǎn)Om之間的距離得到空間物點(diǎn)的深度信息；空間信息計(jì)算模塊，用于計(jì)算空間上的物點(diǎn)到立體視覺測量裝置中心點(diǎn)的距離及入射角，分別計(jì)算空間物點(diǎn)與具有平均角分辨率的全景視覺傳感器的視點(diǎn)Om的距離Rl、空間物點(diǎn)與彩色全景投影光源的中心點(diǎn)Op的距離R2、空間物點(diǎn)與中央眼的距離R以及空間物點(diǎn)的入射角^其輸出與三維圖像重構(gòu)模塊連接；三維圖像重構(gòu)模塊，用于將在全景視覺傳感器中所獲取的全景圖像進(jìn)行柱狀展開運(yùn)算，展開圖中橫坐標(biāo)表示方位角，縱坐標(biāo)表示入射角；在展開全方位圖像時(shí)需要將該中心部分的圖像單獨(dú)分離出來，然后對全方位圖像進(jìn)行展開，展開算法中水平方向的計(jì)算步長為，A"^2""，式中l(wèi)為水平展開幅度；垂直方向的計(jì)算步長為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>式中，"。-咖x為全景原圖最大有效半徑Rmax對應(yīng)的場景光線入射角，"。-為全景原圖最小有效半徑Rmin對應(yīng)的場景光線入射角；與用極坐標(biāo)表示的全景原圖中的原像點(diǎn)A(aD,e)對應(yīng)的球面展開方式中的A點(diǎn)坐標(biāo)分別為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>式中A^為水平方向的計(jì)算步長，"為方位角，Aw為垂直方向的計(jì)算步長，"。全景原圖有效半徑R對應(yīng)的場景光線入射角，"。-,為全景原圖最小有效半徑Rmin對應(yīng)的場景光線入射角；在對全景圖像進(jìn)行柱狀展開時(shí)，針對彩色全景投影光源的電源處于ON/OFF兩種狀態(tài)會產(chǎn)生兩種不同的柱狀展開圖；當(dāng)彩色全景投影光源的供電電源處于ON的狀態(tài)時(shí)，在柱狀展開圖上帶有全景彩色結(jié)構(gòu)光所照射全景視頻圖像；當(dāng)彩色全景投影光源的供電電源處于OFF的狀態(tài)時(shí)，在柱狀展開圖上自然光所投射的全景視頻圖像。作為優(yōu)選的一種方案所述的彩色全景投影光源包括圓球面體基板和多組具有不同發(fā)光中心波長的超高亮度LED;所述的圓球面體基板用于固定所述的多組具有不同發(fā)光中心波長的超高亮度LED;所述的圓球面體基板為內(nèi)部圓球型中空、上下圓柱形中空的圓球面體，所述的圓球面體基板的外球面上按照經(jīng)度和緯度以相隔一定角度均勻等分排列著與超高亮度LED的外直徑相等的小孔；所述的多組具有不同發(fā)光中心波長的超高亮度LED按照其發(fā)光中心波長的長短順序進(jìn)行分組，每組的超高亮度LED數(shù)目與緯度方向上的小孔數(shù)目相同，從最短發(fā)光中心波長的超高亮度LED組到最長發(fā)光中心波長的超高亮度LED組依次從在所述的圓球面體基板上的最大北緯度值到最大南緯度值按順序插入到相應(yīng)的相應(yīng)的小孔內(nèi)，同一的發(fā)光中心波長超高亮度LED組插入到同一緯度方向上的小孔內(nèi)，每個(gè)超高亮度LED的發(fā)射光方向與所插入相應(yīng)小孔的法線方向重合。進(jìn)一步，所述的具有平均角分辨率的全景視覺傳感器的一次折反射鏡面和二次折反射鏡面的設(shè)計(jì)如下，一次入射光線Vl與折反射主軸Z的夾角為a。，一次反射光線V2與折反射主軸Z的夾角為02，過Pl(tuF!)的切線與纟軸的夾角為"，法線N1與Z軸的夾角為二次反射光線V3與折反射主軸Z的夾角為過P2(t2，F(xiàn)2)點(diǎn)的切線與^軸的夾角為"，法線N2與Z軸的夾角為e,，基于上述關(guān)系得到公式(1):.o"=1800-s(1)q=1800-q2s產(chǎn)《一《其中Z—fftanan=——5——，tan《=^~^,tan(9,=丄14式中，^是一次折反射鏡面曲線，《是二次折反射鏡面曲線；利用三角關(guān)系并進(jìn)行簡化整理，得到公式(2)、(3):if-2a巧'-l二0(2)F2'2—2,2'-l=0(3)上式中，解公式(2)、(3)得到公式(4)、(5);=a±Va2+1(4)尸2,=/±^2+1(5)式中^'為^曲線的微分，《為《曲線的微分；為了使得成像平面上的點(diǎn)與入射角之間具有某種線性關(guān)系，'就是要建-立一種像素點(diǎn)P到Z軸距離與入射角a。之間的線性關(guān)系，如公式(6)所示，aQ=axi3+Z)(6)式中"、6是與所選擇成像芯片像素值有關(guān)的參數(shù)；將攝像單元的焦距作為y，P為像素點(diǎn)到Z軸的距離，在二次折反射鏡面上的反射點(diǎn)A，巧)，則根據(jù)成像原理，尸由公式(7)表示將式(7)代入式(6)，可得公式(8)，滿足公式(8)的鏡面曲線設(shè)計(jì)符合平均角分辨率要求；根據(jù)折反射原理，公式(8)可以用公式(9)表示，tan-=(/x#)"15(7)(8)(9)然后對公式(2)、(3)、(9)，通過4階Runge-Kutta算法求《和《的數(shù)字解，這樣計(jì)算得到的一次折反射鏡面和二次折反射鏡面曲線能實(shí)現(xiàn)平均角分辨率。再進(jìn)一步，對所述的彩色全景投影光源采用分時(shí)控制技術(shù)，通過電子開關(guān)來控制所述的彩色全景投影光源的發(fā)光或者不發(fā)光，在所述的彩色全景投影光源控制單元使所述的彩色全景投影光源的供電電源處于ON狀態(tài)時(shí)，在所述的全景視覺傳感器的成像單元中直接獲得空間某物點(diǎn)的深度和方位角度信息；在所述的彩色全景投影光源控制單元使所述的彩色全景投影光源的供電電源處于OFF狀態(tài)時(shí)，在所述的全景視覺傳感器的成像單元中直接獲得空間某物點(diǎn)的實(shí)際色彩信息。更進(jìn)一步，所述的空間信息計(jì)算模塊包括折射角otp計(jì)算單元、入射角a。計(jì)算單元和距離計(jì)算單元；投射角ap計(jì)算單元，用于利用彩色全景投影的投射角ap與彩色全景投影中某個(gè)高亮度LED所發(fā)射出的光波長之間具有一定的函數(shù)關(guān)系來計(jì)算的，當(dāng)彩色全景投影光源的供電電源處于ON狀態(tài)時(shí)，成像平面上的像素的色彩分量與投射角ap存在一一對應(yīng)關(guān)系，利用該關(guān)系來得到投射角n'p;-入射角ao計(jì)算單元，通過公式(10)計(jì)算得到具有某一特定波長的點(diǎn)的入射角ao，式中，x，y分別是成像平面上點(diǎn)P(x,y)的坐標(biāo)值，"、6是與所選擇的成像芯片像素值有關(guān)的參數(shù)，^表示的入射角；距離計(jì)算單元，用于利用公式(12)~(15)分別計(jì)算空間物點(diǎn)與全景視覺傳感器的實(shí)焦點(diǎn)Om的距離Rl、空間物點(diǎn)與彩色全景投影光源的實(shí)焦點(diǎn)Op的距離R2、空間物點(diǎn)與中央眼的距離R以及空間物點(diǎn)的入射角0，cos(a0)d(12)/1=Om^=-、0/Bsin(a。+ap)i2=O?！?-"丑cos()(13)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula>式中B為基線距，a。為入射角，(Xp為投射角，Rl為物點(diǎn)A與具有平均角分辨率的全景視覺傳感器的視點(diǎn)Om的距離，R2為物點(diǎn)A與彩色全景投影光源的實(shí)焦點(diǎn)Op的距離，R為物點(diǎn)A與中央眼的距離，-為空間物點(diǎn)相對于中央眼的入射角。在所述的空間信息計(jì)算模塊中，設(shè)置一張光編碼表來實(shí)現(xiàn)某一光波長A與某一投射角ap之間存在的映射關(guān)系，一張入射角計(jì)算表來實(shí)現(xiàn)某一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)與該點(diǎn)所對應(yīng)的入射角ao之間存在的映射關(guān)系，投射角ap、入射角ao計(jì)算采用査表方式實(shí)現(xiàn)；首先在彩色全景投影光源的供電電源處于ON狀態(tài)時(shí)按全景視覺傳感器的成像平面的點(diǎn)坐標(biāo)順序讀取某一個(gè)像素點(diǎn)的波長入值，以點(diǎn)坐標(biāo)值檢索入射角計(jì)算表得到該點(diǎn)所對應(yīng)的入射角ao，接著以該點(diǎn)的光波長入值檢索光編碼表得到該光波長入所對'應(yīng)的投射角ap;最后利用公式(ll)或者公式(12;或者公式(13)計(jì)算得到空間上某一點(diǎn)的距離信息；<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>表2表2是一張投射角ap與顏色波長A值的關(guān)系對應(yīng)表，通過所獲得的某一個(gè)像素點(diǎn)的波長X值用査表2得到兩個(gè)相鄰的中心波長，然后采用插值的方法計(jì)算得到投射角ap。所述的彩色全景投影光源的組裝方法是在加工好圓球面體基板后，將同一的發(fā)光中心波長超高亮度LED組插入到同一緯度方向上的孔內(nèi)，并且按從小的發(fā)光中心波長超高亮度LED組到大的發(fā)光中心波長超高亮度LED組按照圓球面體基板上的最大北緯度值到最大南緯度值的孔依次排列插入；所有超高亮度LED插入完成后，根據(jù)超高亮度LED的正向電壓連接指標(biāo)進(jìn)行連線，連接線均在空心圓球型體內(nèi)，電源線通過圓球面體的空心圓柱體引出；當(dāng)給彩色全景投影光源供電時(shí)，圓球面同一緯度上的超高亮度LED組發(fā)出同一的發(fā)光中心波長的光，投射光線的方向就是球面的法線方向；而在圓球面不同緯度上的超高亮度LED發(fā)出逐漸變化的波長光。所述的彩色全景投影光源的圓球面體基板的具體加工方法是首先將圓球面體基板加工成圓球型體，其圓球型體的中心為空心圓球型體，球體的中間是一個(gè)空心圓柱體；然后從在圓球面的最大直徑處從經(jīng)度方向上按相隔一定角度進(jìn)行等分，分為36個(gè)等角間隔，即每個(gè)等角間隔為10°;接著從從圓球面的最大直徑處從緯度方向上按等角間隔為10°進(jìn)行等分，等分后的數(shù)量與采用的超高亮度LED的發(fā)光顏色數(shù)目相同；在經(jīng)度方向上的等分線和在諱度方向上的等分線都有一個(gè)交點(diǎn)，每個(gè)交點(diǎn)都有相應(yīng)的經(jīng)度值和緯度值，然后以這些交點(diǎn)為鉆孔的中心，以超高亮度LED的外徑為鉆孔鉆頭的直徑，鉆孔的方向?qū)?zhǔn)圓球型體的球心。要實(shí)現(xiàn)上述
發(fā)明內(nèi)容，必須要解決三個(gè)核心問題(1)實(shí)現(xiàn)一種具有平均角分辦§節(jié)全景視覺傳感器；(2)實(shí)現(xiàn)一種具有單一發(fā)射中心點(diǎn)、超高亮度的彩色全景投影光源，能為主動三維立體全景視覺傳感器提供一種主動全景結(jié)構(gòu)光源；(3)將彩色全景投影光源和具有平均角分辨率的全景視覺傳感器結(jié)合，實(shí)現(xiàn)一種能獲得與實(shí)際物體一一對應(yīng)的景物深度和色彩對應(yīng)圖的具有平均角分辨率的全景視覺傳感器。實(shí)現(xiàn)一種具有平均角分辨率的全景視覺傳感器，就是要能實(shí)時(shí)感知半球面以上的所有物點(diǎn)、并且整個(gè)半球面都具有相同的分辨率的全景視覺傳感器。要實(shí)現(xiàn)一種具有單一發(fā)射中心點(diǎn)、超高亮度的彩色全景投影光源，能為主動三維立體全景視覺傳感器提供一種主動全景結(jié)構(gòu)光源；首先是發(fā)光器件的選擇，其次是彩色全景投影光源的設(shè)計(jì)；在發(fā)光器件的選擇方面，目前的超高亮度LED制造技術(shù)已經(jīng)基本上能滿足投影光源的發(fā)光亮度要求，超高亮度紅AlGaAsLED與常規(guī)材料GaAsP-GaPLED相比，具有更高的發(fā)光效率，透明襯底(TS)AlGaAsLED(640nm)的流明效率已接近101m/W，比紅色GaAsP-GaPLED大10倍。超高亮度InGaAlPLED提供的顏色與GaAsP-GaPLED相同包括綠黃色(560nm)、淺綠黃色(570nm)、黃色(585nm)、淺黃(590nm)、橙色(605nm)、淺紅(625nm)、深紅(640nm)。透明襯底AlGalnPLED發(fā)光效率與其他LED結(jié)構(gòu)及白熾光源的比較，InGaAlPLED吸收襯底(AS)的流明效率為101m/W，透明襯底(TS)為201m/W，在590~626nm的波長范圍內(nèi)比GaAsP-GaPLED的流明效率要高10~20倍；在560~570的波長范圍內(nèi)則比GaAsP-GaPLED高出2~4倍。超高亮度InGaNLED提供了藍(lán)色光和綠色光，其波長范圍藍(lán)色為450480nrn，藍(lán)綠色為500nm，綠色為520nrn;其流明效率為3~151m/W?？茖W(xué)家們將AlGalnP材料和InGaN材料制造的超高亮度LED將多個(gè)(紅、藍(lán)、綠)超高亮度LED芯片組合在一起來得到各種顏色，目前其發(fā)光效率均已超過白熾燈，正向熒光燈接近。發(fā)光亮度已高于1000mcd，單LED功率已經(jīng)可以達(dá)到數(shù)瓦(不超過5W)，這些指標(biāo)已經(jīng)基本上滿足室外全天候、全色投影顯示的需要。目前在市場上銷售的超高亮度LED芯片用表1總結(jié)，隨著LED的應(yīng)用推廣，更多的具有不同發(fā)光中心波長的超高亮度LED將會面世，這些都為彩色全景投影光源的設(shè)計(jì)提供了良好的基礎(chǔ)；表1目前市售的超高亮度LED的發(fā)光顏色和相應(yīng)波長對應(yīng)表顏色藍(lán)色藍(lán)綠色綠色綠黃色淺綠黃色黃色淺黃橙色淺紅深紅中心波長nm465500520560570585590605625640在用超高亮度LED組合方式來設(shè)計(jì)彩色全景投影光源時(shí)，設(shè)計(jì)指標(biāo)是(1)所有參與陣列組合的超高亮度LED都必須具有單一發(fā)射中心點(diǎn)，即所有參與陣列組合的超高亮度LED投射方向延長線都交于一個(gè)點(diǎn)；(2)從圓球面體來考慮，希望參與陣列組合的超高亮度LED,在同一緯度方向上需要等間距地排列具有同一的發(fā)光中心波長超高亮度LED，在同一經(jīng)度方向上需要等間距地排列具有連續(xù)變化的發(fā)光中心波長超高亮度LED。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在1)、主動獲取實(shí)時(shí)的全景立體視頻圖像，跟蹤的監(jiān)控物體不會出現(xiàn)丟失，采用等角分辨率的全景視覺傳感器的設(shè)計(jì)，解決了大空間內(nèi)的快速移動目標(biāo)對象的實(shí)時(shí)跟蹤，為移動機(jī)器人提供了實(shí)時(shí)快速的視覺檢測方法；2)、提供了一種全新的立體視覺獲取方法，通過主動的全景彩色結(jié)構(gòu)光發(fā)生、基于圓球面體的彩色光發(fā)射的技術(shù)和具有等角分辨率的全景視覺成像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了快速的全景立體攝像測量；3)、不再需要繁瑣的攝像機(jī)標(biāo)定工作、特征提取、立體圖像匹配等步驟，為快速全景立體攝像測量提供了一種新的手段；4)、通過彩色全景投影光源所生成的全景立體圖像本身具有立體感和距離感；5)、充分利用了LED光色純和光束集中的優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)成彩色全景投影光源的每19個(gè)LED都具有分立的光譜，譜線狹窄，色彩豐富，鮮艷，LED發(fā)光大部分集中會聚于中心，發(fā)散角小，為準(zhǔn)確立體攝像測量提供了一種高分辨率的、高清晰的彩色投影裝置；6)、充分利用了LED的響應(yīng)速度快和效能高的特點(diǎn)，通過對LED供電電源的控制，在一個(gè)成像芯片不但能獲得全景范圍內(nèi)空間物點(diǎn)的深度距離信息，而且也能獲得空間物點(diǎn)的色彩信息，同時(shí)發(fā)光效率高不需要任何散熱裝置；7)、作為主動光源，LED具有小型化、輕量化、超長壽命和亮度衰減小等優(yōu)點(diǎn)，在便攜、可靠、使用壽命、維護(hù)成本等性能指標(biāo)上具有明顯的優(yōu)勢；8)、采用同一極球面坐標(biāo)處理手段，可利用數(shù)字幾何的計(jì)算方法能容易實(shí)現(xiàn)三維圖像重構(gòu)和三維物體測量?？蓮V泛的應(yīng)用于各種工業(yè)檢測、地理勘測、醫(yī)學(xué)整容、骨科矯形、文物復(fù)制、刑偵取證、保安識別、機(jī)器人視覺、模具快速成型、禮品、虛擬現(xiàn)實(shí)、人體測量、動畫電影、游戲等許多應(yīng)用領(lǐng)域。圖1為一種具有等角分辨率的全景視覺傳感器的結(jié)構(gòu)圖；圖2為等角分辨率的全景視覺傳感器的成像原理圖；圖3—種彩色全景投影光源的結(jié)構(gòu)圖4為一種具有等角分辨率的主動式三維立體全景視覺傳感器原理圖；圖5為一種具有等角分辨率的主動式三維立體全景視覺傳感器的立體測量范圍示意圖6為一種具有等角分辨率的全景視覺傳感器的折反射鏡面的設(shè)計(jì)圖；圖7為高斯球面坐標(biāo)與三維直角坐標(biāo)之間的關(guān)系示意圖；圖8為雙目視覺中的中央眼的概念圖9為一種具有等角分辨率的主動式三維立體全景視覺傳感器的立體攝像測量的原理圖10為具有等角分辨率的全景視覺傳感器和彩色全景投影光源具有相同極平面的示意圖11為一種具有等角分辨率的主動三維立體全景視覺傳感器的系統(tǒng)構(gòu)成框圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。實(shí)施例120參照圖111，一種具有平均角分辨率的主動式三維立體全景視覺傳感器，包括具有平均角分辨率的全景視覺傳感器、彩色全景投影光源以及用于對全方位圖像進(jìn)行三維立體攝像測量的微處理器，所述具有平均角分辨率的全景視覺傳感器與所述彩色全景投影光源配置在同一根軸心線上；所述具有平均角分辨率的全景視覺傳感器包括攝像單元l、透明半圓形外罩2、上蓋3、二次折反射鏡面4、一次折反射鏡面5，如附圖1所示；所述的一次折反射鏡面5固定在所述的上蓋3上，所述的二次折反射鏡面4固定在所述的透明半圓形外罩3的下部，所述的透明半圓形外罩2與所述的上蓋1通過螺釘固定在一起，所述的攝像單元1用螺釘固定在所述的上蓋3上，所述的攝像單元1的鏡頭朝向所述的一次折反射鏡面5上的小孔，所述的攝像單元l的鏡頭處在所述的一次折反射鏡面5的視點(diǎn)上，所述具有平均角分辨率的全景視覺傳感器中的所述的攝像單元1的輸出與所述微處理器連接；所述彩色全景投影光源包括圓球面體基板9-1和多組具有不同發(fā)光中心波長的超高亮度LED9-2;所述彩色全景投影光源和所述的具有平均角分辨率的全景視覺傳感器通過連接件10用螺紋進(jìn)行連接，如附圖4所示；實(shí)現(xiàn)一種具有平均角分辨率的全景視覺傳感器，就是要能實(shí)時(shí)感知半球面以上的所有物點(diǎn)、并且整個(gè)半球面都具有相同的分辨率的全景視覺傳感器。全方位視覺裝置如附圖1所示，將攝像機(jī)1配置在一次折反射鏡面5的后面，攝像機(jī)1的鏡頭安置在一次折反射鏡面5的視點(diǎn)處，一次折反射鏡面5的中間留有一個(gè)小孔，攝像機(jī)1能通過小孔拍攝到一次折反射鏡面5前面的視頻信息；在一次折反射鏡面5的前面配置有一個(gè)二次折反射鏡面4;全景視頻信息在一次折反射鏡面5折反射后經(jīng)二次折反射鏡面4進(jìn)行二次折反射，然后通過一次折反射鏡面5的小孔在攝像裝置1中成像；要實(shí)現(xiàn)這種全景視覺傳感器關(guān)鍵是一次折反射鏡面5和二次折反射鏡面4的設(shè)計(jì)；在折反射鏡面曲線的設(shè)計(jì)上，如附圖2所示，空間上的一個(gè)光源點(diǎn)P的入射光V1在一次折反射鏡面5的Pl"，F(xiàn)!)點(diǎn)上進(jìn)行反射，反射光V2反射到二次折反射鏡面4的P2(t2，F(xiàn)2)點(diǎn)上再進(jìn)行反射，反射光V3以角度91進(jìn)入攝像裝置的鏡頭，在攝像單元(CCD或者CMOS)上成像。根據(jù)成像原理，一次入射光線VI與折反射主軸Z的夾角為a。，一次反射光線V2與折反射主軸Z的夾角為92，過P1(tl，F(xiàn)。的切線與^軸的夾角為"，法線N1與Z軸的夾角為e;二次反射光線V3與折反射主軸Z的夾角為el，過P2(t2，F(xiàn)2)點(diǎn)的切線與^軸的夾角為J，法線N2與Z軸的夾角為e1，基于上述關(guān)系可以得到公式(1):21cr,=180。-&2s產(chǎn)《—《",tanan—-^-,tan《=^~^~,tan《=i其中A"—",2—AA式中，^是一次折反射鏡面曲線，^是二次折反射鏡面曲線；利用三角關(guān)系并進(jìn)行簡化整理，得到公式(2)、(3):F22_2/F2-1=0上式中，a—(Anno」2(,一2)+挑-A)'解公式(2)、(3)可以得到公式(4)、(5);(2)(3)=a±Va2+1(4)F2'=±#2+1(5)式中《'為^曲線的微分，《為巧曲線的微分；為了使得成像平面上的點(diǎn)與入射角之間具有某種線性關(guān)系，就是要建立一種像素點(diǎn)？到Z軸距離與入射角a。之間的線性關(guān)系，如公式(6)所示，a0=ax_P+6(6)式中《、6是與所選擇成像芯片像素值有關(guān)的參數(shù)；將攝像單元的焦距作為/，P為像素點(diǎn)到Z軸的距離，在二次折反射鏡面上的反射點(diǎn)仏，巧)。則根據(jù)成像原理，戶可以由公式(7)表示尺將式(7)代入式(6)，可得公式(8)，F(xiàn)，滿足公式(8)的鏡面曲線設(shè)計(jì)符合平均角分辨率要求；根據(jù)折反射原理，公式(8)可以用公式(9)表示，tan-'(+)-"x(/x備)+6(9)尸i一s《然后對公式(2)、(3)、(9)，通過4階Runge-Kutta算法求巧和巧的數(shù)字解，這樣計(jì)算得到的一次折反射鏡面和二次折反射鏡面曲線能實(shí)現(xiàn)平均角分辨率；圖5是利用4階Runge-Kutta算法求Fi和F2的數(shù)字解的圖。進(jìn)一步，要實(shí)現(xiàn)一種具有單一發(fā)射中心點(diǎn)、超高亮度的彩色全景投影光源，能為主動三維立體全景視覺傳感器提供一種主動全景結(jié)構(gòu)光源；首先是發(fā)光器件的選擇，其次是彩色全景投影光源的設(shè)計(jì)；在發(fā)光器件的選擇方面，目前的超高亮度LED制造技術(shù)已經(jīng)基本上能滿足投影光源的發(fā)光亮度要求，超高亮度紅AlGaAsLED與常規(guī)材料GaAsP-GaPLED相比，具有更高的發(fā)光效率，透明襯底(TS)AlGaAsLED(640nm)的流明效率已接近101m/W，比紅色GaAsP-GaPLED大10倍。超高亮度InGaAlPLED提供的顏色與GaAsP-GaPLED相同包括綠黃色(560nm)、淺綠黃色(570nm)、黃色(585nm)、淺黃(5卯nm)、橙色(605nm)、淺紅(625nm)、深紅(640nm)。透明襯底AlGalnPLED發(fā)光效率與其他LED結(jié)構(gòu)及白熾光源的比較，InGaAlPLED吸收襯底(AS)的流明效率為101m/W，透明襯底(TS)為201m/W，在590~626nm的波長范圍內(nèi)比GaAsP-GaPLED的流明效率要高1020倍；在560~570的波長范圍內(nèi)則比GaAsP-GaPLED高出2~4倍。超高亮度InGaNLED提供了藍(lán)色光和綠色光，其波長范圍藍(lán)色為450~480nm，藍(lán)綠色為500nm，綠色為520nrn;其流明效率為3~151m/W?？茖W(xué)家們將AlGalnP材料和InGaN材料制造的超高亮度LED將多個(gè)(紅、藍(lán)、綠)超高亮度LED芯片組合在一起來得到各種顏色，目前其發(fā)光效率均巳超過白熾燈，正向熒光燈接近。發(fā)光亮度已高于lOOOmcd，單LED功率已經(jīng)可以達(dá)到數(shù)瓦(不超過5W)，這些指標(biāo)已經(jīng)基本上滿足室外全天候、全色投影顯示的需要。目前在市場上銷售的超高亮度LED芯片用表1總結(jié)，隨著LED的應(yīng)用推廣，更多的具有不同發(fā)光中心波長的超高亮度LED將會面世，這些都為彩色全景投影光源的設(shè)計(jì)提供了良好的基礎(chǔ)；表1目前市售的超高亮度LED的發(fā)光顏色和相應(yīng)波長對應(yīng)表<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>在用超高亮度LED組合方式來設(shè)計(jì)彩色全景投影光源時(shí)，設(shè)計(jì)指標(biāo)是(1)所有參與陣列組合的超高亮度LED都必須具有單一發(fā)射中心點(diǎn)，即所有參與陣列組合的超高亮度LED投射方向延長線都交于一個(gè)點(diǎn)；(2)從圓球面體來考慮，希望參與陣列組合的寧高亮度LED，在同一緯度方向上需要等間距地排^具有同一的發(fā)光中心波長超高亮度LED，在同一經(jīng)度方向上需要等間距地排列具有連續(xù)變化的發(fā)光中心波長超高亮度LED。設(shè)計(jì)彩色全景投影光源時(shí)所采用的技術(shù)方案是一種彩色全景投影光源，包括圓球面體基板和多組具有不同發(fā)光中心波長的超高亮度LED;所述的圓球面體基板用于固定所述的多組具有不同發(fā)光中心波長的超高亮度LED;所述的圓球面體基板為內(nèi)部圓球型中空、上下圓柱形中空的圓球面體，所述的圓球面體基板的外球面上按照經(jīng)度和緯度以相隔一定角度均勻等分排列著與超高亮度LED的外直徑相等的小孔；所述的多組具有不同發(fā)光中心波長的超高亮度LED按照其發(fā)光中心波長的長短順序進(jìn)行分組，每組的超高亮度LED數(shù)目與緯度方向上的小孔數(shù)目相同，從最短發(fā)光中心波長的超高亮度LED組到最長發(fā)光中心波長的超高亮度LED組依次從在所述的圓球面體基板上的最大北緯度值到最大南緯度值按順序插入到相應(yīng)的相應(yīng)的小孔內(nèi)，同一的發(fā)光中心波長超高亮度LED組插入到同一緯度方向上的小孔內(nèi)，每個(gè)超高亮度LED的發(fā)射光方向與所插入相應(yīng)小孔的法線方向重合；圓球面體基板的具體加工方法是首先將圓球面體基板加工成圓球型體，其圓球型體的中心為空心圓球型體，球體的中間是一個(gè)空心圓柱體；然后從在圓球面的最大直徑處從經(jīng)度方向上按相隔一定角度進(jìn)行等分，比如分為36個(gè)等角間隔，那么每個(gè)等角間隔為10°;接著從從圓球面的最大直徑處從緯度方向上按等角間隔為10°進(jìn)行等分，等分后的數(shù)量與采用的超高亮度LED的發(fā)光顏色數(shù)目相同；在經(jīng)度方向上的等分線和在緯度方向上的等分線都有一個(gè)交點(diǎn)，每個(gè)交點(diǎn)都有相應(yīng)的經(jīng)度值和緯度值，然后以這些交點(diǎn)為鉆孔的中心，以超高亮度LED的外徑為鉆孔鉆頭的直徑，鉆孔的方向?qū)?zhǔn)圓球型體的球心，如附圖3所示；彩色全景投影光源的組裝方法是在加工好圓球面體基板后，將同一的發(fā)光中心波長超高亮度LED組插入到同一緯度方向上的孔內(nèi)，并且按從小的發(fā)光中心24波長超高亮度LED組到大的發(fā)光中心波長超高亮度LED組按照圓球面體基板上的最大北緯度值到最大南緯度值的孔依次排列插入；所有超高亮度LED插入完成后，根據(jù)超高亮度LED的正向電壓連接指標(biāo)進(jìn)行連線，連接線均在空心圓球型體內(nèi)，電源線通過圓球面體的空心圓柱體引出；當(dāng)給彩色全景投影光源供電時(shí)，圓球面同一緯度上的超高亮度LED組發(fā)出同一的發(fā)光中心波長的光，投射光線的方向就是球面的法線方向；而在圓球面不同緯度上的超高亮度LED發(fā)出逐漸變化的波長光，比如在附圖3所示的情況下，彩色全景投影光源從低緯度到高緯度將依次發(fā)出藍(lán)色、藍(lán)綠色、綠色、綠黃色、淺綠黃色，黃色、淺黃、橙色、淺紅和深紅的波長的光；排列組成的彩色全景投影光源中的各個(gè)超高亮度LED的發(fā)射光角對彩色全景投影光源所產(chǎn)生的彩色光有影響，過大的發(fā)射光角或者過小的等角間隔都會對相鄰的、不同緯度上所發(fā)出的彩色光產(chǎn)生干擾，影響發(fā)光的均勻性；因此在上述的設(shè)計(jì)中采用了等角間隔為10°的設(shè)計(jì)，那么所選擇超高亮度LED的發(fā)射光角以10°~15°為佳。更進(jìn)一步，說明如何將彩色全景投影光源和具有平均角分辨率的全景視覺傳感器結(jié)合，實(shí)現(xiàn)一種能獲得與實(shí)際物體一一對應(yīng)的景物深度和色彩對應(yīng)圖的具有平均角分辨率的全景視覺傳感器。首先說明采用彩色全景投影光源后如何使得在一個(gè)二維的全景視頻圖像的每一個(gè)像素點(diǎn)本身都帶有景物的深度信息，然后說明如何通過該技術(shù)能提高圖像空間的信號源質(zhì)量從而解決立體視覺測量中的快速匹配問題；本發(fā)明的目的是要實(shí)現(xiàn)主動三維立體全景視覺傳感，開發(fā)出一種能獲得與實(shí)際物體一一對應(yīng)的景物深度和色彩對應(yīng)圖的具有平均角分辨率的全景視覺傳感器，通過集成彩色全景投影光源和具有平均角分辨率的全景視覺傳感器來構(gòu)建一種主動式立體的、具有平均角分辨率的全景視覺傳感器，使得在全景視覺傳感器的成像平面上的任何像素單元都具有景物深度、方位和色彩信息，最終實(shí)現(xiàn)用一幅全景圖像來直接感知、表達(dá)與重構(gòu)三維全景場景。彩色全景投影光源9是由幾組不同中心波長的超高亮度LED所組成，每個(gè)超高亮度LED的發(fā)散角選擇在IO。~15°左右，彩色全景投影光源的基板是一個(gè)內(nèi)空的圓球體9-l，每個(gè)超高亮度LED9-2按照其發(fā)光的中心波長從小到大以北緯到南緯依次均勻地排列在圓球體9-1的孔內(nèi)，這里引用地球上對緯度的定義，零緯度線是從該線上的任何點(diǎn)到北極點(diǎn)、南極點(diǎn)的距離都是相等的，按照定義附圖4中的中心波長為465nm的藍(lán)色光超高亮度LED9-2處在北緯50°，并且該中心波長的藍(lán)色光超高亮度LED9-2均勻地排列在圓球體9-l的北瑋5(T線的孔內(nèi)；同樣道理，中心波長為640nm的深紅色光超高亮度LED9-2處在南緯40。，并且該25中心波長的藍(lán)色光超高亮度LED9-2均勻地排列在圓球體9-l的南緯40°線的孔內(nèi)；每個(gè)超高亮度LED9-2的光線發(fā)射方向與圓球體9-l的法線方向重合，這樣產(chǎn)生的所有彩色光均是從圓球體9-1的中心向外發(fā)射，就在整個(gè)球面上產(chǎn)生了一圈圈的彩色結(jié)構(gòu)光，所形成的彩色結(jié)構(gòu)光與所述彩色全景投影光源上某個(gè)超高亮度LED所處的緯度值ap之間具有一定的函數(shù)關(guān)系，因此只要得到某一個(gè)光的波長就可以估算出彩色全景投影光源的緯度值ap;由于彩色全景投影光源9的軸心和具有平均角分辨率的全景視覺傳感器的軸心相重疊，彩色全景投影光源9的主動投影的經(jīng)度必定是與具有平均角分辨率的全景視覺傳感器的方位角相一致的，從計(jì)算機(jī)視覺的角度來說，必定處在同一極平面上，如附圖10所示；因此就不需要在被動立體視覺中所要進(jìn)行的極線匹配的計(jì)算過程；根據(jù)上述的設(shè)計(jì)，當(dāng)彩色全景投影光源處于供電狀態(tài)時(shí)，在經(jīng)度方向上形成了360°、在緯度方向上形成了呈按照角度函數(shù)關(guān)系變化的一圈圈的峰值波長的投射光，如附圖9所示，當(dāng)空間上的一個(gè)點(diǎn)A(X,Y,Z)接受到一定波長的光，按照附圖4的配置方式，投射到點(diǎn)A(X,Y,Z)的光是綠黃色光，波長為560nm，該光點(diǎn)A(X,Y,Z)繼續(xù)向具有平均角分辨率的全景視覺傳感器的一次折反射鏡面5反射，光線朝向具有平均角分辨率的全景視覺傳感器的視點(diǎn)，根據(jù)上述二次折反射設(shè)計(jì)光線繼續(xù)向著二次折反射鏡面4進(jìn)行折反射，折反射的光進(jìn)入一次折反射鏡面5上的小孔在攝像單元1中成像；反映實(shí)物圖像的各具有一定波長的光點(diǎn)經(jīng)具有平均角分辨率的全景視覺傳感器的二次折反射到攝像單元1的聚光透鏡中成像，在該成像平面上的一個(gè)點(diǎn)P(x,y)對應(yīng)著實(shí)物在空間上的一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)A(X,Y,Z)，成像光路圖如附圖9中的粗實(shí)線所示；附圖5中的斜線部分表示了立體視覺的范圍；通過上述的設(shè)計(jì)，彩色全景投影光源和具有平均角分辨率的全景視覺傳感器分別具有兩個(gè)獨(dú)立視點(diǎn)，并且這兩個(gè)獨(dú)立視點(diǎn)處在同一對稱中心軸的這兩個(gè)特點(diǎn)；所謂的視點(diǎn)對于彩色全景投影光源來說是指彩色全景投影光源的發(fā)射中心點(diǎn)，即圓球面體9-1的圓心；對于具有平均角分辨率的全景視覺傳感器來講是指一次折反射鏡面的視點(diǎn)；這樣的配置使得在原有立體攝像測量技術(shù)中的攝像機(jī)的標(biāo)定、特征選取、圖像匹配步驟進(jìn)行簡化，通過彩色全景投影光源和具有平均角分辨率的全景視覺傳感器的共同作用確定了空間上的一個(gè)點(diǎn)A(X,Y,Z)在成像平面上點(diǎn)P(x,y)的投射角ap和入射角a0，即在成像平面上點(diǎn)P(x,y)上可以確定點(diǎn)A(X,Y,Z)的深度信息，如附圖9(c)所示；關(guān)于方位角，由于彩色全景投影光源9的軸心和具有平均角分辨率的全景視覺傳感器的軸心相重疊，彩色全景投影光源9的主動投影的經(jīng)度必定是與具有平均角分辨率的全景視覺傳感器的方位角相一致，因此將彩色全景投影光源9的主動投影的經(jīng)度值作為具有平均角分辨率的全景視覺傳感器的方位角數(shù)據(jù)；具有某一特定波長的點(diǎn)將在全景視覺傳感器的成像平面上有一個(gè)對應(yīng)點(diǎn)，即P(x，y)，根據(jù)具有平均角分辨率的全景視覺傳感器的折反射成像原理可通過公式(6)來得到公式(10)，通過公式(10)計(jì)算得到具有某一特定波長的點(diǎn)的入射角ao，式中，x,y分別是成像平面上點(diǎn)P(x,y)的坐標(biāo)值，a、Z>是與所選擇的成像芯片像素值有關(guān)的參數(shù)，"。表示的入射角；由于某一波長光的波長的投射角ap與入射角ao均在同一極平面上，有了這兩個(gè)數(shù)據(jù)就能方便地得到空間點(diǎn)與觀察點(diǎn)的位置深度和角度信息，即在全景視覺傳感器成像平面上的某一個(gè)像素點(diǎn)的位置代表入射角ao的信息，該像素點(diǎn)的色彩代表投射角ap的信息；為了獲得成像點(diǎn)的實(shí)際色彩信息，在設(shè)計(jì)的一種等角分辨率的主動式立體全景視覺傳感器中采用分時(shí)控制技術(shù)，即通過控制彩色全景投影光源的發(fā)光，即控制超高亮度LED光源的供電，當(dāng)給超高亮度LED光源的供電時(shí)在全景視覺傳感器的成像平面上獲得空間某物點(diǎn)的深度和方位角度信息；當(dāng)讓LED光源的供電電源切斷時(shí)，由于LED光源的響應(yīng)速度快，這樣通過自然光來獲得物點(diǎn)的色彩信息；時(shí)間信息由微處理器的時(shí)鐘時(shí)間來確定；因此，如圖8所示的任何空間物點(diǎn)A(R,^e,r,g,b,t)的深度、角度、色彩和時(shí)間等信息都可以在高斯球面坐標(biāo)系中進(jìn)行表達(dá)。實(shí)現(xiàn)了在主動立體全景視覺傳感器中所獲得的立體視頻信息具備與實(shí)際物體成一一對應(yīng)的景物深度和色彩對應(yīng)圖。所述的微處理器中包括如附圖ll所示；'彩色全景投影光源控制單元，用于控制彩色全景投影光源發(fā)出全彩色全景結(jié)構(gòu)光，在彩色全景投影光源控制單元使彩色全景投影光源的供電電源處于ON狀態(tài)時(shí)，在全景視覺傳感器的成像單元中直接獲得空間某物點(diǎn)的深度和方位角度信息；在彩色全景投影光源控制單元使彩色全景投影光源的供電電源處于OFF狀態(tài)時(shí)，在全景視覺傳感器的成像單元中直接獲得空間某物點(diǎn)的實(shí)際色彩信息；實(shí)際彩色全景投影光源的供電電源開關(guān)控制采用電子開關(guān)來實(shí)現(xiàn)；27視頻圖像讀取模塊，用于讀取全景視覺傳感器的視頻圖像，并保存在所述的存儲設(shè)備中，其輸出與所述的空間信息計(jì)算模塊連接；在彩色全景投影光源的i共電電源處于ON狀態(tài)時(shí)所讀取的全景視頻圖像中的各像素色彩帶有某物點(diǎn)的深度和方位角度信息；在彩色全景投影光源的供電電源處于OFF狀態(tài)時(shí)所讀取的全景視頻圖像中的各像素色彩帶有某物點(diǎn)的實(shí)際色彩信息；如附圖9所示；比如在附圖9(a)中某物點(diǎn)的像素P(x,y)中讀取的顏色為綠黃色，該顏色表示彩色全景投影光源的投射角ap為北緯20。，根據(jù)具有平均角分辨率的二次折反射的成像原理通過公式(10)計(jì)算成像平面上的P(x,y)的入射角ao，通過投射角ap、入射角ao以及彩色全景投影光源的中心點(diǎn)和具有平均角分辨率的全景視覺傳感器的視點(diǎn)Om之間的距離得到空間物點(diǎn)的深度信息；空間信息計(jì)算模塊，用于計(jì)算空間上的物點(diǎn)到立體視覺測量裝置中心點(diǎn)的距離及入射角，分別計(jì)算空間物點(diǎn)與具有平均角分辨率的全景視覺傳感器的視點(diǎn)Om的距離Rl、空間物點(diǎn)與彩色全景投影光源的中心點(diǎn)Op的距離R2、空間物點(diǎn)與中央眼的距離R以及空間物點(diǎn)的入射角-;其輸出與三維圖像重構(gòu)模塊連接；三維圖像重構(gòu)模塊，用于將在全景視覺傳感器中所獲取的全景圖像進(jìn)行柱狀展開運(yùn)算，展開圖中橫坐標(biāo)表示方位角，縱坐標(biāo)表示入射角；在展開全方位圖it時(shí)需要將該中心部分的圖像單獨(dú)分離出來，然后對全方位圖像進(jìn)行展開，展開算法中水平方向的計(jì)算步長為，A":2^〃，式中l(wèi)為水平展開幅度；垂直方向的計(jì)算步長為Am-(a?！?"?！猰n)/w;式中，"?！?，為全景原圖最大有效半徑Rmax對應(yīng)的場景光線入射角，a。_min為全景原圖最小有效半徑Rmin對應(yīng)的場景光線入射角；與用極坐標(biāo)表示的全景原圖中的原像點(diǎn)A(a。,p)對應(yīng)的球面展開方式中的A點(diǎn)坐標(biāo)分別為(11)式中A"為水平方向的計(jì)算步長，々為方位角，Aw為垂直方向的計(jì)算步長，a。全景原圖有效半徑R對應(yīng)的場景光線入射角，"。-，為全景原圖最小有效半徑Rmin對應(yīng)的場景光線入射角；在對全景圖像進(jìn)行柱狀展開時(shí)，針對彩色全景投影光源的電源處于ON/OFF兩種狀態(tài)會產(chǎn)生兩種不同的柱狀展開圖；當(dāng)彩色全景投影光源的供電電源處于ON的狀態(tài)時(shí)，在柱狀展開圖上帶有全景彩色結(jié)構(gòu)光所照射全景視頻圖像；當(dāng)彩色全景投影光源的供電電源處于OFF的狀態(tài)時(shí)，在柱狀展開圖上自然光所投射的28全景視頻圖像；所述的空間信息計(jì)算單元包括投射角ap計(jì)算單元、入射角ao計(jì)算單元和距離計(jì)算單元；投射角ap計(jì)算單元，用于利用彩色全景投影的投射角ap與彩色全景投影中某個(gè)高亮度LED所發(fā)射出的光波長之間具有一定的函數(shù)關(guān)系來計(jì)算的，當(dāng)彩色全景投影光源的供電電源處于ON狀態(tài)時(shí)，成像平面上的像素的色彩分量與投射角ap存在一一對應(yīng)關(guān)系，利用該關(guān)系來得到投射角ap;入射角ao計(jì)算單元，通過公式(10)計(jì)算得到具有某一特定波長的點(diǎn)的入射角ao，a0=ax_P+6=axV+少2+6式中，x,y分別是成像平面上點(diǎn)P(x,y)的坐標(biāo)值，a、6是與所選擇的成像芯片像素值有關(guān)的參數(shù)，"。表示的入射角；距離計(jì)算單元，用于利用公式(12)~(15)分別計(jì)算空間物點(diǎn)與全景視覺傳感器的實(shí)焦點(diǎn)Om的距離Rl、空間物點(diǎn)與彩色全景投影光源的實(shí)焦點(diǎn)Op的距離R2、空間物點(diǎn)與中央眼的距離R以及空間物點(diǎn)的入射角^，''cos(a。)sin(a。+a》-cos(aD)i2=(9?！?-p丑psin("。+ap)(12)(13)及=&=^及22+(^/2)2—2i2(5/2)cos(c^+90)cos(",)，2,n，《，cos("p)5=5~p〗2+0.25+-"sin(a》Vsin(a。+ap)sin(。+p)p(14)-=arcsin[——cos(。)]2i(15)式中B為基線距，ct。為入射角，otp為投射角，Rl為物點(diǎn)A與具有平均角分辨率的全景視覺傳感器的視點(diǎn)Om的距離，R2為物點(diǎn)A與彩色全景投影光源的實(shí)焦點(diǎn)Op的距離，R為物點(diǎn)A與中央眼的距離，-為空間物點(diǎn)相對于中央眼的入射角。在所述的空間信息計(jì)算模塊中，設(shè)置一張光編碼表來實(shí)現(xiàn)某一光波長入與某一投射角ap之間存在的映射關(guān)系，一張入射角計(jì)算表來實(shí)現(xiàn)某一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)與該點(diǎn)所對應(yīng)的入射角ao之間存在的映射關(guān)系，投射角ap、入射角ao計(jì)算采用査表方式實(shí)現(xiàn)；首先在彩色全景投影光源的供電電源處于ON狀態(tài)時(shí)按全景視覺傳感器的成像平面的點(diǎn)坐標(biāo)順序讀取某一個(gè)像素點(diǎn)的波長入值，以點(diǎn)坐標(biāo)值檢索入射角計(jì)算表得到該點(diǎn)所對應(yīng)的入射角ao，接著以該點(diǎn)的光波長入值檢索光編碼表得到該光波長入所對應(yīng)的投射角ap;最后利用公式(12)或者公式(13)或者公式(14)計(jì)算得到空間上某一點(diǎn)的距離信息；我們可以設(shè)計(jì)一張投射角ap與顏色波長入值的關(guān)系表，如表2所示；表2投射角ap與相應(yīng)顏色波長入值對應(yīng)表投射角ap北緯50°北緯40°北緯30°北緯20°北緯10°零緯南緯10°南緯20°南緯300南緯40°顏色藍(lán)綠色綠色綠黃色淺綠黃色黃色淺黃橙色淺紅深紅中心波長入465500520560570585590605625640如果在成像平面的某個(gè)像素點(diǎn)上獲得的色彩波長為540nm，根據(jù)查表，可以得到該顏色波長在綠色520nm和綠黃色560nm之間，可以通過插值計(jì)算得到在色彩波長為540nm時(shí)的投射角ap為北緯25。；本發(fā)明中采用"中央眼"視覺方式來描述空間上某一物點(diǎn)A的信息(R,^e,r,g,b，t)，所謂的中央眼是立體視覺基線距的中點(diǎn)，是通過具有平均角分辨率的全景視覺傳感器和全景彩色光源的視點(diǎn)之間的連線中心點(diǎn)來算得到，這里將中央眼的坐標(biāo)作為高斯球面坐標(biāo)的原點(diǎn)O，如附圖9所示；空間上某一物點(diǎn)A的信息(R,-,e,r,g,b,t)中的R用公式(14)的計(jì)算結(jié)果設(shè)置，^用公式(15)的計(jì)算結(jié)果設(shè)置，e以全景彩色光源的方攀起始角為標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)置，r,g,b分別用當(dāng)LED光源的供電電源處于OFF狀態(tài)時(shí)全景視覺傳感器的成像平面上該像素點(diǎn)的實(shí)際色彩分量值設(shè)置，t用微處理器的時(shí)鐘進(jìn)行設(shè)置；這樣全景空間上的任何點(diǎn)的信息都能用(R,M,r,g,b,t)7個(gè)分量值進(jìn)行表達(dá)，如附圖9所示。實(shí)施例2參照圖1圖11，本實(shí)施例的LED光源的光譜范圍的選擇方面，在一些特殊場合，如需要彩色全景投影光源發(fā)出的是紅外光譜，因此將LED器件的光譜范圍選擇在700nm2000nm。本實(shí)施例的其他結(jié)構(gòu)和工作過程與實(shí)施例1相同。權(quán)利要求1、一種具有平均角分辨率的主動式三維立體全景視覺傳感器，其特征在于所述主動式三維立體全景視覺傳感器包括具有平均角分辨率的全景視覺傳感器、彩色全景投影光源以及用于對全方位圖像進(jìn)行三維立體攝像測量的微處理器，所述具有平均角分辨率的全景視覺傳感器與所述彩色全景投影光源配置在同一根軸心線上；所述具有平均角分辨率的全景視覺傳感器包括攝像單元、透明半圓形外罩、上蓋、二次折反射鏡面、一次折反射鏡面；所述的一次折反射鏡面固定在所述的上蓋上，所述的二次折反射鏡面固定在所述的透明半圓形外罩的下部，所述的透明半圓形外罩與所述的上蓋固定連接，所述的攝像單元固定在所述的上蓋上，所述的攝像單元的鏡頭朝向所述的一次折反射鏡面上的小孔，所述的攝像單元的鏡頭處在所述的一次折反射鏡面的視點(diǎn)上，所述具有平均角分辨率的全景視覺傳感器中的所述的攝像單元的輸出與所述微處理器連接；所述彩色全景投影光源包括圓球面體基板和多組具有不同發(fā)光中心波長的超高亮度LED；所述彩色全景投影光源和所述的具有平均角分辨率的全景視覺傳感器通過連接件連接；所述的微處理器中包括彩色全景投影光源控制單元，用于控制彩色全景投影光源發(fā)出全彩色全景結(jié)構(gòu)光，在彩色全景投影光源控制單元使彩色全景投影光源的供電電源處于ON狀態(tài)時(shí)，在全景視覺傳感器的成像單元中直接獲得空間某物點(diǎn)的深度和方位角度信息；在彩色全景投影光源控制單元使彩色全景投影光源的供電電源處于OFF狀態(tài)時(shí)，在全景視覺傳感器的成像單元中直接獲得空間某物點(diǎn)的實(shí)際色彩信息；實(shí)際彩色全景投影光源的供電電源開關(guān)控制采用電子開關(guān)來實(shí)現(xiàn)；視頻圖像讀取模塊，用于讀取全景視覺傳感器的視頻圖像，并保存在所述的存儲設(shè)備中，其輸出與所述的空間信息計(jì)算模塊連接；在彩色全景投影光源的供電電源處于ON狀態(tài)時(shí)所讀取的全景視頻圖像中的各像素色彩帶有某物點(diǎn)的深度和方位角度信息；在彩色全景投影光源的供電電源處于OFF狀態(tài)時(shí)所讀取的全景視頻圖像中的各像素色彩帶有某物點(diǎn)的實(shí)際色彩信息；根據(jù)具有平均角分辨率的二次折反射的成像原理計(jì)算成像平面上的P(x，y)的入射角αo，通過投射角αp、入射角αo以及彩色全景投影光源的中心點(diǎn)和具有平均角分辨率的全景視覺傳感器的視點(diǎn)Om之間的距離得到空間物點(diǎn)的深度信息；空間信息計(jì)算模塊，用于計(jì)算空間上的物點(diǎn)到立體視覺測量裝置中心點(diǎn)的距離及入射角，分別計(jì)算空間物點(diǎn)與具有平均角分辨率的全景視覺傳感器的視點(diǎn)Om的距離R1、空間物點(diǎn)與彩色全景投影光源的中心點(diǎn)Op的距離R2、空間物點(diǎn)與中央眼的距離R以及空間物點(diǎn)的入射角φ；其輸出與三維圖像重構(gòu)模塊連接；三維圖像重構(gòu)模塊，用于將在全景視覺傳感器中所獲取的全景圖像進(jìn)行柱狀展開運(yùn)算，展開圖中橫坐標(biāo)表示方位角，縱坐標(biāo)表示入射角；在展開全方位圖像時(shí)需要將該中心部分的圖像單獨(dú)分離出來，然后對全方位圖像進(jìn)行展開，展開算法中水平方向的計(jì)算步長為，Δβ＝2π/l，式中1為水平展開幅度；垂直方向的計(jì)算步長為Δm＝(αo-max-αo-min)/m；式中，αo-max為全景原圖最大有效半徑Rmax對應(yīng)的場景光線入射角，αo-min為全景原圖最小有效半徑Rmin對應(yīng)的場景光線入射角；與用極坐標(biāo)表示的全景原圖中的原像點(diǎn)A(α0，β)對應(yīng)的球面展開方式中的A點(diǎn)坐標(biāo)分別為x＝β/Δβ，y＝(αo-αo-min)/Δm(11)式中Δβ為水平方向的計(jì)算步長，β為方位角，Δm為垂直方向的計(jì)算步長，αo全景原圖有效半徑R對應(yīng)的場景光線入射角，αo-min為全景原圖最小有效半徑Rmin對應(yīng)的場景光線入射角；在對全景圖像進(jìn)行柱狀展開時(shí)，針對彩色全景投影光源的電源處于ON/OFF兩種狀態(tài)會產(chǎn)生兩種不同的柱狀展開圖；當(dāng)彩色全景投影光源的供電電源處于ON的狀態(tài)時(shí)，在柱狀展開圖上帶有全景彩色結(jié)構(gòu)光所照射全景視頻圖像；當(dāng)彩色全景投影光源的供電電源處于OFF的狀態(tài)時(shí)，在柱狀展開圖上自然光所投射的全景視頻圖像。2、如權(quán)利要求1所述的具有平均角分辨率的主動式三維立體全景視覺傳感器，其特征在于所述的彩色全景投影光源包括圓球面體基板和多組具有不同發(fā)光中心波長的超高亮度LED;所述的圓球面體基板用于固定所述的多組具有不同發(fā)光中心波長的超高亮度LED;所述的圓球面體基板為內(nèi)部圓球型中空、上下圓柱形中空的圓球面體，所述的圓球面體基板的外球面上按照經(jīng)度和緯度以相隔一定角度均勻等分排列著與超高亮度LED的外直徑相等的小孔；所述的多組具有不同發(fā)光中心波長的超高亮度LED按照其發(fā)光中心波長的長短順序進(jìn)行分組，每組的超高亮度LED數(shù)目與緯度方向上的小孔數(shù)目相同，從最短發(fā)光中心波長的超高亮度LED組到最長發(fā)光中心波長的超高亮度LED組依次從在所述的圓球面體基板上的最大北緯度值到最大南緯度值按順序插入到相應(yīng)的相應(yīng)的小孔內(nèi)，同一的發(fā)光中心波長超高亮度LED組插入到同一緯度方向上的小孔內(nèi)，每個(gè)超高亮度LED的發(fā)射光方向與所插入相應(yīng)小孔的法線方向重合。3、如權(quán)利要求1或2所述的具有平均角分辨率的主動式三維立體全景視覺傳感器，其特征在于所述的具有平均角分辨率的全景視覺傳感器的一次折反射鏡面和二次折反射鏡面的設(shè)計(jì)如下，一次入射光線VI與折反射主軸Z的夾角為cr。，一次反射光線V2與折反射主軸Z的夾角為92，過Pl的切線與"由的夾角為"，法線N1與Z軸的夾角為二次反射光線V3與折反射主軸Z的夾角為過P2(t2，F(xiàn)2)點(diǎn)的切線與纟軸的夾角為"，法線N2與Z軸的夾角為e"基于上述關(guān)系得到公式(1):ct=1800-s(1)2e產(chǎn)《—《其中tana0=-,tan6>2=1一,2,tan《=i柳-"F2-AF2式中，巧是一次折反射鏡面曲線，《是二次折反射鏡面曲線；利用三角關(guān)系并進(jìn)行簡化整理，得到公式(2)、(3):d巧'-1=0上式中，(2)(3)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>解公式(2)、(3)得到公式(4)、(5);<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>(5)式中<為巧曲線的微分，《為《曲線的微分；為了使得成像平面上的點(diǎn)與入射角之間具有某種線性關(guān)系，就是要建立一種像素點(diǎn)^到Z軸距離與入射角"。之間的線性關(guān)系，如公式(6)所示，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>(6)式中"、6是與所選擇成像芯片像素值有關(guān)的參數(shù)；將攝像單元的焦距作為y，P為像素點(diǎn)到Z軸的距離，在二次折反射鏡面上的反射點(diǎn)A，巧)，則根據(jù)成像原理，P由公式(7)表示.....、<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>(7)將式(7)代入式(6)，可得公式(8)，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>滿足公式(8)的鏡面曲線設(shè)計(jì)符合平均角分辨率要求；根據(jù)折反射原理，公式(8)可以用公式(9)表示，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>(8)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>(9).然后對公式(2)、(3)、(9)，通過4階Runge-Kutta算法求巧和F2的數(shù)字解，這樣計(jì)算得到的一次折反射鏡面和二次折反射鏡面曲線能實(shí)現(xiàn)平均角分辨率。4、如權(quán)利要求2所述的具有平均角分辨率的主動式三維立體全景視覺傳感器，其特征在于對所述的彩色全景投影光源采用分時(shí)控制技術(shù)，通過電子開關(guān)來控制所述的彩色全景投影光源的發(fā)光或者不發(fā)光，在所述的彩色全景投影光源控制單元使所述的彩色全景投影光源的供電電源處于ON狀態(tài)時(shí)，在所述的全景視覺傳感器的成像單元中直接獲得空間某物點(diǎn)的深度和方位角度信息；在所述的彩色全景投影光源控制單元使所述的彩色全景投影光源的供電電源處于OFF狀態(tài)時(shí)，在所述的全景視覺傳感器的成像單元中直接獲得空間某物點(diǎn)的實(shí)際色彩信息。5、如權(quán)利要求1所述的具有平均角分辨率的主動式三維立體全景視覺傳感器，其特征在于所述的空間信息計(jì)算模塊包括折射角(Xp計(jì)算單元、入射角a。計(jì)算單元和距離計(jì)算單元；投射角ap計(jì)算單元，用于利用彩色全景投影的投射角ap與彩色全景投影中某個(gè)高亮度LED所發(fā)射出的光波長之間具有一定的函數(shù)關(guān)系來計(jì)算的，當(dāng)彩色全景投影光源的供電電源處于ON狀態(tài)時(shí)，成像平面上的像素的色彩分量與投射角ap存在一一對應(yīng)關(guān)系，利用該關(guān)系來得到投射角ap;入射角ao計(jì)算單元，通過公式(10)計(jì)算得到具有某一特定波長的點(diǎn)的入射角ao，…、-a0=ax尸+6=ax^/x2+_y2+6(10)式中，x，y分別是成像平面上點(diǎn)P(x，y)的坐標(biāo)值，a、6是與所選擇的成像芯片像素值有關(guān)的參數(shù)，a。表示的入射角；距離計(jì)算單元，用于利用公式(12)~(15)分別計(jì)算空間物點(diǎn)與全景視覺傳感器的實(shí)焦點(diǎn)Om的距離Rl、空間物點(diǎn)與彩色全景投影光源的實(shí)焦點(diǎn)Op的距離R2、空間物點(diǎn)與中央眼的距離R以及空間物點(diǎn)的入射角^，cos(a。)sin(a。+ap)cos(a")(12)(13)i2=0。"=-p丑psin(a。+ap)及=^及22+(5/2)2-2J2Ce/2)cos(ap+90)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage0</formula>(14)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>式中B為基線距，a。為入射角，ap為投射角，R1為物點(diǎn)A與具有平均角分辨率的全景視覺傳感器的視點(diǎn)Om的距離，R2為物點(diǎn)A與彩色全景投影光源的實(shí)焦點(diǎn)Op的距離，R為物點(diǎn)A與中央眼的距離，^為空間物點(diǎn)相對于中央眼的入射角。6、如權(quán)利要求5所述的一種具有平均角分辨率的主動式三維立體全景視覺傳感器，其特征在于在所述的空間信息計(jì)算模塊中，設(shè)置一張光編碼表來實(shí)現(xiàn)某一光波長A與某一投射角ap之間存在的映射關(guān)系，一張入射角計(jì)算表來實(shí)現(xiàn)某一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)與該點(diǎn)所對應(yīng)的入射角ao之間存在的映射關(guān)系，投射角ap、入射角ao計(jì)算采用查表方式實(shí)現(xiàn)；首先在彩色全景投影光源的供電電源處于ON狀態(tài)時(shí)按全景視覺傳感器的成像平面的點(diǎn)坐標(biāo)順序讀取某一個(gè)像素點(diǎn)的波長入值，以點(diǎn)坐標(biāo)值檢索入射角計(jì)算表得到該點(diǎn)所對應(yīng)的入射角ao，接著以該點(diǎn)的光波長入值檢索光編碼表得到該光波長A所對應(yīng)的投射角ap;最后利用公式(11)或者公式(12)或者公式(13)計(jì)算得到空間上某一點(diǎn)的距離信息；投<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表2表2是一張投射角ap與顏色波長入值的關(guān)系對應(yīng)表，通過所獲得的某一個(gè)像素點(diǎn)的波長入值用查表2得到兩個(gè)相鄰的中心波長，然后采用插值的方法計(jì)算得到投射角ap。7、如權(quán)利要求2或4所述的具有平均角分辨率的主動式三維立體全景視覺傳感器，其特征在于所述的彩色全景投影光源的組裝方法是在加工好圓球面體基板后，將同一的發(fā)光中心波長超高亮度LED組插入到同一緯度方向上的孔內(nèi)，并且按從小的發(fā)光中心波長超高亮度LED組到大的發(fā)光中心波長超高亮度LED組按照圓球面體基板上的最大北緯度值到最大南緯度值的孔依次排列插入；所有超高亮度LED插入完成后，根據(jù)超高亮度LED的正向電壓連接指標(biāo)進(jìn)行連線，連接線均在空心圓球型體內(nèi)，電源線通過圓球面體的空心圓柱體引出；當(dāng)給彩色全景投影光源供電時(shí)，圓球面同一諱度上的超高亮度LED組發(fā)出同一的發(fā)光中心波長的光，投射光線的方向就是球面的法線方向；而在圓球面不同緯度上的超高亮度LED發(fā)出逐漸變化的波長光。8、如權(quán)利要求2或4所述的具有平均角分辨率的主動式三維立體全景視覺傳感器，其特征在于所述的彩色全景投影光源的圓球面體基板的具體加工方法是首先將圓球面體基板加工成圓球型體，其圓球型體的中心為空心圓球型體，球體的中間是一個(gè)空心圓柱體；然后從在圓球面的最大直徑處從經(jīng)度方向上按相隔一定角度進(jìn)行等分，分為36個(gè)等角間隔，即每個(gè)等角間隔為10°;接著從從圓球面的最大直徑處從緯度方向上按等角間隔為10°進(jìn)行等分，等分后的數(shù)量與采用的超高亮度LED的發(fā)光顏色數(shù)目相同；在經(jīng)度方向上的等分線和在緯度方向上的等分線都有一個(gè)交點(diǎn)，每個(gè)交點(diǎn)都有相應(yīng)的經(jīng)度值和緯度值，然后以這些交點(diǎn)為鉆孔的中心，以超高亮度LED的外徑為鉆孔鉆頭的直徑，鉆孔的方向?qū)?zhǔn)圓球型體的球心。全文摘要一種具有等角分辨率的主動式三維立體全景視覺傳感器，包括具有平均角分辨率的全景視覺傳感器、彩色全景投影光源以及用于對全方位圖像進(jìn)行三維立體攝像測量的微處理器，具有平均角分辨率的全景視覺傳感器與所述彩色全景投影光源配置在同一根軸心線上，全景投影光源由多組具有不同發(fā)光中心波長的超高亮度LED按照具有單一發(fā)射中心點(diǎn)進(jìn)行組合構(gòu)成，能為具有等角分辨率的全景視覺傳感器提供一種主動全景結(jié)構(gòu)光源；將彩色全景投影光源和具有等角分辨率的全景視覺傳感器結(jié)合，在成像平面上就能獲得與實(shí)際物體一一對應(yīng)的景物深度和色彩對應(yīng)圖。本發(fā)明能夠減少計(jì)算、快速完成測量、實(shí)時(shí)性好、實(shí)用性強(qiáng)、魯棒性高的、具有平均角分辨率。文檔編號G01C11/00GK101644571SQ20091010132公開日2010年2月10日申請日期2009年7月30日優(yōu)先權(quán)日2009年7月30日發(fā)明者湯一平,湯曉燕申請人:湯一平