(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210691497.0 (22)申请日 2022.06.18 (71)申请人 李荟敏 地址 412007 湖南省株洲市天元区栗雨 街 道恒大悦龙台5 栋202 (72)发明人 李荟敏　 (51)Int.Cl. G02B 27/09(2006.01) G06T 17/00(2006.01) G06T 15/50(2011.01) G06T 7/70(2017.01) G01B 11/24(2006.01) (54)发明名称 一种线束结构光方法与装置及其 运用 (57)摘要 本发明公开了一种线束结构光方法与装置 及其运用， 适用于辅助摄像头获取场景的3D信 息， 特别是在一个平面上有各种实体对象的场景 中能直接获取平面与平面上的各个实体对象之 间显著结构光区别特征的信息， 辅助图像处理设 备做实体对象分类与定位， 而非一定要对实体对 象做高分辨率的详细3D建模， 从而大幅减少图像 处理设备的计算力开销同时最大化响应速度。 适 用于机器视觉方面的应用， 包括但 不限于自动驾 驶、 遥感遥测、 工程3D测绘测量、 机器人、 自动仓 储、 自动生产线、 装配线、 输送线、 分拣线、 检测线 等等机器视觉方面的应用领域， 特别是自动驾驶 汽车的道路与环境感知的方法与装置及其 运用。 权利要求书2页 说明书11页 附图11页 CN 115248504 A 2022.10.28 CN 115248504 A 1.一种线束结构光， 使用它来辅助图像处理设备快速地从2D摄像装置中获取被拍摄场 景中有价值的3D信息， 能大幅减少图像处理设备的计算量， 适用于所有机器视觉方面的应 用， 包括但不限于自动驾驶、 遥感遥测、 工程3D测绘测量、 机器人、 自动生产线、 装配线、 输送 线、 分拣线、 检测线等等机器视觉方面的应用领域， 特别是自动驾驶汽车的道路与 环境感知 的方法与装置， 其特征在于该线束结构光是从一个窗口射出， 由扇形分布的多条相互平行 的窄一字线束激光， 并且每条一字线激光具有准平行光性质， 即线宽方向是准平行的， 线长 方向是扇形发散的， 其投射在屏幕上显示出 的是多条相互平行排列的窄一字亮线， 至少有 一个线束结构光 光源是使结构光线 束垂直于道路 路面或轨道 平面或地 面布置的。 2.一种线束结构光的光源装置， 使用它来辅助图像处理设备快速地从2D摄像装置 中获 取被拍摄场景中的有价值的3D信息， 能大幅减少图像处理设备的计算量， 适用于所有机器 视觉方面的应用， 包括但不限于自动驾驶、 遥感遥测、 工程3D测绘测量、 机器人、 自动生产 线、 装配线、 输送线、 分拣线、 检测线等等机器视觉方面的应用领域， 特别是自动 驾驶汽车的 道路与环境感知的方法与装置， 其特征在于包含一个由多个分束折射汇聚透镜单体并排排 列形成一个分束准直透镜组的整体， 每个分束折射汇聚透镜单体都有一个近似为柱面或环 面或椭球面的入射面构成两个相互垂直方向焦距 不同的透镜； 或包含多个在两个相互垂 直 方向上焦距不等的抛物面组成的分束准直反射镜组， 并且激光芯片的激光射出瞳长轴方向 与分束折 射汇聚透 镜或分束准 直反射镜的长焦距方向一 致。 3.一种线束结构光光源装置， 使用它来辅助图像处理设备快速地从2D摄像装置 中获取 被拍摄场景中的有价值的3D信息， 能大幅减少图像处理设备的计算量， 适用于所有机器视 觉方面的应用， 包括但不限于自动驾驶、 遥感遥测、 工程3D测绘测量、 机器人、 自动生产线、 装配线、 输送线、 分拣线、 检测线等等机器视觉方面的应用领域， 特别是自动驾驶汽车 的道 路与环境感知的方法与装置， 其特征在于其中包含一个达曼光栅衍射干涉装置与一个将近 似圆束准直激光压缩成扁束准直激光的透镜或透镜组， 并且压缩方向在激光芯片出光瞳的 短轴方向上。 4.一种适用于线束结构光的摄像头装置， 使用它来辅助图像处理设备快速地从2D摄像 装置中获取被拍摄场景中的有价值的3D信息， 能大幅减少图像处理设备的计算量， 适用于 所有机器视觉方面的应用， 包括但不限于自动驾驶、 遥感遥测、 工程3D测绘测量、 机器人、 自 动生产线、 装配线、 输送线、 分拣线、 检测线等等机器视觉方面的应用领域， 特别是自动驾驶 汽车的道路与环境感知的方法与装置， 其特征在于配合使用的摄像头的红、 绿、 蓝三色感光 靶是以两个红色， 绿色、 蓝色各一个共四个为一组的， 并且红色感光靶的扫描频率比绿色、 蓝色感光靶的扫描频率相同或更高。 5.一种适用于线束结构光的摄像头装置， 使用它来辅助图像处理设备快速地从2D摄像 装置中获取被拍摄场景中的有价值的3D信息， 能大幅减少图像处理设备的计算量， 适用于 所有机器视觉方面的应用， 包括但不限于自动驾驶、 遥感遥测、 工程3D测绘测量、 机器人、 自 动生产线、 装配线、 输送线、 分拣线、 检测线等等机器视觉方面的应用领域， 特别是自动驾驶 汽车的道路与环境感知的方法与装置， 其特征在于摄像头模组电路内置了一个图像处理装 置将细线结构光曝光图像拟合处理成由点、 直线段组成的矢量图格式输出结构光曝光图 像。 6.根据权利要求  1所规定的发明， 其特征在于包含2个相距一定水平距离垂直方向布权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115248504 A 2置的线束 结构光光源装置， 与或1个水平方向布置的结构光光源装置， 它们投射在道路平 面 或轨道平面或地面等平面上产生了近似菱形的交叉网格结构光亮线， 投射在道路路面或轨 道平面或地面上形成的近似菱形格子结构光亮线被用作道路路面或轨道平面或地面空旷 的判据， 菱形格子结构光亮线被垂 直亮线代替的位置即障碍物被在 菱形格子结构光亮线划 分的平面上初步定位， 水平结构光亮线在各菱形格子内的分布疏密变化即每个菱形格子内 的水平亮线数量用作使用场景道路平面或轨道 平面或地 面等坡度或倾 斜程度的检测。 7.根据权利要求  2所规定的发明， 其特征在于其激光芯片由多片并排布置利用汇聚透 镜或反射镜 透镜旁轴包括反射镜旁轴工作产生加倍数量的线 束结构光 光束。 8.根据权利要求  4所规定的发明， 其特征在于摄像头模组电路内置了一个行扫描计数 器和列扫描计数器分别与行扫描移 位寄存器和列扫描移 位寄存器同步工作， 映射产生出线 束结构光曝光像素的位置数据并或与其曝光信号绑定 。 9.根据权利要求  5所规定的发明， 其特征在于配合使用的摄像头的红、 绿、 蓝三色感光 靶是以两个红色， 绿色、 蓝色各一个共四个为一组的， 并且红色感光靶的扫描频率比绿色、 蓝色感光靶的扫描频率相同或更高。 10. 根据权利要求  5所规定的发明， 其特征在于摄像头模组电路内置了一个图像处理 装置将细 线结构光曝光图像拟合处理成由点、 直线段组成的矢量图格式输出结构光图像的 技术方案在将光斑边 缘视为细线以后同样适用于各种类型光斑面阵的结构光。 11.根据权利要求  5所规定的发明， 其特征在于将细线结构光曝光图像拟合处理成由 点、 直线段组成的矢量图格式输出结构光图像的功 能， 从摄像头模组电路内迁移到摄像头 模组之外 。 12.一种采用线束结构光方法作为道路与环境感知的方法与装置的自动驾驶汽车系统 的控制判断逻辑， 其特征在于仅 将从同一个或同一对摄像头获取的道路信息得出一定距离 与范围内空 旷道路或车道的存在与同时障碍物的不存在时， 才被视为是可以通行的环境感 知结果， 两者 缺一不可。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115248504 A 3