CN102053459B - 数字测量采集工作室 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种图像采集装置，具体涉及一种用于大幅面图像的数字化采集的数字测量采集工作室。该工作室对墙面、地面、天花及天花光源进行特殊处理，使之具有良好的色彩反射、色彩还原性能，并在工作室内设置背景更换系统、数字采集系统、移动光源控制系统和背景壁等装置，使得数字采集的尺寸放大到了整个房间。其优点是：首先使光源与被摄物之间保持平行运动，使光源与数据采集设备处于同样的摄制条件，从而极大提高了数据采集的照明均匀性和强度，取得比较理想的照明结果；而且实现了数字记录设备在六个维度上的自由移动，使数字记录设备采集数据的尺寸局限仅仅限于导轨的长度，可满足大幅面二维和三维数据采集的要求。

Description

数字测量采集工作室

技术领域

本发明涉及一种图像采集装置，具体涉及一种用于大幅面图像的数字化采集的数字测量采集工作室。

背景技术

在图像数字化采集过程中，如何取得最佳的数字记录效果，是进行精确校正和还原的基础，特别是大幅面的素材的采集，是一个世界性难题。目前一般的做法，是采用卧式或立式翻拍机来解决问题。

但是，无论是卧式还是立式翻拍机，都有幅面大小的限制，比如，世界上最大幅面为117x85.7厘米(德国林哈夫公司产品)。对于拍摄诸如国画、油画等稍大幅面的物品，已经力不从心。而卧式翻拍机局限于底座大小和翻拍机本身的镜头三维移动距离的约束。即便是最大型的翻拍设备，上下移动的最大距离才1.8米，最大取景范围不超过1.2x0.9米，而一般如国画等的画面，很少有低于这个尺寸的。故此，需要有更好的记录手段。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种数字测量采集工作室，通过充分利用房间空间，将整个房间设计为一台大型机器，从而极大地提高了数据采集空间，可满足大幅面二维和三维数据采集的要求。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种数字测量采集工作室，用于大幅面图像的数字化采集，所述工作室一侧内壁上设有用于固定所述大幅面图像之载体的背景壁，其天花板上设有天花光源及背景更换系统，其特征在于所述数字测量采集工作室还包括：

移动光源控制系统，包括二个用于照明之移动光源，所述二个移动光源分别对应设置于二个水平联接器上，所述二个水平联接器和一水平设置的导轨I活动配合，并通过一水平移动马达控制所述水平联接器进行水平移动；所述导轨I的两端分别固定连接有一垂直联接器，所述的二个垂直联接器分别和两个垂直设置的导轨II对应活动配合，并通过一垂直移动马达I控制两个垂直联接器进行同步垂直移动，所述垂直移动马达I及水平移动马达采用控制器控制；

数字采集系统，用于进行所述的数字化采集，包括有水平控制平台、垂直控制平台及控制系统：所述水平控制平台用于控制所述数字记录设备水平移动，包括一套装有活灵I的丝杆I，所述丝杆I两侧设置有平行对称的两个横向导轨，并通过两个连接座将所述二个横向导轨及丝杆I的端部分别固定以构成一体，所述两个连接座分别滑动设置于两平行设置之纵向导轨上，所述二纵向导轨与所述横向导轨垂直，于一纵向导轨处平行设有一丝杆II，所述丝杆II上套装有一活灵II，所述活灵II与对应之连接座固定，所述丝杆I及丝杆II分别受一电机驱动；所述垂直控制平台用于控制所述数字记录设备垂直移动，包括一底座及一工作台，所述底座与所述二个横向导轨滑动配合，且与所述活灵I相固定，所述底座上固定设有一与所述丝杆I、丝杆II相垂直之垂直导向杆及垂直齿形导轨I；所述工作台开设有二个开孔，其一开孔内穿设有所述垂直导向杆并与其滑动配合，另一开孔内穿设有所述垂直齿形导轨I，所述工作台上设有垂直移动马达II，所述垂直移动马达II驱动有一与所述垂直齿形导轨I相啮合的齿轮，所述工作台一侧固定有所述数字记录设备；所述控制系统控制耦合有所述数字采集系统内的电机及垂直移动马达II。

所述水平联接器与导轨I活动配合的具体结构为：所述导轨I由平行设置的水平支撑导轨及水平齿形导轨构成，所述水平联接器上水平开设有二个开孔，其一开孔内穿设有所述水平支撑导轨并与其滑动配合，另一开孔内穿设有所述水平齿形导轨，所述水平联接器上设有所述水平移动马达，所述水平移动马达驱动有一与所述水平齿形导轨相啮合的齿轮。

所述垂直联接器与导轨II活动配合的具体结构为：所述导轨II由垂直设置的垂直支撑导轨及垂直齿形导轨II构成，所述垂直联接器上垂直开设有二个开孔，其一开孔内穿设有所述垂直支撑导轨并与其滑动配合，另一开孔内穿设有所述垂直齿形导轨II，所述垂直联接器上设有所述垂直移动马达I，所述垂直移动马达I驱动有一与所述垂直齿形导轨相啮合的齿轮。

所述数字采集系统包括一定位装置，所述定位装置包括测距仪及显示屏，所述测距仪用于测量所述数字记录设备横向、纵向、垂直的位移；所述显示屏与所述测距仪相耦合，用于实时显示所述数字记录设备的位置。

所述定位装置设置于所述底座内。

所述移动光源通过串联的万向关节与所述水平联接器连接，以使所述移动光源在任意方向弯曲/定位。

根据权利要求1所述的一种数字测量采集工作室，其特征在于：所述数字记录设备通过串联的万向关节与所述工作台连接，以使所述数字记录设备在任意方向弯曲/定位。

所述背景壁为铁质，其上设有一采集板以固定所述之载体，所述采集板包括一大致呈长方形平板的铁质固定板，所述固定板之后侧近四角处对称固定有四个导轨滑块，其中每两个水平对称之导轨滑块内穿设有导轨并形成间隙配合，所述导轨两端设有磁性座，所述磁性座具有一内部销接有磁铁的腔体，及通过旋转销轴改变所述磁铁磁极位置以与所述背景壁相吸附/分离，所述固定板之前侧具有一平面以用于通过磁性压条固定所述载体，所述固定板之下侧与一水平设置的支持板滑动配合，所述支持板通过其下缘设有至少二支撑杆置于地面。

所述背景壁上、于所述大幅面平面图像的载体之前侧平行设置有一校正片电动收放装置，所述校正片电动收放装置包括一长条形下端开口的中空外壳，所述中空外壳两外端各设有用于和背景壁相固定的固定座，其腔体内的一端固定有控制器，所述控制器控制连接有一个于其内侧设置的电机，所述中空外壳腔体内的另一端设有一轴承，所述轴承与所述电机转子旋转轴位于同一直线上，并分别固定有一滚轴连接器，二滚轴连接器间固定连接有一个滚轴，所述滚轴上固定有校正片的一外缘并可使所述校正片圈绕于其上，所述校正片为具有高透光率的柔性的薄膜，其上以等间距纵横设有多条栅格黑线。

本发明的优点是：通过本发明创造可以将所需采集数据的尺寸放大到了整个房间，首先使光源与被摄物之间保持平行运动，使光源与数据采集设备处于同样的摄制条件，从而极大提高了数据采集的照明均匀性和强度，取得比较理想的照明结果；而且实现了数字记录设备在六个维度上的自由移动，使数字记录设备采集数据的尺寸局限仅仅限于导轨的长度，可满足大幅面二维和三维数据采集的要求。

附图说明

附图1为本发明实施例整体结构示意图；

附图2为本发明实施例移动光源控制系统结构示意图；

附图3为本发明实施例数字采集系统结构示意图；

附图4为本发明实施例采集板结构示意图；

附图5为本发明实施例校正片电动收放装置结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-5所示，总参考标号1-47分别表示：活灵I 1、丝杆I 2、横向导轨3、连接座4、纵向导轨5、丝杆II 6、活灵II 7、电机8、底座9、工作台10、垂直导向杆11、垂直齿形导轨I 12、垂直移动马达II 13、数字记录设备14、安装平台15、定位装置16、顶固定座17、背景壁18、天花光源19、数据采集地面平台20、背景更换系统21、移动光源22、水平联接器23、水平移动马达24、水平支撑导轨25、垂直联接器26、水平齿形导轨27、垂直支撑导轨 28、垂直齿形导轨II 29、垂直移动马达I 30、控制器31、中空外壳32、固定座33、控制装置34、校正片电机35、轴承36、滚轴连接器37、滚轴38、校正片39、电机固定座40、固定板41、采集板导轨42、导轨滑块43、固定座44、支持板45、支撑杆46、滚珠47。。

参见图1，本数字测量采集工作室整个结构上，有几部分构成：

一．   背景壁18

背景壁18设于一侧壁上，采用具有磁吸附性的铁质材料制成，对平整度、垂直度都有比较高的要求。表面采用亚光超白材料覆盖，具有良好的无反光性能。其上用于固定采集板、校正片电动收放装置、临时用校正片、待采集图像载体等物体。其中：

1、参见图4，采集板主体结构包括一铁质的固定板41，固定板41呈长方形平板结构，其外侧具有一平面以用于通过磁性压条固定图像载体，于固定板41后侧近四角处对称固定有四个导轨滑块43，其中每两个水平对称之导轨滑块43内穿设有一水平设置的采集板导轨42并形成间隙配合，以实现固定板41及采集板导轨42间的滑动配合。采集板导轨42两端通过固定座44可分离式固定设置于墙体上。一个优选的实施例是采用铁质的背景壁，而固定座44则具有一腔体，此腔体内通过一销轴与一磁铁销的中心位置相销接，并可旋转此销轴以改变磁铁磁极位置，进而使采集板导轨42得以与背景壁相吸附/分离。这样采集板导轨42的位置可灵活调整，拆卸时也不会造成墙壁的损伤。由于采集板导轨42主要起到引导、限制固定板41移动方向的作用，故于固定板41之下侧，设有一个水平的支持板45，用于支撑固定板41，该支持板45与固定板41之间设有滚珠47，以实现两者之间的滑动配合。同时支持板45通过其下缘设有二个支撑杆46置于地面上，以起到支撑固定板41的作用。由于在使用中固定板41需要调整上下位置，故此该支撑杆46采用习见的伸缩杆，此结构为业界习见技术，在此不再赘述。该数字测量移动采集板装置在一次数据采集时，往往支撑杆46的伸缩高度是预设的，所以，一般主要进行横向的自由移动。

2、参见图5，校正片电动收放装置中结构组成及作用如下：

中空外壳32，校正片电动收放装置的主体，呈下端开口的中空长条形，其余装置均固定与其上，可采用铁质材料，表面可以吸附固定临时用校正片；

固定座33，将中空外壳32固定在墙面上，可采用磁性吸附装置，固定在背景壁上；控制装置34，控制校正片电机35正反转动，可采用遥控装置控制；校正片电机35，设置于滚轴38的一端，并驱动滚轴38正反转动；轴承36，设置于滚轴38的另一端；滚轴连接器37，连接滚轴38、轴承36和校正片电机35；滚轴38，固定校正片39；校正片39，用于形状矫正；电机固定座40，固定校正片电机35在中空外壳32上。

结合上述装置描述及图5，校正片电动收放装置结构具体如下：中空外壳32两外端各设有用于和背景壁相固定的固定座33，中空外壳32之腔体内的一端固定有控制装置34，控制装置34控制连接有一个于其内侧设置的校正片电机35，此校正片电机35通过电机固定座40固定于中空外壳32内，其转子方向向内。控制装置34上设有一接收器，接收器控制连接的控制装置34并可接受发射器发射无线信号，这样既可实现无线遥控校正片电机35正反转。中空外壳32腔体内的另一端设有一轴承36，所述轴承36与所述校正片电机35转子旋转轴位于同一直线上，并分别固定有一滚轴连接器37，所述二个转轴连接器间6固定连接有一个滚轴38，所述滚轴38上固定有校正片39的一外缘并可使所述校正片39圈绕于其上，所述校正片39为具有高透光率的柔性的薄膜，其上以等间距纵横设有多条栅格黑线。

使用时此校正片电动收放装置应该平行设置于大幅面平面图像的载体（如画布、刺绣等）前侧，此载体固定于采集板上或者直接固定于背景壁18上。首先将校正片39放出，与上述之载体平行，拍摄一张具有校正片39的照片，之后收回校正片39，直接拍摄上述之载体，以校正片39上栅格黑线的畸变为基准，既可调整大幅面平面图像的畸变。

二．   天花及天花光源19

由于工作室对光线折射和漫射有严格的要求，整个天花采用专色调配的吸光性涂料，使其没有杂光反射。对于天花光源19，也有极其严格的要求，一般显色性要求在90-96%，也就是需要保持高的色彩还原性的光源。

三．   墙面

墙面材料同样需要采用吸光性涂料和对色彩反射有严格要求的配方。

四．   地面

地面采用吸光性良好的地毯。

五．   数据采集地面平台20

数据采集地面平台20采用压克力超白材料，整体连接使地面没有拼缝。同时，必须做到高标准的水平度，使物件置放于数据采集平台上，不影响数据采集质量。

六．   移动光源控制系统

由于最佳的光源离拍摄物的距离是2米，故采用水平方向上横向和纵向二种导轨和电机，控制水平和垂直二个方向的光源的移动。参见图2，本移动光源控制系统整个结构上，有几部分构成：

1、光源水平移动系统

光源水平移动系统由两个移动光源22、两个水平联接器23、两个水平移动马达24、水平支撑导轨25和水平齿形导轨27构成。

其中移动光源22过串联的万向关节与水平联接器23相连接，使得移动光源22可以向任意方向弯曲并以任意角度定位，水平移动马达24则固定设置于水平联接器23一侧。水平联接器23上水平开设有二个开孔，其一开孔内穿设有所述水平支撑导轨25并与其滑动配合，另一开孔内穿设有所述水平齿形导轨27，水平移动马达24则驱动连接有一与水平齿形导轨27相啮合的齿轮。

上述结构中：

水平支撑导轨25主要起到平稳支撑作用；

水平齿形导轨27主要起到控制水平移动步幅和速度的作用；

从而在水平移动马达24的驱动下，齿轮转动使得水平联接器23移动，从而带动移动光源22在水平方向上发生位移。

2、    垂直同步升降系统

垂直同步升降系统，由垂直齿形导轨II 29、垂直支撑导轨 28、垂直联接器26和垂直移动马达I 30组成。

其中上述光源水平移动系统中的水平支撑导轨25和水平齿形导轨27的两端分别固定连接有一个垂直联接器26。由此，两个垂直联接器26将水平支撑导轨25和水平齿形导轨27平行固定，垂直移动垂直联接器26即可实现光源水平移动系统在垂直方向的位移。其具体结构和光源水平移动系统大致相同：垂直联接器26上垂直开设有二个开孔，其一开孔内穿设有垂直支撑导轨 28并与其滑动配合，另一开孔内穿设有所述垂直齿形导轨II 29，所述垂直连接器6上设有垂直移动马达I 30，所述垂直移动马达I 30驱动有一与所述垂直齿形导轨II 29相啮合的齿轮

上述结构中：

垂直支撑导轨 28主要起到平稳支撑作用；

垂直齿形导轨II 29主要起到控制垂直移动步幅和速度作用。

3、控制部分

控制部分，采用遥控和手动二种控制，其主体是一个控制器31，该控制器31控制连接水平移动马达24及垂直移动马达10，并通过上述两个马达的输出转速和运行时间即可精确光源在垂直及水平方向上的位移。同时在控制器31上设有一接收器，使此接收器控制连接控制箱10，并使此接收器可接受一个发射器发射无线信号，即可实现无线遥控。上述控制器31的具体结构为本领域技术人员习见技术，在此不再赘述。

本移动光源控制系统中，实现光源上下位移的两种导轨，均采用齿形啮合的方式，显然其他方案如丝杆、活灵螺纹配合等方式也可同样实现；如对于移动光源22在水平联接器23上的万向定位，也不应仅仅局限于多个万向关节串联的方式，也采用球头蜗杆、万向轴等方式。

七．   数字采集系统

由横向、纵向和垂直三个维度上的导轨及电机控制系统构成。并采用测距仪记录这三个方向的移动距离。并可以通过数据记录设备，显示和记录每次数据采集的位置移动数据。具体结构由如下几个部分组成：

水平控制平台，用于控制所述数字记录设备水平移动，包括一套装有活灵I 1的丝杆I 2，所述丝杆I 2两侧平行对称设置有一横向导轨3，并通过两个连接座4将所述二个横向导轨3及丝杆I 2的端部分别固定以构成一体，所述两个连接座4分别滑动设置于两平行设置之纵向导轨5上，所述二纵向导轨5与所述横向导轨3垂直，于一纵向导轨5处平行设有一丝杆II 6，所述丝杆II 6上套装有一活灵II 7，所述活灵II 7与对应之连接座4固定，所述丝杆I 2及丝杆II 7分别受一电机8驱动。

垂直控制平台，用于控制所述数字记录设备垂直移动。包括一底座9及一工作台10，所述底座9与所述二个横向导轨3滑动配合，且与所述活灵I 1相固定，所述底座9上固定设有一与所述丝杆I 2、丝杆II 6相垂直之垂直导向杆11及垂直齿形导轨I 12，所述垂直导向杆11及垂直齿形导轨I 12的上端通过一顶固定座17相固定。所述工作台10开设有二个开孔，其一开孔内穿设有所述垂直导向杆11并与其滑动配合，另一开孔内穿设有所述垂直齿形导轨I 12。所述工作台上设有垂直移动马达II 13，所述垂直移动马达II 13驱动有一与所述垂直齿形导轨I 12相啮合的齿轮，所述工作台10一侧固定有所述数字记录设备14，相对之另一侧设有一安装平台15。安装平台15用于放置笔记本电脑等数字设备，以实现此类设备和数字记录设备14的实时连接及信息传输。其中底座上还设置有定位装置16。定位装置16包括测距仪及显示屏：其中测距仪用于测量所述数字记录设备横向、纵向、垂直的位移，测量精度为1mm，在满足此精度要求的前提下可以选择采用电磁波学、光学、声学等原理的测量距离的测距仪，此为本领域技术人员习见技术，在此不再赘述；显示屏则与测距仪相耦合，用于实时显示数字记录设备14的位置。

控制系统，控制耦合有电机及垂直移动马达，通过控制电机及垂直移动马达的通电时间、转速以控制数字记录设备14三维空间上的位移。拍摄时记录下定位装置16显示的数字记录设备14的位置，之后通过控制系统驱动数字记录设备14位移，即可精确还原之前拍摄时数字记录设备14的具体位置。所述控制系统还可设有一接收器，所述接收器控制连接所述的控制器并可接受发射器发射无线信号，即可实现无线遥控。上述遥控部分的具体结构为本领域技术人员习见技术，在此不再赘述。

八.    背景更换系统21

背景更换系统21悬吊于天花板上，采用六轴背景更换装置，通过遥控或手动控制，可以使背景布伸展/收缩，以任意更换所需要的不同背景颜色。

Claims (8)

1.一种数字测量采集工作室，用于大幅面图像的数字化采集，所述工作室一侧内壁上设有用于固定所述大幅面图像之载体的背景壁，其天花板上设有天花光源及背景更换系统，其特征在于所述数字测量采集工作室还包括：

移动光源控制系统，包括二个用于照明之移动光源，所述二个移动光源分别对应设置于二个水平联接器上，所述二个水平联接器和一水平设置的导轨I活动配合，并通过一水平移动马达控制所述水平联接器进行水平移动；所述导轨I的两端分别固定连接有一垂直联接器，所述的二个垂直联接器分别和两个垂直设置的导轨II对应活动配合，并通过一垂直移动马达I控制两个垂直联接器进行同步垂直移动，所述垂直移动马达I及水平移动马达采用控制器控制；

数字采集系统，用于进行所述的数字化采集，包括有水平控制平台、垂直控制平台及控制系统：所述水平控制平台用于控制数字记录设备水平移动，包括一套装有活灵I的丝杆I，所述丝杆I两侧设置有平行对称的两个横向导轨，并通过两个连接座将所述两个横向导轨及丝杆I的端部分别固定以构成一体，所述两个连接座分别滑动设置于两平行设置之纵向导轨上，所述二纵向导轨与所述横向导轨垂直，于一纵向导轨处平行设有一丝杆II，所述丝杆II上套装有一活灵II，所述活灵II与对应之连接座固定，所述丝杆I及丝杆II分别受一电机驱动；所述垂直控制平台用于控制所述数字记录设备垂直移动，包括一底座及一工作台，所述底座与所述两个横向导轨滑动配合，且与所述活灵I相固定，所述底座上固定设有一与所述丝杆I、丝杆II相垂直之垂直导向杆及垂直齿形导轨I；所述工作台开设有二个开孔，其一开孔内穿设有所述垂直导向杆并与其滑动配合，另一开孔内穿设有所述垂直齿形导轨I，所述工作台上设有垂直移动马达II，所述垂直移动马达II驱动有一与所述垂直齿形导轨I相啮合的齿轮，所述工作台一侧固定有所述数字记录设备；所述控制系统控制耦合有所述数字采集系统内的电机及垂直移动马达II。

2.根据权利要求1所述的一种数字测量采集工作室，其特征在于：所述水平联接器与导轨I活动配合的具体结构为：所述导轨I由平行设置的水平支撑导轨及水平齿形导轨构成，所述水平联接器上水平开设有二个开孔，其一开孔内穿设有所述水平支撑导轨并与其滑动配合，另一开孔内穿设有所述水平齿形导轨，所述水平联接器上设有所述水平移动马达，所述水平移动马达驱动有一与所述水平齿形导轨相啮合的齿轮。

3.根据权利要求1所述的一种数字测量采集工作室，其特征在于：所述垂直联接器与导轨II活动配合的具体结构为：所述导轨II由垂直设置的垂直支撑导轨及垂直齿形导轨II构成，所述垂直联接器上垂直开设有二个开孔，其一开孔内穿设有所述垂直支撑导轨并与其滑动配合，另一开孔内穿设有所述垂直齿形导轨II，所述垂直联接器上设有所述垂直移动马达I，所述垂直移动马达I驱动有一与所述垂直齿形导轨相啮合的齿轮。

4.根据权利要求1所述的一种数字测量采集工作室，其特征在于： 所述数字采集系统包括一定位装置，所述定位装置包括测距仪及显示屏，所述测距仪用于测量数字记录设备横向、纵向、垂直的位移；所述显示屏与所述测距仪相耦合，用于实时显示所述数字记录设备的位置。

5.根据权利要求4所述的一种数字测量采集工作室，其特征在于： 所述定位装置设置于所述底座内。

6.根据权利要求1所述的一种数字测量采集工作室，其特征在于：所述移动光源通过串联的万向关节与所述水平联接器连接，以使所述移动光源在任意方向弯曲/定位。

7.根据权利要求1所述的一种数字测量采集工作室，其特征在于：所述数字记录设备通过串联的万向关节与所述工作台连接，以使所述数字记录设备在任意方向弯曲/定位。

8.根据权利要求1所述的一种数字测量采集工作室，其特征在于：所述背景壁为铁质，其上设有一采集板以固定所述之载体，所述采集板包括一大致呈长方形平板的铁质固定板，所述固定板之后侧近四角处对称固定有四个导轨滑块，其中每两个水平对称之导轨滑块内穿设有导轨并形成间隙配合，所述导轨两端设有磁性座，所述磁性座具有一内部销接有磁铁的腔体，及通过旋转销轴改变所述磁铁磁极位置以与所述背景壁相吸附/分离，所述固定板之前侧具有一平面以用于通过磁性压条固定所述载体，所述固定板之下侧与一水平设置的支持板滑动配合，所述支持板通过其下缘设有至少二支撑杆置于地面。

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