CN102610028A - 多角度的图像采集装置及多角度光学特征的检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了两种多角度的图像采集装置和两种多角度光学特征的检测设备，使用摄像头从不同角度采集被检测物上的待检测区域的图像，再通过比较采集到的图像判定所述待检测区域中是否具有多角度光学特征。本发明公开的装置及设备，不仅成本较低，而且提高了图像采集质量，进而提升了多角度光学特征的检测效果。

Description

多角度的图像采集装置及多角度光学特征的检测设备

技术领域

本发明属于光电技术领域，尤其涉及多角度的图像采集装置及多角度光学特征的检测设备。

背景技术

多角度光学特征是指光线从不同角度照射、或从不同角度观察时，能够呈现出不同的图像特征。由于多角度光学特征无法用高清晰度扫描仪、彩色复印机及其他设备进行复制，加之其设计和生产技术极具专业性，制作工艺复杂、投资巨大、且难以仿制，已被广泛的被应用于纸币、重要票据和商标的高端防伪。

目前比较常见的多角度光学特征有光干涉变色油墨、全息图像和隐形图案。

光干涉变色油墨(简称变色油墨，又称光变油墨、OVI)，是具有动态变色效果的新型油墨。使用变色油墨印刷的图文，从不同角度可以观察到不同的颜色，特别在0度和60度左右观察时，会呈现出两种截然不同的颜色。

全息图像是通过激光制版将影像制作到塑料薄膜上，产生五光十色的衍射效果，使图片具有二维或三维空间感，从不同角度可以观察到不同的图案。

隐形图案基于凹印技术形成，根据凹印油墨线纹的方向不同，图案折光效果也不同。当倾斜观察时，因墨纹排列方向不同产生反射光线的强弱不同，会观察到图案中的隐形信息。当垂直观察时，反射光强弱与墨纹排列方向无关，图案中的隐形信息会被隐藏起来。

接触式图像传感器(CIS)是一种加工工艺复杂、成本很高的器件，内部结构的设计使得它能够从不同角度针对同一区域进行图像采集，并输出采集到的图像。目前采用机械检测多角度光学特征的方案中，正是通过比较CIS从不同角度采集的图像，来判定待检测区域中是否具有多角度光学特征。

相对于人工检测来说，目前检测多角度光学特征的方案虽然省时省力、且效率较高，但是如前所述，CIS的加工工艺复杂，成本很高，另一方面，CIS也很难采集到高分辨率的图像，从而导致检测效果难以保证。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的是提供多角度的图像采集装置，能够降低成本并提高图像采集质量。

本发明的另一个目的是提供多角度光学特征的检测设备，能够降低成本并提升检测效果。

为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

本发明的技术方案是这样实现的：

第一种多角度的图像采集装置，该装置包括：光源、第一摄像头和第二摄像头；

所述光源以设定入射角照射被检测物上的待检测区域；

所述第一摄像头以第一观测角接收所述待检测区域的反射光，采集所述待检测区域的第一图像；

所述第二摄像头以第二观测角接收所述待检测区域的反射光，采集所述待检测区域的第二图像；

所述第一观测角和所述第二观测角不相同。

在一种实施例中，该装置还包括：容置所述光源、所述第一摄像头和所述第二摄像头的外壳；

所述外壳的壳壁不透光、内表面不反光，并且在正对被检测物的一侧没有壳壁。

进一步，该装置还包括：玻璃板；

所述玻璃板位于所述外壳正对被检测物的一侧，并且与所述外壳密封连接。

在一种实施例中，该装置还包括：位置传感器和控制单元；

所述位置传感器位于被检测物输送方向的起始端，检测到所述待检测区域到达检测位置后，向所述控制单元发送信号；

所述控制单元接收到所述信号后，控制所述光源发光，并控制所述第一摄像头和所述第二摄像头同时采集所述待检测区域的图像，并在采集完成后控制所述光源、所述第一摄像头和所述第二摄像头关闭。

在一种实施例中，该装置还包括：偏振片；

所述偏振片固定于所述光源的光线出射面，或者固定于所述第一摄像头和所述第二摄像头的镜头表面，并且具有设定的偏振方向。

可见，本发明提供的第一种多角度的图像采集装置中，采用两个摄像头从不同角度采集被检测物上的待检测区域的图像，由于摄像头的生产工艺已经非常成熟，且成本比较低，降低了多角度的图像采集装置的成本，另外，由于摄像头具有很高的采集速率和很高的分辨率，提高了图像采集的质量。

一种多角度光学特征的检测设备，该设备包括：

前述第一种多角度的图像采集装置；

图像处理单元，用于比较所述多角度的图像采集装置输出的两幅图像，当输出的两幅图像符合预设判定条件时，判定被检测物上的待检测区域中具有多角度光学特征。

第二种多角度的图像采集装置，该装置包括至少两个图像采集单元；其中至少一个图像采集单元位于被检测物输送通道的一侧，另外至少一个图像采集单元位于被检测物输送通道的另一侧；

每个所述多角度的图像采集单元包括：光源、第一摄像头和第二摄像头；其中，所述光源以设定入射角照射被检测物上的待检测区域，所述第一摄像头以第一观测角接收所述待检测区域的反射光、以采集所述待检测区域的第一图像，所述第二摄像头以第二观测角接收所述待检测区域的反射光、以采集所述待检测区域的第二图像；

所述第一观测角与所述第二观测角不相同。

在一种实施例中，每个所述图像采集单元还包括：容置所述光源、所述第一摄像头和所述第二摄像头的外壳；

所述外壳的壳壁不透光、内表面不反光，并且在正对被检测物的一侧没有壳壁。

进一步，每个所述图像采集单元还包括：玻璃板；

所述玻璃板位于所述外壳正对被检测物的一侧，并且与所述外壳密封连接。

在一种实施例中，每个所述图像采集单元还包括：位置传感器；该装置还包括：控制单元；

所述位置传感器位于被检测物输送方向的起始端，检测到所述待检测区域到达检测位置后，向所述控制单元发送信号；

所述控制单元接收到所述信号后，控制发送信号的图像采集单元中的所述光源发光，并控制所述第一摄像头和所述第二摄像头同时采集所述待检测区域的图像。

在一种实施例中，每个所述图像采集单元还包括：偏振片；

所述偏振片位于所述光源的光线出射面，或者位于所述第一摄像头和所述第二摄像头的镜头表面，并且具有设定的偏振方向。

在一种实施例中，每个所述图像采集单元设置在所述被检测物进入所述被检测物输送通道的面向不同时，所述被检测物上的多角度光学特征可能出现的一个位置。

在一种实施例中，所述图像采集单元的个数是4个。

可见，本发明提供的第二种多角度的图像采集装置，考虑到了被检测物通过被检测物输送通道的各种不同面向的情况，设置多个图像采集单元，这样被检测物无论以哪种方式通过被检测物输送通道，图像采集装置都可以采集到反映多角度光学特征的图像。而且，由于每个图像采集单元中都采用两个摄像头从不同角度采集被检测物上的待检测区域的图像，基于摄像头的生产工艺已经非常成熟，且成本比较低，降低了多角度的图像采集装置的成本，基于摄像头具有很高的采集速率和很高的分辨率，提高了图像采集的质量。

一种多角度光学特征的检测设备，该设备包括：

前述第二种多角度的图像采集装置；

图像处理单元，分别比较多角度的图像采集装置中的每个多角度的图像采集单元输出的两幅图像，当其中一个图像采集单元输出的图像符合预设判定条件时，判定被检测物上的待检测区域中具有多角度光学特征。

为了上述以及相关的目的，一个或多个实施例包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明某些示例性方面，并且其指示的仅仅是各个实施例的原则可以利用的各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下面的详细说明结合附图考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有这些方面以及它们的等同。

说明书附图

图1为本发明实施例中第一种多角度的图像采集装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中第一种多角度光学特征的检测设备的结构示意图；

图3为本发明实施例中第二种多角度的图像采集装置的结构示意图；

图4为本发明实施例中待检测区域在被检测物上位置的示意图；

图5为图3中每个图像采集装置的内部结构示意图；

图6为本发明实施例中第二种多角度光学特征的检测设备的结构示意图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。

本发明提供的第一种多角度的图像采集装置，包括：光源、第一摄像头和第二摄像头。

所述光源以设定入射角照射被检测物上的待检测区域。

所述第一摄像头以第一观测角接收所述待检测区域的反射光，采集所述待检测区域的第一图像。

所述第二摄像头以第二观测角接收所述待检测区域的反射光，采集所述待检测区域的第二图像。

所述第一观测角和第二观测角不相同。

如果将与被检测物垂直的方向称为被检测物法线方向，以上入射角和观测角均指光线与被检测物法线方向的夹角。

这里的待检测区域，指被检测物上的多角度光学特征可能出现的区域。

可见，本发明提供的第一种多角度的图像采集装置中，采用两个摄像头从不同角度采集被检测物上的待检测区域的图像，由于摄像头的生产工艺已经非常成熟，且成本比较低，降低了多角度的图像采集装置的成本，另外，由于摄像头具有很高的采集速率和很高的分辨率，提高了图像采集的质量。

【实施例一】

图1为本发明实施例中第一种多角度的图像采集装置的结构示意图，该装置包括：光源11、第一摄像头12、第二摄像头13、外壳14、玻璃板15、位置传感器16、控制单元17和偏振片18。图1中的被检测物输送通道以19标记，被检测物以20标记，粗实线箭头表示被检测物的输送方向。

位置传感器16位于被检测物的输送方向的起始端，检测到被检测物20上的待检测区域到达检测位置后，向控制单元17发送信号。位置传感器16有多种检测位置的方法，例如假设被检测物20从进入被检测物输送通道19开始经过设定距离后，其待检测区域将达到检测位置，则位置传感器16可以在检测到被检测物20运动所述设定距离时，向控制单元17发送信号。该设定距离根据被检测物上的待检测区域与被检测物边缘的距离预先确定。

控制单元17与第一摄像头12的控制接口、第二摄像头13的控制接口及光源11的控制接口连接，在接收到位置传感器16发送的信号后，控制光源11发光，并控制第一摄像头12和第二摄像头13同时采集待检测区域的图像，并在采集完成后控制光源11、第一摄像头12和第二摄像头13关闭。

光源11照射被检测物20上的待检测区域。

第一摄像头12以第一观测角接收待检测区域的反射光，采集待检测区域的第一图像。

第二摄像头13以第二观测角接收待检测区域的反射光，采集待检测区域的第二图像。

外壳14容置光源11、第一摄像头12和第二摄像头13，壳壁采用不透光且内表面不反光的材料制成，并且在正对被检测物20的一侧没有壳壁。使用外壳14的目的在于避免外界光线的干扰、及避免内部光线反射及射出。

玻璃板15位于外壳14正对被检测物20的一侧，并且与外壳14密封连接。由于玻璃板15正对被检测物20且与被检测物输送通道19紧邻，所以可以使得被检测物20顺利从被检测物输送通道19中通过，同时由于和外壳14密封连接，还可以起到防尘的作用。

当光源11打开时，玻璃板15表面的特定位置上可能会形成强反射光，致使第一摄像头12和第二摄像头13所采集的图像在特定位置局部过亮，为消除这种强反射光的影响，在光源11的光线出射面固定具有设定偏振方向的偏振片18，阻挡形成强反射光的单一方向的入射光，从而避免形成强反射光。

通常的光线在空气和玻璃面上的反射光是偏振光，其振动方向是与玻璃面平行，且垂直于传播方向。当在光线入射前先利用偏振片滤除该偏振方向上的光线，则光线经过玻璃面反射后的光线将得到极大的抑制。在摄像头中成像的将主要为玻璃面另一则的被检测物。

可选的，如果不在光源11的光线出射面固定偏振片18，还可以在第一摄像头12和第二摄像头13的镜头表面固定偏振片18，此时，偏振片18阻挡强反射光通过，从而消除了强反射光的影响。

本发明提供的第一种多角度光学特征的检测设备，包括：本发明第一种多角度的图像采集装置和图像处理单元，其中图像处理单元比较多角度的图像采集装置输出的两幅图像，当输入的两幅图像符合预设判定条件时，判定被检测物上的待检测区域中具有多角度光学特征。例如，对于变色油墨来说，比较两幅图像的颜色的色差，如果色差达到设定阈值，则判定待检测区域中具有变色油墨。

可见，由于本发明的第一种多角度光学特征的检测设备中，采用了本发明的第一种多角度的图像采集装置，因此不仅成本较低，还提升了多角度光学特征的检测效果。

【实施例二】

图2为本发明实施例中第一种多角度光学特征的检测设备的结构示意图，可以看出，图2是在图1基础上增加了图像处理单元21，该图像处理单元21与第一摄像头12的数据接口及第二摄像头13的数据接口连接，接收第一摄像头12和第二摄像头13采集的图像，然后进行比较，以判定待检测区域中是否具有多角度光学特征。

本发明提供的第二种多角度的图像采集装置，包括至少两个图像采集单元，其中至少一个图像采集装置位于被检测物输送通道的一侧，另外至少一个图像采集装置位于被检测物输送通道的另一侧，每个图像采集单元都可以从两个角度采集待检测区域的图

每个所述图像采集单元包括：光源、第一摄像头和第二摄像头。

所述光源照射被检测物上的待检测区域。

所述第一摄像头以第一观测角接收所述待检测区域的反射光、以采集所述待检测区域的第一图像。

所述第二摄像头以第二观测角接收所述待检测区域的反射光、以采集所述待检测区域的第二图像。

所述第一观测角和所述第二观测角不相同。

可见，本发明提供的第二种多角度的图像采集装置，考虑到了被检测物通过被检测物输送通道的各种不同面向的情况，设置多个图像采集单元，这样被检测物无论以哪种方式通过被检测物输送通道，图像采集装置都可以采集到反映多角度光学特征的图像。而且，由于每个图像采集单元中都采用两个摄像头从不同角度采集被检测物上的待检测区域的图像，基于摄像头的生产工艺已经非常成熟，且成本比较低，降低了多角度的图像采集装置的成本，基于摄像头具有很高的采集速率和很高的分辨率，提高了图像采集的质量。

【实施例三】

图3为本发明实施例中第二种多角度的图像采集装置的结构示意图，该装置中包括第一图像采集单元31、第二图像采集单元32、第三图像采集单元33和第四图像采集单元34。图3中的被检测物以35标记，被检测物输送通道以36标记，被检测物的输送方向垂直于纸面。

图4为本发明实施例中待检测区域在被检测物上位置的示意图，这里以待检测区域是变色油墨区域、被检测物是人民币为例，给出了变色油墨在人民币上位置的示意图。对于一张人民币(例如第五版100元)，变色油墨位于其正面的左下角。当一张纸币通过图像采集装置时，纸币可能有四个面向来通过装置，其变色油墨区域可能出现在四个区域，即存在四个待检测区域，其中的虚线表示变色油墨在纸币的背面。

对应图4所示的情况，针对变色油墨区域在纸币背面的情况，对应的图像采集单元设置在被检测物输送通道36的一侧，针对变色油墨区域在纸币正面的情况，对应的图像采集单元设置在被检测物输送通道36的另一侧。可见，每个图像采集单元都设置在被检测物35进入被检测物输送通道36的面向不同时，被检测物35上的变色油墨可能出现的一个位置。

图5为图3中的每个图像采集单元的内部结构示意图，包括：光源41、第一摄像头42、第二摄像头43、外壳44、玻璃板45、位置传感器46和偏振片48。图4中虚线框表示图像采集单元。

基于图像采集单元的内部结构，本发明实施例中第二种多角度的图像采集装置中还包括控制单元47。

位置传感器46位于被检测物35输送方向的起始端，检测到被检测物35上的待检测区域到达检测位置后，向控制单元47发送信号。

控制单元47与每个图像采集单元都有连接关系，具体的，每个图像采集单元中的第一摄像头42的控制接口、第二摄像头43的控制接口及光源41的控制接口连接，在接收到某个图像采集单元中的位置传感器46发送的信号后，控制该图像采集单元中的光源41发光，并控制第一摄像头42和第二摄像头43同时采集待检测区域的图像，并在采集完成后控制光源41、第一摄像头42和第二摄像头43关闭。

光源41照射被检测物35上的待检测区域。

第一摄像头42以第一观测角接收待检测区域的反射光，采集待检测区域的第一图像。

第二摄像头43以第二观测角接收待检测区域的反射光，采集待检测区域的第二图像。

外壳44容置光源41、第一摄像头42和第二摄像头43，壳壁采用不透光且内表面不反光的材料制成，并且在正对被检测物35的一侧没有壳壁。使用外壳44的目的在于避免外界光线的干扰、及避免内部光线反射及射出。

玻璃板45位于外壳44正对被检测物35的一侧，并且与外壳44密封连接。由于玻璃板45正对被检测物35并与被检测物输送通道36紧邻，所以可以使得被检测物35顺利从被检测物输送通道36中通过，同时由于和外壳44密封连接，还可以起到防尘的作用。

当光源41打开时，玻璃板45表面的特定位置上可能会形成强反射光，致使第一摄像头42和第二摄像头43所采集的图像在特定位置存在局部过亮的问题，为消除这种强反射光的影响，在光源41的光线出射面固定具有设定偏振方向的偏振片48，阻挡形成强反射光的单一方向的入射光，从而避免形成强反射光。

可选的，如果不在光源41的光线出射面固定偏振片48，还可以在第一摄像头42和第二摄像头43的镜头表面固定偏振片48，此时，偏振片48阻挡强反射光通过，从而消除了强反射光的影响。

本实施例三中，在被检测物经过被检测物输送通道的过程中，每个图像采集单元在判定待检测区域到达检测位置时执行图像采集操作，即每个图像采集单元都将采集到待检测区域的两幅图像。

本发明第二种多角度光学特征的检测设备，包括：本发明第二种多角度的图像采集装置和图像处理单元，其中图像处理单元分别比较多角度的图像采集装置中的每个图像采集单元输出的两幅图像，当一个图像采集单元输出的图像符合预设的判定条件时，判定被检测物上的待检测区域中具有多角度光学特征。

【实施例四】

图6为本发明第二种多角度光学特征的检测设备的结构示意图，包括：第一图像采集单元51、第二图像采集单元52、第三图像采集单元53、第四图像采集单元54、控制单元55和图像处理单元56。图5中的被检测物以57标记，被检测物输送通道以58标记，被检测物57的输送方向垂直于纸面。

第一图像采集单元51、第二图像采集单元52、第三图像采集单元53和第四图像采集单元54的内部结构，均可以与图5中所示的相同。

在被检测物57经过被检测物输送通道58的过程中，每个图像采集单元在判定待检测区域到达检测位置时执行图像采集操作。

为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说，这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

Claims (14)

1.一种多角度的图像采集装置，其特征在于，该装置包括：光源、第一摄像头和第二摄像头；

所述光源以设定入射角照射被检测物上的待检测区域；

所述第一摄像头以第一观测角接收所述待检测区域的反射光，采集所述待检测区域的第一图像；

所述第二摄像头以第二观测角接收所述待检测区域的反射光，采集所述待检测区域的第二图像；

所述第一观测角和所述第二观测角不相同。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括：容置所述光源、所述第一摄像头和所述第二摄像头的外壳；

所述外壳的壳壁不透光、内表面不反光，并且在正对被检测物的一侧没有壳壁。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，该装置还包括：玻璃板；

所述玻璃板位于所述外壳正对被检测物的一侧，并且与所述外壳密封连接。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括：位置传感器和控制单元；

所述位置传感器位于被检测物输送方向的起始端，检测到所述待检测区域到达检测位置后，向所述控制单元发送信号；

所述控制单元接收到所述信号后，控制所述光源发光，并控制所述第一摄像头和所述第二摄像头同时采集所述待检测区域的图像，并在采集完成后控制所述光源、所述第一摄像头和所述第二摄像头关闭。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括：偏振片；

所述偏振片固定于所述光源的光线出射面，或者固定于所述第一摄像头和所述第二摄像头的镜头表面，并且具有设定的偏振方向。

6.一种多角度光学特征的检测设备，其特征在于，该设备包括：

如权利要求1至5任一项所述的多角度的图像采集装置；

图像处理单元，用于比较所述多角度的图像采集装置输出的两幅图像，当输出的两幅图像符合预设判定条件时，判定被检测物上的待检测区域中具有多角度光学特征。

7.一种多角度的图像采集装置，其特征在于，该装置包括至少两个图像采集单元；其中至少一个图像采集单元位于被检测物输送通道的一侧，另外至少一个图像采集单元位于被检测物输送通道的另一侧；

每个所述多角度的图像采集单元包括：光源、第一摄像头和第二摄像头；其中，所述光源以设定入射角照射被检测物上的待检测区域，所述第一摄像头以第一观测角接收所述待检测区域的反射光、以采集所述待检测区域的第一图像，所述第二摄像头以第二观测角接收所述待检测区域的反射光、以采集所述待检测区域的第二图像；

所述第一观测角与所述第二观测角不相同。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，每个所述图像采集单元还包括：容置所述光源、所述第一摄像头和所述第二摄像头的外壳；

所述外壳的壳壁不透光、内表面不反光，并且在正对被检测物的一侧没有壳壁。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，每个所述图像采集单元还包括：玻璃板；

所述玻璃板位于所述外壳正对被检测物的一侧，并且与所述外壳密封连接。

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，每个所述图像采集单元还包括：位置传感器；该装置还包括：控制单元；

所述位置传感器位于被检测物输送方向的起始端，检测到所述待检测区域到达检测位置后，向所述控制单元发送信号；

所述控制单元接收到所述信号后，控制发送信号的图像采集单元中的所述光源发光，并控制所述第一摄像头和所述第二摄像头同时采集所述待检测区域的图像。

11.如权利要求7所述的装置，其特征在于，每个所述图像采集单元还包括：偏振片；

所述偏振片位于所述光源的光线出射面，或者位于所述第一摄像头和所述第二摄像头的镜头表面，并且具有设定的偏振方向。

12.如权利要求7所述的装置，其特征在于，每个所述图像采集单元设置在所述被检测物进入所述被检测物输送通道的面向不同时，所述被检测物上的多角度光学特征可能出现的一个位置。

13.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述图像采集单元的个数是4个。

14.一种多角度光学特征的检测设备，其特征在于，该设备包括：

如权利要求7至13任一项所述的多角度的图像采集装置；

图像处理单元，分别比较多角度的图像采集装置中的每个多角度的图像采集单元输出的两幅图像，当其中一个图像采集单元输出的图像符合预设判定条件时，判定被检测物上的待检测区域中具有多角度光学特征。

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