CN102759840B - 室内现场足迹成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种室内现场足迹成像装置，包括成像单元、照明单元、系统机箱、显示单元、标记单元和控制单元；系统机箱包括上、下机箱，上机箱可嵌套于下机箱内；显示单元为平板电脑，平板电脑设置在上机箱顶部的平板电脑安装座上；成像单元为摄像头组件，摄像头组件固定在上机箱的内部顶端；标记单元为激光指示灯，激光指示灯固定在摄像头组件的一侧；照明单元设置在下机箱底部两侧；控制单元设置在上机箱内部，成像单元、标记单元、照明单元分别通过控制单元与显示单元电连接。本发明能够保证对于足迹的正面拍摄角度，遮蔽室内照明的影响，有效的掠入射照明角度清晰展现灰尘足迹。

Description

室内现场足迹成像装置

技术领域

本发明涉及一种成像装置，具体说，涉及一种室内现场足迹成像装置。

背景技术

目前室内现场足迹照相提取的方式主要采用警用强光灯掠射照明加照相机拍照的方式，全由人工操作，摄制的图像因现场操作人而异，常见的问题有：1、因拍摄角度倾斜，导致摄取的足迹图像变形；2、现场室内的正常照明会让地板花纹也同时清晰成像，干扰有效足迹图像；3、因照明或拍摄角度的不合理会导致部分足迹不能成像。上述问题都会干扰正常的足迹图像信息，为后期辨识分析带来障碍。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种室内现场足迹成像装置，该装置能够保证对于足迹的正面拍摄角度，遮蔽室内照明的影响，有效的掠入射照明角度清晰展现灰尘足迹。

技术方案如下：

一种室内现场足迹成像装置，包括成像单元和照明单元，还包括：系统机箱、显示单元、标记单元和控制单元；所述系统机箱包括上、下机箱，所述上机箱可嵌套于所述下机箱内；所述显示单元为平板电脑，所述平板电脑设置在所述上机箱顶部的平板电脑安装座上；所述成像单元为摄像头组件，所述摄像头组件固定在所述上机箱的内部顶端；所述标记单元为激光指示灯，所述激光指示灯固定在所述摄像头组件的一侧；所述照明单元设置在下机箱底部两侧；所述控制单元设置在所述上机箱内部，所述成像单元、标记单元、照明单元分别通过所述控制单元与所述显示单元电连接。

进一步：所述摄像头组件包括4个摄像头，所述摄像头等间隔均匀排列在所述上机箱的内部顶端；各个摄像头负责不同区域的图像采集。

进一步：所述激光指示灯为3组，分别固定在所述摄像头组件两侧；每组2个，分别位于所述摄像头组件两两之间。

进一步：所述标记单元投射出3组激光标记点，每组两点，落在4个摄像头分区之间的3个交接区域上，以供图像校准之用。

进一步：所述照明单元为2组大功率红光LED灯泡组件，它们所述2组大功率红光LED灯泡组件轮流工作，每组只为远离它的两个摄像头提供照明。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：

1、有效的保证了对于足迹的正面拍摄角度；

2、有效的遮蔽了拍摄时外部光源的影响，保证了采集图像的质量；

3、有效的掠入射照明角度清晰展现灰尘足迹；

4、一键操作并展现获取的足迹图像，无需人工调节；

5、自动在足迹图像周边叠加全尺寸的精确比例尺，无需再在现场摆放参照尺。

附图说明

图1为本发明中室内现场足迹成像装置结构示意图。

图2为本发明中室内现场足迹成像装置A-A剖面示意图。

具体实施方式

下面参考附图和实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，为本发明中室内现场足迹成像装置结构示意图。室内现场足迹成像装置由系统机箱1、显示单元2、成像单元3、标记单元4、控制单元5和照明单元6构成。系统机箱1包括上、下机箱，二者为嵌套结构，上机箱可嵌套于下机箱内；显示单元2为平板电脑，设置在上机箱顶部的平板电脑安装座上，平板电脑一侧上设置有防护盖，用于保护平板电脑；成像单元3为摄像头，固定在上机箱的内部顶端；标记单元4为激光指示灯，固定在上机箱内部靠中间位置，均匀分部在成像单元3的两侧；照明单元6为2组大功率红光LED灯泡，设置在下机箱底部两侧；控制单元5设置在上机箱内部，成像单元的一侧，成像单元3、标记单元4、照明单元6分别通过控制单元5与显示单元2电连接。

如图2所示，为本发明中室内现场足迹成像装置A-A剖面示意图。其中，成像单元3包括摄像头芯片301、镜头转接圈302、镜头303和防护玻璃304。

本发明根据足迹形状狭长(足迹尺寸宽度通常在120mm到160mm之间，长度在300mm到400mm之间)的特点，使用4个摄像头构成核心成像单元3，让它们沿足迹长度方向等间隔顺序排列，每个摄像头只负责足迹四分之一区域的成像，最后由四幅图像拼接而成完整的足迹图像。这样在保证合理的成像分辨率(大于300点/英寸)下，又不会因视场太大而失真。

照明系统6的关键首先在于保证足够小的掠入射角度。本发明使用的照明元件是前端加上准直透镜的大功率红光LED灯泡，一排6～8个灯，构成一个提供扁平照明光束的灯组，其宽度可以保证覆盖足迹的整个宽度，其长度可以保证覆盖半个以上的足迹区域，并在此区域上获得了足够小的掠入射角。两个灯组分别对称置于系统机箱的底部两侧，各自对应负责足迹的脚掌和脚跟部分的照明。如果只使用一个照明灯组，则为了得到能覆盖整个足迹长度的均匀的掠入射照明光，还需将光源移至更远离足迹区域的位置，这样的话就难以将光源集成到系统中来。

系统工作时系统机箱1置于足迹区域的正上方，系统机箱1遮蔽了大部分环境光对于足迹的干扰照明，配合红色单色光源的使用，使得成像条件较传统方法大为改善，图像信噪比获得有效提升。

系统机箱1为满足便携要求设计为上下嵌套结构。上层结构集成了显示单元2、成像单元3、标记单元4和控制单元5，下层箱体两端集成了照明单元6。工作时上层结构抽出可叠加在下层结构上，达到合适的成像高度；不工作时，上层结构可沉陷在下层箱体中，使得系统的携带体积只有约工作状态体积的一半。

一个完整的足迹区域是一个长宽比超过2比1的长方形(足迹尺寸宽度通常在120mm到160mm之间，长度在300mm到400mm之间)。因此考虑将此区域划分成4个成像分区，相邻分区之间具有10-20毫米宽的重叠区域，使用并排4个摄像头各自负责摄取一个分区图像。4个摄像头方位、间距实际不会完全一致，且其镜头的调焦量也有微小差别，所以它们摄取的图像需要借助可识别的特征点来调整成具有相同的方位和倍率的图像，这样才能进行后面的拼接。可识别的特征点由标记单元4完成，标记单元4包括3组激光，每组2个激光点，相距一定距离。每组光点分别投射在两个分区之间的重叠区中，因此4个分区之间共有3个重叠区，所以需要3组标志光点。同一组标志点会在相邻两幅分区图中成像，它们的点间距及方位角在这两幅图中会有所不同(因两个摄像头的成像条件差异)，要让它们取得一致就需至少调整其中一幅图的缩放倍率和旋转角度，每组标志光点的图像都需如此调整。这就是自动调整图像校准参数。这样就可以编制数字图像处理算法软件无缝地将它们拼接成一张完整的足迹图。

摄像头与地面的距离是固定的，所以图像的放大倍率也是固定的，可以用软件在完整的足迹图四周叠加一圈精确的比例尺，而无需在采集图像时放置实物标尺或其他参照物。

系统的工作过程如下：

步骤1：通过平板电脑向控制单元5发送指令，点亮激光指示灯，向四个足迹分区投射标记光点，再通过控制单元5分别控制4个摄像头采集图像，然后再指令控制单元关闭激光指示灯；

步骤2：平板电脑分析4幅图像内的标记光点，计算出各图应进行调整的缩放、旋转及平移量等校正参数；

步骤3：平板电脑指令控制单元5点亮足迹一端的照明灯组，指令远离该灯组的两个摄像头采集半幅足迹图像，然后关闭照明灯组；再控制足迹另一端的照明灯组，指令远离该灯组的两个摄像头采集另外半幅足迹图像，然后关闭照明灯组；将获得的整个足迹共4幅足迹图像分区图发送至平板电脑；

步骤4：利用步骤2获得的校正参数对4幅足迹图像分区图进行校正，获得校正后的4个分区图并进行拼接，即得全幅足迹图。

Claims (5)

1.一种室内现场足迹成像装置，包括成像单元和照明单元，其特征在于，还包括：系统机箱、显示单元、标记单元和控制单元；所述系统机箱包括上、下机箱，所述上机箱可嵌套于所述下机箱内；所述显示单元为平板电脑，所述平板电脑设置在所述上机箱顶部的平板电脑安装座上；所述成像单元为摄像头组件，所述摄像头组件固定在所述上机箱的内部顶端；所述标记单元为激光指示灯，所述激光指示灯固定在所述摄像头组件的一侧；所述照明单元设置在下机箱底部两侧；所述控制单元设置在所述上机箱内部，所述成像单元、标记单元、照明单元分别通过所述控制单元与所述显示单元电连接；所述照明单元为大功率红光LED灯泡组件。

2.如权利要求1所述的室内现场足迹成像装置，其特征在于：所述摄像头组件包括4个摄像头，所述摄像头等间隔均匀排列在所述上机箱的内部顶端；各个摄像头负责不同区域的图像采集。

3.如权利要求2所述的室内现场足迹成像装置，其特征在于：所述激光指示灯为3组，每组2个，固定于相邻两个所述摄像头之间。

4.如权利要求3所述的室内现场足迹成像装置，其特征在于：所述标记单元投射出3组激光标记点，每组两点，落在4个摄像头分区之间的3个交接区域上，以供图像校准之用。

5.如权利要求2所述的室内现场足迹成像装置，其特征在于：所述大功率红光LED灯泡组件的数量为2组,2组所述大功率红光LED灯泡组件轮流工作，每组只为远离它的两个摄像头提供照明。