CN104469118A - 一种相机阵列的视觉增强系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器视觉技术领域，尤其是涉及一种相机阵列的视觉增强系统，包括：移送机构，用以移送被测物体至拍照位置；传感器，用以在所述被测物体被移送到所述拍照位置之前给出预测信号；固定支架，相对所述拍照位置固定设置；光源机构；相机阵列机构，固定在所述固定支架上，其包括多个相对排列的相机；以及控制机构，其在获取到所述预测信号时，开始延时设定时间，当设定时间到时，所述控制机构推定所述被测物体已经被移送到所述拍照位置，即发送触发信号给这些相机，触发这些相机同时对被测物体的不同区域成像。本发明能够以较低的成本针对一个较大视场获取一个高精度、高分辨率的拍摄效果。

Description

一种相机阵列的视觉增强系统

技术领域

本发明涉及机器视觉技术领域，尤其涉及到利用阵列式相机获取高精度图像的系统。

背景技术

在某些工业应用领域，单个相机在满足图像精度的要求下无法满足图像的视场要求，即便一个高精度、高分辨率相机满足应用要求，也会大大增加系统的构建成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种相机阵列的视觉增强系统，能够以较低的成本针对一个较大视场获取一个高精度、高分辨率的拍摄效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种相机阵列的视觉增强系统，包括：移送机构，用以移送被测物体至拍照位置；传感器，用以在所述被测物体被移送到所述拍照位置之前给出预测信号；固定支架，相对所述拍照位置固定设置；光源机构，固定在所述固定支架上，用以均匀照射位于所述拍照位置的被测物体；相机阵列机构，固定在所述固定支架上，其包括多个相对排列的相机；以及控制机构，其与所述传感器及所述相机阵列相连，其在获取到所述预测信号时，开始延时设定时间，当设定时间到时，所述控制机构推定所述被测物体已经被移送到所述拍照位置，即发送触发信号给这些相机，触发这些相机同时对被测物体的不同区域成像，各相机分别输出一幅与被测物体的特定区域相对应的小图。

本发明的更进一步优选方案是：所述移送机构相对所述拍照位置水平设置，所述光源机构及所述相机阵列相对所述拍照位置竖直设置。

本发明的更进一步优选方案是：在竖直方向上，所述光源机构较所述相机阵列靠近所述拍照位置；在水平方向上，所述光源机构较所述相机阵列远离所述拍照位置，从而在所述拍照位置与所述相机阵列之间形成必要的拍照通道。

本发明的更进一步优选方案是：所述光源机构包括多个环形排列的光源。

本发明的更进一步优选方案是：所述相机阵列机构还包括相机固定架，用以装设所述多个相机，其是可调节地装设在所述固定支架上。

本发明的更进一步优选方案是：所述相机阵列机构还包括装设在所述相机固定架上的间距调节装置，用以调节所述多个相机相互之间的间隔。

本发明的更进一步优选方案是：所述移送机构包括直线电机或传送带。

本发明的更进一步优选方案是：相邻的相机形成的两两小图之间是存在部分重叠的。

本发明的更进一步优选方案是：所述控制机构接收各相机输出的小图，并对这些小图进行一定的图像拼接以及图像融合处理，以形成与所述被测物体相对应的一幅完整大图。

本发明的更进一步优选方案是：所述视觉增强系统还包括底座，所述移送机构水平延伸地固定在所述底座上，所述固定支架竖直延伸地固定在所述底座上。

本发明的有益效果在于，通过采用相机阵列，可以用多个小镜头来代替一个大镜头的拍摄效果，进而可以通过使用多个低成本相机同时对被测物体的不同区域成像，并通过一定的图像处理方法将多幅局部图像拼接成一幅完整的大图像，从而能够以较低的成本针对一个较大视场获取一个高精度、高分辨率的拍摄效果。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的相机阵列的视觉增强系统实施例的结构示意。

图2是本发明实施例的工作原理示意。

图3是本发明实施例中被测物体运动过程示意。

图4是本发明实施例中阵列相机与被测物体的相对位置关系示意。

图5是本发明实施例中被测物体的成像区域的划分。

图6是本发明实施例中光源与被测物体的相对位置关系示意。

具体实施方式

现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。

图1是本发明的相机阵列的视觉增强系统实施例的结构示意。图2是本发明实施例的工作原理示意。图3是本发明实施例中被测物体运动过程示意。图4是本发明实施例中阵列相机与被测物体的相对位置关系示意。图5是本发明实施例中被测物体的成像区域的划分。图6是本发明实施例中光源与被测物体的相对位置关系示意。

参见图1至图6，本发明提出一种相机阵列的视觉增强系统，其包括：移送机构1，用以移送被测物体9至拍照位置；传感器6，用以在所述被测物体9被移送到所述拍照位置之前给出预测信号；固定支架2，相对所述拍照位置固定设置；光源机构4，固定在所述固定支架2上，用以均匀照射位于所述拍照位置的被测物体9；相机阵列机构3，固定在所述固定支架2上，其包括多个相对排列的相机；以及控制机构8，其与所述传感器6及所述相机阵列机构3相连，其在获取到所述预测信号时，开始延时设定时间，当设定时间到时，所述控制机构8推定所述被测物体9已经被移送到所述拍照位置，即发送触发信号给这些相机，触发这些相机同时对被测物体的不同区域成像，各相机分别输出与被测物体9的特定区域相对应的一幅小图。

其中，所述移送机构1相对所述拍照位置水平设置，所述光源机构4及所述相机阵列机构3相对所述拍照位置竖直设置。在竖直方向上，所述光源机构4较所述相机阵列机构3靠近所述拍照位置；在水平方向上，所述光源机构4较所述相机阵列机构3远离所述拍照位置。这种结构，可以在所述拍照位置与所述相机阵列机构3之间形成必要的拍照通道。

参见图1和图4，在本实施例中，相机阵列机构3包括四个相机，2行×2列排列。其中固定支架2固定于大理石底座7的两角之上；相机固定架36固定于两个固定支架2之间，上下可调，四个相机31、32、33、34之间的距离是可通过装设在相机固定架36上的间距调节装置37进行调节的，以适用于多种尺寸的被测物体9；光源机构4位于四个相机31-34的四周，结合参见图6，光源机构4包括四个环形排列的光源41、42、43、44，这些光源41-44相互之间的距离以及这些光源41-44距离被测物体9的距离都是可调的，以适应于不用强度的亮度要求。具体而言，间距调节装置37包括调节螺371和调节螺372，通过转动调节螺371，可调整相机31、32和相机33、34之间的距离；通过转动调节螺372，可调整相机31、33和相机32、34之间的距离。

参见图2和图4，被测物体9随着电机匀速直线运动，当被测物体9经过传感器6时，传感器6感应到被测物体9并发送信号给控制机构8，以表明被测物体9即将到达拍照位置。此时，控制机构8开始延时时间的计时。当经过延时时间t后，控制机构8推定被测物体9已经到达拍照位置，此时控制机构8向相机阵列机构3发送并行触发信号，触发四个相机31-34同时对被测物体9的不同区域91、92、93、94进行成像。其中，相邻区域91-94之间应有部分重叠区域，以便图像的拼接。移送机构1可以包括直线电机或传送带。控制机构8可以包括工控机之类的计算设备。

参见图3，假设移送机构1带动被测物体9运动的方向由左向右，速度为v(m/s)，传感器6应位于被测物体9的拍照位置的左侧，距离相机阵列成像位置的距离为s(m)。那么，当被测物体9经过传感器6，控制机构8经过延时时间t(s)向多个相机发送并行触发拍照信号的时间t(s)为：

$t=\frac{s}{v}$

参见图5，假设被测物体9的有效测量尺寸为W×L，相机31-34的分辨率为M×N，标定系数为u，重叠区域的宽度为p×q。那么，完整拼接一幅尺寸为W×L的被测物体需要的相机阵列x×y为：

$x=\frac{W}{M\×u|p}$

$y=\frac{L}{N\×u|q}$

在这里，x,y取整数。各相机31-34应尽量垂直于各自的成像区域91-94，以减少图像畸变。在本实施例中，被测物体9可以划分为四个区域91、92、93、94，两相邻区域之间是存在部分重叠的。具体而言，区域91与区域92之间存在重叠部分95，区域92与区域93之间存在重叠部分96，区域93与区域94之间存在重叠部分97，区域94与区域91之间存在重叠部分98。

参见图6，理想的拍照位置应为被测物体9位于光源中心时的位置，光照应覆盖整个被测物体9表面，并尽量使光照均匀。

本发明的有益效果：通过使用多个低成本的相机阵列同时对被测物体的不同区域成像，并通过一定的图像处理方法将多幅图像拼接成一幅完整的图像，可以达成既节约成本又能得到高精度图像的目的，换言之，相比于传统相机而言，阵列式相机的生产成本低，视场范围更广阔。

应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种相机阵列的视觉增强系统，其特征在于，所述视觉增强系统包括：移送机构，用以移送被测物体至拍照位置；传感器，用以在所述被测物体被移送到所述拍照位置之前给出预测信号；固定支架，相对所述拍照位置固定设置；光源机构，固定在所述固定支架上，用以均匀照射位于所述拍照位置的被测物体；相机阵列机构，固定在所述固定支架上，其包括多个相对排列的相机；以及控制机构，其与所述传感器及所述相机阵列相连，其在获取到所述预测信号时，开始延时设定时间，当设定时间到时，所述控制机构推定所述被测物体已经被移送到所述拍照位置，即发送触发信号给这些相机，触发这些相机同时对被测物体的不同区域成像，各相机分别输出一幅与被测物体的特定区域相对应的小图。

2.根据权利要求1所述的视觉增强系统，其特征在于：所述移送机构相对所述拍照位置水平设置，所述光源机构及所述相机阵列相对所述拍照位置竖直设置。

3.根据权利要求2所述的视觉增强系统，其特征在于：在竖直方向上，所述光源机构较所述相机阵列靠近所述拍照位置；在水平方向上，所述光源机构较所述相机阵列远离所述拍照位置，从而在所述拍照位置与所述相机阵列之间形成必要的拍照通道。

4.根据权利要求3所述的视觉增强系统，其特征在于：所述光源机构包括多个环形排列的光源。

5.根据权利要求1所述的视觉增强系统，其特征在于：所述相机阵列机构还包括相机固定架，用以装设所述多个相机，其是可调节地装设在所述固定支架上。

6.根据权利要求5所述的视觉增强系统，其特征在于：所述相机阵列机构还包括装设在所述相机固定架上的间距调节装置，用以调节所述多个相机相互之间的间隔。

7.根据权利要求1所述的视觉增强系统，其特征在于：所述移送机构包括直线电机或传送带。

8.根据权利要求1所述的视觉增强系统，其特征在于：相邻的相机形成的两两小图之间是存在部分重叠的。

9.根据权利要求1至8任一项所述的视觉增强系统，其特征在于：所述控制机构接收各相机输出的小图，并对这些小图进行一定的图像拼接以及图像融合处理，以形成与所述被测物体相对应的一幅完整大图。

10.根据权利要求1至8任一项所述的视觉增强系统，其特征在于：所述视觉增强系统还包括底座，所述移送机构水平延伸地固定在所述底座上，所述固定支架竖直延伸地固定在所述底座上。