CN107085349A - 反射式3d成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反射式3D成像装置，该装置包括有反射镜组、两个相机及相机固定组件，所述反射镜组组的后部设置有两个相机，所述反射镜组固定于两个相机的前部，两个相机被相机固定组件固定。本发明通过一个反射镜组，对同一物体的像分别进行左，右反射，再进入镜头，拍摄出两幅不同角度的图像后，再经软件处理，形成3D立体影像。由此，3D图像画面全视角均无像差，无色差，画面清晰，色彩还原度高，克服了传统3D成像的光学设计结构边缘容易产生像差，色差的缺点。

Description

反射式3D成像装置

技术领域

本发明属于摄像的技术领域，特别是涉及一种3D成像的装置。

背景技术

人眼之所以能够看到立体的景物，是因为我们的双眼可以独立的看东西，也就是左眼能看到左眼的景物，右眼能看到右眼的景物，同时因为两眼之间的间距（人的两眼间距约65mm），造成两眼的视角有细微的差别。这种左眼与右眼图像的差异称为视差，虽然这种视差很小，但经视网膜传到大脑里，人的大脑就很巧妙地利用了这微小的差别，将两眼的图像融合，产生出远近的深度，从而产生有空间感的立体视觉效果在大脑中。

目前，人们所采样的3D眼镜、3D成像均是利用上述原理完成的，由于3D图像具有良好的视觉效果，受到人们越来越多的关注，但是，目前对于3D成像的设备，均是通过对于数据的处理来完成的，如专利申请201620812075.4所公开的一种裸眼3D成像显示装置，该裸眼3D成像显示装置，包括图像输入模块、图像处理模块和裸眼3D显示屏，图像处理模块接收图像输入模块的原始影像，并根据相邻两块裸眼3D显示屏夹角的高度及其夹角的对边长输出该原始影像等比转换后的3D影像，该等比转换生成的3D影像由多块裸眼3D显示屏投影在立体空间内。通过设置多个按一定角度拼接的裸眼3D显示屏，从多角度投影出空间立体效果，增加了裸眼3D显示屏的画面可视角度，使得观看者能够从多角度观看到3D影像。

专利申请201611046961.1所公开的一种激光结构光3D成像方法包括用于生成结构光的光学模组、摄像机、上位机及硬件控制电路，光学模组包括由激光器、透镜、及MEMS微振镜依次排列组成的光路；硬件控制电路由ARM模块、FPGA模块、振镜驱动电路模块、激光器驱动模块、MEMS振镜光电探测器模块及LD光电探测器模块组成。本发明的有益效果是：一方面降低了运行时对芯片资源要求，同时能够提高运算速度和精度，另一方面，上位机处理图像处理算法更方便快捷，可视化效果更好。因而，在激光投影、增强现实、结构光扫描、激光雷达和医疗显像与扫描等各种各样的领域有很好的应用前途。该专利申请虽然对3D成像的方法进行了改进，但是对于光学模组和摄像机的结构并无实质性改变，其核心内容仍然是采样对于数据的处理和运算来完成。

因此，目前的3D成像设备，均是采样对于数据的处理来完成的，虽然具有3D效果，但是侧重于数据的运算过程，所形成的3D图像有像差、色差明显，缺乏真实感，同时对设备的要求性能高，实现3D的成本高昂，难以为普通的消费者所接受。

发明内容

基于此，因此本发明的首要目地是提供一种反射式3D成像装置，该装置通过对于光学结构的设计完成3D成像，3D图像的画面全视角均无像差，无色差，画面清晰，色彩还原度高，克服了传统3D成像的光学设计结构边缘容易产生像差，色差的缺点。

本发明的另一个目的在于提供一种反射式3D成像装置，该装置结构简单，易于实现，且实现成本低。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种反射式3D成像装置，其特征在于该装置包括有反射镜组、两个相机及相机固定组件，所述反射镜组组的后部设置有两个相机，所述反射镜组固定于两个相机的前部，两个相机被相机固定组件固定。

所述两个相机间距为50-70mm，相当于人两眼之间的距离，以产生3D效果。

所述反射镜组，其两侧设置有侧板，所述侧板向后伸出与相机固定组件连接并固定在一起，侧板的上端具有一个台阶面，以固定和支撑反射镜组。

进一步，所述相机固定组件包括有底板、相机固定架，所述底板上设置有相机固定架，所述相机固定架上固定支撑有相机。

更进一步，所述底板上还设置有底座，所述底座固定有侧板，用于支撑反射镜组组。

更进一步，所述相机固定架具有两个，分别固定支撑两个相机，且两个相机固定架之间设置有物方架，所述物方架支撑有物方放置台，物方放置台上放置物方，以用于拍摄。

更进一步，所述物方架与物方放置台通过螺栓进行固定连接，且物方放置台的下部设置有螺栓固定槽或多个螺栓固定孔，以对物方放置台的高度进行调整，便于拍摄。

更进一步，所述两个相机的背部设置有相机安装板，所述相机设置于该相机安装板上，所述相机安装板固定于所述相机固定架的上部，以便于相机对物方进行拍摄。

更进一步，所述相机安装板的背部设置有两个垂直设置的燕尾槽导轨，每个燕尾槽导轨对应于相机固定架，且在相机固定架的前部具有对应的燕尾槽，所述燕尾槽导轨嵌设于所述燕尾槽中，以保证两个相机与底板的垂直度。

且，所述相机固定架上设置有突出的支撑台，用以支撑相机安装板，使其能够稳定、快捷地安装。

更进一步，所述相机安装板的前面的中间位置也垂直设置有突出的燕尾槽导轨，所述燕尾槽导轨对应于物方放置台的下部，物方放置台的下部具有燕尾槽，所述燕尾槽导轨嵌设于所述燕尾槽中，并通过螺栓进行固定，以保证物方放置台的垂直度，同时该突出的燕尾槽导轨还具有间隔两个相机固定架的作用，使相机得以进行有效地间隔。

本发明的3D成像原理：就是模仿人眼的3D成像原理，左边放置一个相机（相当于人的左眼），右边放置一个相机（相当于人的右眼），两相机相距约50-70mm（相当于两眼之间的距离）。同一个物体的像以左，右两个角度经过反射镜组，分别进入左，右两个镜头，在CCD上拍摄出清晰的图像，两幅图像再经过软件处理合成，形成3D立体影像。

本发明与传统3D成像光学结构不同，通过一个反射镜组，对同一物体的像分别进行左，右反射，再进入镜头，拍摄出两幅不同角度的图像后，再经软件处理，形成3D立体影像。由此，同一个物体经反射镜组形成的3D图像，画面全视角均无像差，无色差，画面清晰，色彩还原度高，克服了传统3D成像的光学设计结构边缘容易产生像差，色差的缺点。

附图说明

图1为本发明所实施的结构示意图。

图2为本发明所实施的结构分解示意图。

图3为本发明所实施的相机固定架、相机安装板及物方放置台的配合结构示意图。

图4为本发明的拍摄原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1、图2所示，为本发明所实施反射式3D成像装置，图中所示，该装置主要包括有底板1、底座2、侧板3、相机固定架4、相机安装板41、相机5、镜头6反射镜组9，其中，相机5具有两个，每个相机5上都安装有镜头6，且两个相机间距为50-70mm，相当于人两眼之间的距离，以产生3D效果。

反射镜组9的后部设置有两个相机5及镜头6，反射镜组9的两侧设置有侧板3，所述侧板3向后伸出，并插设固定在底座2中，以稳定支撑反射镜组9。侧板3的上端具有一个台阶面31，以固定和支撑反射镜组9。所述底板1上还设置有相机固定架4，通过相机固定架4上固定支撑有相机5。

相机固定架4具有两个，分别固定支撑两个相机5，且两个相机固定架之间设置有物方架71，所述物方架71支撑有物方放置台7，物方放置台7上放置物方8，以用于拍摄。

具体地说，两个相机5和镜头6的背部设置有相机安装板41，所述相机5设置于该相机安装板41上，所述相机安装板41固定于所述相机固定架4的上部，以便于相机对物方8进行拍摄。

结合图3所示，在相机安装板41的背部设置有两个垂直设置的燕尾槽导轨42，每个燕尾槽导轨42对应于相机固定架4的上部，且在相机固定架4的前部上端43具有对应的燕尾槽44，所述燕尾槽导轨42嵌设于所述燕尾槽44中，以保证两个相机5与底板1的垂直度。

且，相机固定架4上设置有突出的支撑台45，用以支撑相机安装板41，使其能够稳定、快捷地安装。

在相机安装板4的前面的中间位置也垂直设置有突出的燕尾槽导轨46，所述燕尾槽导轨46对应于物方放置台7的下部，物方放置台7的下部具有燕尾槽72，所述燕尾槽导轨46嵌设于所述燕尾槽72中，并通过螺栓73进行固定，以保证物方放置台7的垂直度，同时该突出的燕尾槽导轨46还具有间隔两个相机固定架4的作用，使相机得以进行有效地间隔，保持适当的间距。

结构装配过程如下：

整个反射式3D成像装置都是以底板1为基本面来进行实现的，这样可以很好的控制相机5和镜头6、物方8、反射镜组9的位置，其中镜头6通常采样FL-08-5MP镜头。

步骤1、首先，单独组装完成反射镜组9，将反射镜组装入镜筒，用压环压紧。

步骤2、其次，由于装配先里后外的原则，可以先在底板1上分别将两个相机5和镜头6以及物方8安装完成，镜头6直接拧紧在相机5上（一个镜头配一个相机）。

在相机的安装孔面分别将两个相机5装在相机安装板41上，在相机安装板41上，背面有两个燕尾槽导轨42，前面有一个燕尾槽导轨46，有两个燕尾槽导轨42的的面分别与相机固定架4安装并固定在一起，有一个燕尾槽导轨46的面与物方架71安装在一起，这三个燕尾槽导轨，可以保证两个相机5、物方8与底板1的垂直度。同时，两个相机固定架4上都有一个同样高度的台阶面（即相机固定架的支撑台45）作为相机的固定面，以此来控制相机与底板的高度，以上部件安装完成后相机与镜头就算安装完成了。

步骤3、安装完了相机5和镜头6以后，再将物方放置台7安装在相机安装板41上的具有一个燕尾槽导轨46的前面，在物方放置台7的底部，与相机安装板41配合的位置，具有一个开了槽的燕尾槽（通常采样直导槽即可）72，上面的两个固定螺丝73可以在此开口的直导槽72上上下滑动，此结构不仅保证了物方8与两个相机5之间的相对位置，同时还可以调节物方8与两个相机5的距离（调节量大约上下各7mm）。

步骤4、最后，以上部件完成装配后，可以安装外围的侧板3了，首先将底座2装在底板1上，螺丝拧上，不需锁紧，然后将两个侧板3分别插入两个底座2的开口中。两侧板装好后，将反射镜组9组装在两个侧板3的上端，装上螺丝并锁紧这一端，需要注意的是，反射镜组9同样贴合并固定在两个侧板的一个台阶面31上后再锁紧螺丝，以此来保证反射镜组9与底板1的高度。最后锁紧两个侧板3与底座2的连接螺丝，锁紧底座2与底板1的连接螺丝，如此，整个装配过程已完成，可以进行测试成像。

此反射式3D成像装置在成像过程中位置固定，基本上不需要调节，仅在物方的高度上做了微量调节量的设计。

图4所示，本发明的成像原理是：通过一个反射镜组9，对同一物体8（物方）的像分别进行左，右反射，再进入镜头6，拍摄出两幅不同角度的图像后，再经软件处理，形成3D立体影像。由此，同一个物体经反射镜组形成的3D图像，画面全视角均无像差，无色差，画面清晰，色彩还原度高，克服了传统3D成像的光学设计结构边缘容易产生像差，色差的缺点。

且本发明结构简单，易于实现，成本低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种反射式3D成像装置，其特征在于该装置包括有反射镜组、两个相机及相机固定组件，所述反射镜组组的后部设置有两个相机，所述反射镜组固定于两个相机的前部，两个相机被相机固定组件固定。

2.如权利要求1所述的反射式3D成像装置，其特征在于所述所述反射镜组，其两侧设置有侧板，所述侧板向后伸出与相机固定组件连接并固定在一起，侧板的上端具有一个台阶面，以固定和支撑反射镜组。

3.如权利要求1所述的反射式3D成像装置，其特征在于所述相机固定组件包括有底板、相机固定架，所述底板上设置有相机固定架，所述相机固定架上固定支撑有相机。

4.如权利要求3所述的反射式3D成像装置，其特征在于所述底板上还设置有底座，所述底座固定有侧板，用于支撑反射镜组组。

5.如权利要求3所述的反射式3D成像装置，其特征在于所述相机固定架具有两个，分别固定支撑两个相机，且两个相机固定架之间设置有物方架，所述物方架支撑有物方放置台，物方放置台上放置物方，以用于拍摄。

6.如权利要求5所述的反射式3D成像装置，其特征在于所述物方架与物方放置台通过螺栓进行固定连接，且物方放置台的下部设置有螺栓固定槽或多个螺栓固定孔，以对物方放置台的高度进行调整，便于拍摄。

7.如权利要求5所述的反射式3D成像装置，其特征在于所述两个相机的背部设置有相机安装板，所述相机设置于该相机安装板上，所述相机安装板固定于所述相机固定架的上部，以便于相机对物方进行拍摄。

8.如权利要求7所述的反射式3D成像装置，其特征在于所述相机安装板的背部设置有两个垂直设置的燕尾槽导轨，每个燕尾槽导轨对应于相机固定架，且在相机固定架的前部具有对应的燕尾槽，所述燕尾槽导轨嵌设于所述燕尾槽中，以保证两个相机与底板的垂直度。

9.如权利要求8所述的反射式3D成像装置，其特征在于所述相机固定架上设置有突出的支撑台，用以支撑相机安装板，使其能够稳定、快捷地安装。

10.如权利要求8所述的反射式3D成像装置，其特征在于所述相机安装板的前面的中间位置也垂直设置有突出的燕尾槽导轨，所述燕尾槽导轨对应于物方放置台的下部，物方放置台的下部具有燕尾槽，所述燕尾槽导轨嵌设于所述燕尾槽中，并通过螺栓进行固定，以保证物方放置台的垂直度，同时该突出的燕尾槽导轨还具有间隔两个相机固定架的作用，使相机得以进行有效地间隔。