CN112082533A - 图像采集系统和图像采集方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种图像采集系统,包括:第一平面镜,设置在样品的第一侧,并面对样品的位于第一侧的表面;第二平面镜,设置在样品的与第一侧相对的第二侧,并面对样品的位于第二侧的表面;透镜,设置在样品的上方,并面对样品的位于其顶侧的表面;和摄像机,设置在透镜的上方。第一平面镜和第二平面镜分别倾斜于样品的第一侧和第二侧的表面,以便将来自第一侧和第二侧的表面的光线分别反射向透镜,使得透镜可同时形成样品的第一侧、第二侧和顶侧的三个表面的图像,摄像机适于同时采集透镜形成的样品的第一侧、第二侧和顶侧的三个表面的图像。在本发明中,图像采集系统每次能够同时采集样品的三个表面的图像,提高了图像采集效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种图像采集系统和图像采集方法。
背景技术
机器视觉系统广泛应用于工业生产中。图像采集系统是机器视觉系统的一个重要组成,其可以根据需要拍摄产品的各个表面的图像,拍摄到的图像可以用于人工智能系统(AI)和机器学习系统(ML)的训练,也可以应用在任何需要对样品的多个表面进行检测的场合。
在现有技术中,拍摄具有多个表面的样品的图像的技术方案主要有两种:第一种方案是采用一个摄像机,在拍摄好样品的一个表面的图像之后,翻转样品,再拍摄样品的另一个表面的图像;第二种方案是采用多个摄像机同时拍摄样品的多个表面的图像。
现有技术中的第一种方案是逐个地拍摄样品的各个表面的图像,其拍摄效率非常低。现有技术中的第二种方案需要使用多个摄像机,成本非常高。
发明内容
本发明的一个目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。
根据本发明的一个实例性的实施例,提供一种图像采集系统,用于采集样品的各个表面的图像。所述图像采集系统包括:第一平面镜,设置在所述样品的第一侧,并面对所述样品的位于所述第一侧的表面;第二平面镜,设置在所述样品的与所述第一侧相对的第二侧,并面对所述样品的位于所述第二侧的表面;透镜,设置在所述样品的上方,并面对所述样品的位于其顶侧的表面;和摄像机,设置在所述透镜的上方。所述第一平面镜和所述第二平面镜分别倾斜于所述样品的第一侧和第二侧的表面,以便将来自第一侧和第二侧的表面的光线分别反射向所述透镜,使得所述透镜可同时形成所述样品的第一侧、第二侧和顶侧的三个表面的图像,所述摄像机适于同时采集所述透镜形成的所述样品的第一侧、第二侧和顶侧的三个表面的图像。
根据本发明的一个实例性的实施例,所述第一平面镜与所述样品的第一侧的表面之间的夹角不小于度且不大于度;并且所述第二平面镜与所述样品的第二侧的表面之间的夹角不小于度且不大于度。
根据本发明的另一个实例性的实施例,所述第一平面镜与所述样品的第一侧的表面之间的夹角等于度、度或度;并且所述第二平面镜与所述样品的第二侧的表面之间的夹角等于度、度或度。
根据本发明的另一个实例性的实施例,所述透镜的光轴垂直于所述样品的顶侧的表面,并平行于所述样品的第一侧的表面和第二侧的表面。
根据本发明的另一个实例性的实施例,所述摄像机的光轴与所述透镜的光轴重合。
根据本发明的另一个实例性的实施例,所述样品是正六面体,所述图像采集系统先同时采集所述样品的六个表面中的任三个表面的图像,然后同时采集所述样品的六个表面中的另外三个表面的图像。
根据本发明的另一个实例性的实施例,所述图像采集系统还包括翻转装置,所述翻转装置适于将所述样品从第一姿态翻转到第二姿态;当所述样品处于所述第一姿态时,所述样品上的三个表面分别面对所述第一平面镜、第二平面镜、所述透镜,从而可同时采集所述样品上的三个表面的图像;当所述样品处于所述第二姿态时,所述样品上的另外三个表面分别面对所述第一平面镜、第二平面镜、所述透镜,从而可同时采集所述样品上的另外三个表面的图像。
根据本发明的另一个实例性的实施例,所述图像采集系统还包括照明光源,所述照明光源设置在所述样品的附近,为所述样品提供照明。
根据本发明的另一个实例性的实施例,所述图像采集系统还包括计算机,所述计算机用于存储所述摄像机采集到的所述样品的各个表面的图像。
根据本发明的另一个方面,提供一种图像采集方法,包括以下步骤:
S100:提供前述图像采集系统;
S200:将待采集的样品放置所述图像采集系统的第一平面镜和第二平面镜之间,使得所述样品的三个表面分别面对所述图像采集系统的第一平面镜、第二平面镜和透镜;
S300:用所述图像采集系统同时采集样品的三个表面的图像;
S400:翻转所述样品,使所述样品的另外三个表面分别面对所述图像采集系统的第一平面镜、第二平面镜和透镜;和
S500:用所述图像采集系统同时采集样品的另外三个表面的图像。
在本发明的前述实例性的实施例中,图像采集系统每次能够同时采集样品的三个表面的图像,提高了图像采集效率。
通过下文中参照附图对本发明所作的描述,本发明的其它目的和优点将显而易见,并可帮助对本发明有全面的理解。
附图说明
图1显示根据本发明的一个实例性的实施例的图像采集系统的示意图,其中,样品的三个表面分别面对图像采集系统的第一平面镜、第二平面镜和透镜;
图2显示将样品从图1所示的第一姿态翻转到第二姿态的示意图;
图3显示图1所示的图像采集系统,其中,样品被翻转到第二姿态使得样品的另外三个表面分别面对图像采集系统的第一平面镜、第二平面镜和透镜。
具体实施方式
下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中,相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释,而不应当理解为对本发明的一种限制。
另外,在下面的详细描述中,为便于解释,阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地,一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下,公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。
根据本发明的一个总体技术构思,提供一种图像采集系统,用于采集样品的各个表面的图像。所述图像采集系统包括:第一平面镜,设置在所述样品的第一侧,并面对所述样品的位于所述第一侧的表面;第二平面镜,设置在所述样品的与所述第一侧相对的第二侧,并面对所述样品的位于所述第二侧的表面;透镜,设置在所述样品的上方,并面对所述样品的位于其顶侧的表面;和摄像机,设置在所述透镜的上方。所述第一平面镜和所述第二平面镜分别倾斜于所述样品的第一侧和第二侧的表面,以便将来自第一侧和第二侧的表面的光线分别反射向所述透镜,使得所述透镜可同时形成所述样品的第一侧、第二侧和顶侧的三个表面的图像,所述摄像机适于同时采集所述透镜形成的所述样品的第一侧、第二侧和顶侧的三个表面的图像。
根据本发明的另一个总体技术构思,提供一种图像采集方法,包括以下步骤:提供前述图像采集系统;将待采集的样品放置所述图像采集系统的第一平面镜和第二平面镜之间,使得所述样品的三个表面分别面对所述图像采集系统的第一平面镜、第二平面镜和透镜;用所述图像采集系统同时采集样品的三个表面的图像;翻转所述样品,使所述样品的另外三个表面分别面对所述图像采集系统的第一平面镜、第二平面镜和透镜;和用所述图像采集系统同时采集样品的另外三个表面的图像。
图1显示根据本发明的一个实例性的实施例的图像采集系统的示意图,其中,样品1的三个表面E、C、A分别面对图像采集系统的第一平面镜10、第二平面镜20和透镜30。
如图1所示,在图示的实施例中,该图像采集系统用于采集样品1的各个表面的图像。该图像采集系统主要包括:第一平面镜10、第二平面镜20、透镜30和摄像机40。第一平面镜10设置在样品1的第一侧(图中的左侧),并面对样品1的位于第一侧的表面E。第二平面镜20设置在样品1的与第一侧相对的第二侧(图中的右侧),并面对样品1的位于第二侧的表面C。透镜30设置在样品1的上方,并面对样品1的位于其顶侧的表面A。摄像机40设置在透镜30的正上方。
如图1所示,在图示的实施例中,第一平面镜10和第二平面镜20分别倾斜于样品1的第一侧的表面E和第二侧的表面C,以便将来自第一侧的表面E和第二侧的表面C的光线分别反射向透镜30,使得透镜30可同时形成样品1的第一侧、第二侧和顶侧的三个表面E、C、A的图像E’、C’、A’。摄像机40适于同时采集经透镜30形成的样品1的第一侧、第二侧和顶侧的三个表面E、C、A的图像E’、C’、A’。
如图1所示,在图示的实施例中,第一平面镜10与样品1的第一侧的表面E之间的夹角不小于30度且不大于60度。第二平面镜20与样品1的第二侧的表面C之间的夹角不小于30度且不大于60度。
如图1所示,在图示的实施例中,第一平面镜10与样品1的第一侧的表面E之间的夹角可以等于30度、45度或60度。第二平面镜20与样品1的第二侧的表面C之间的夹角可以等于30度、45度或60度。
如图1所示,在图示的实施例中,透镜30的光轴垂直于样品1的顶侧的表面A,并平行于样品1的第一侧的表面E和第二侧的表面C。
如图1所示,在图示的实施例中,摄像机40的光轴与透镜30的光轴重合。
如图1所示,在图示的实施例中,样品1是正六面体,图像采集系统先同时采集样品1的六个表面A、B、C、D、E、F中的任三个表面A、E、C的图像A’、E’、C’,然后再同时采集样品1的六个表面中的另外三个表面F、D、B的图像F’、D’、B’(参见图3)。
图2显示将样品从图1所示的第一姿态翻转到第二姿态的示意图;图3显示图1所示的图像采集系统,其中,样品1被翻转到第二姿态使得样品1的另外三个表面F、D、B分别面对图像采集系统的第一平面镜10、第二平面镜20和透镜30。
如图1至图3所示,在图示的实施例中,图像采集系统还包括翻转装置(未图示)。该翻转装置适于将样品1从图1所示的第一姿态翻转到图3所示的第二姿态。
尽管未图示,在本发明的一个实例性的实施例中,前述翻转装置可以为机器人。如图2所示,该机器人可以将图1所示的正六面体的样品1先绕水平轴线旋转180度,然后绕竖直轴线旋转90度。这样,就可以将样品从图1所示的第一姿态翻转到图3所示的第二姿态。
如图1所示,当样品1处于图1所示的第一姿态时,样品1上的三个表面E、C、A分别面对第一平面镜10、第二平面镜20、透镜30,从而可同时采集样品1上的三个表面E、C、A的图像E’、C’、A’。
如图3所示,当样品1处于图3所示的第二姿态时,样品1上的另外三个表面D、B、F分别面对第一平面镜10、第二平面镜20、透镜30,从而可同时采集样品1上的另外三个表面D、B、F的图像D’、B’、F’。
如图1和图3所示,在图示的实施例中,图像采集系统还包括照明光源50,该照明光源50设置在样品1的附近,为样品1提供照明。
尽管未图示,在本发明的另一个实施例中,图像采集系统还包括计算机,该计算机用于存储摄像机40采集到的样品1的各个表面A、B、C、D、E、F的图像A’、B’、C’、D’、E’、F’。
在本发明的另一个实例性的实施例中,还公开一种图像采集方法,包括以下步骤:
S100:提供前述图像采集系统;
S200:将待采集的样品1放置图像采集系统的第一平面镜10和第二平面镜20之间,使得样品1的三个表面E、C、A分别面对图像采集系统的第一平面镜10、第二平面镜20和透镜30;
S300:用图像采集系统同时采集样品1的三个表面E、C、A的图像E’、C’、A’;
S400:翻转样品1,使样品1的另外三个表面D、B、F分别面对图像采集系统的第一平面镜10、第二平面镜20和透镜30;和
S500:用图像采集系统同时采集样品1的另外三个表面D、B、F的图像D’、B’、F’。
本领域的技术人员可以理解,上面所描述的实施例都是示例性的,并且本领域的技术人员可以对其进行改进,各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合。
虽然结合附图对本发明进行了说明,但是附图中公开的实施例旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明,而不能理解为对本发明的一种限制。
虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明,本领域普通技术人员将理解,在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下,可对这些实施例做出改变,本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。
应注意,措词“包括”不排除其它元件或步骤,措词“一”或“一个”不排除多个。另外,权利要求的任何元件标号不应理解为限制本发明的范围。
Claims (10)
1.一种图像采集系统,用于采集样品(1)的各个表面的图像,其特征在于,所述图像采集系统包括:
第一平面镜(10),设置在所述样品(1)的第一侧,并面对所述样品(1)的位于所述第一侧的表面(E);
第二平面镜(20),设置在所述样品(1)的与所述第一侧相对的第二侧,并面对所述样品(1)的位于所述第二侧的表面(C);
透镜(30),设置在所述样品(1)的上方,并面对所述样品(1)的位于其顶侧的表面(A);和
摄像机(40),设置在所述透镜(30)的上方,
所述第一平面镜(10)和所述第二平面镜(20)分别倾斜于所述样品(1)的第一侧和第二侧的表面,以便将来自第一侧和第二侧的表面的光线分别反射向所述透镜(30),使得所述透镜(30)可同时形成所述样品(1)的第一侧、第二侧和顶侧的三个表面(E、C、A)的图像(E’、C’、A’),
所述摄像机(40)适于同时采集所述透镜(30)形成的所述样品(1)的第一侧、第二侧和顶侧的三个表面(E、C、A)的图像(E’、C’、A’)。
2.根据权利要求1所述的图像采集系统,其特征在于:
所述第一平面镜(10)与所述样品(1)的第一侧的表面(E)之间的夹角不小于30度且不大于60度;并且
所述第二平面镜(20)与所述样品(1)的第二侧的表面(C)之间的夹角不小于30度且不大于60度。
3.根据权利要求2所述的图像采集系统,其特征在于:
所述第一平面镜(10)与所述样品(1)的第一侧的表面(E)之间的夹角等于30度、45度或60度;并且
所述第二平面镜(20)与所述样品(1)的第二侧的表面(C)之间的夹角等于30度、45度或60度。
4.根据权利要求1所述的图像采集系统,其特征在于:
所述透镜(30)的光轴垂直于所述样品(1)的顶侧的表面(A),并平行于所述样品(1)的第一侧的表面(E)和第二侧的表面(C)。
5.根据权利要求4所述的图像采集系统,其特征在于:所述摄像机(40)的光轴与所述透镜(30)的光轴重合。
6.根据权利要求1所述的图像采集系统,其特征在于:
所述样品(1)是正六面体,所述图像采集系统先同时采集所述样品(1)的六个表面(A、B、C、D、E、F)中的任三个表面(A、E、C)的图像(A’、E’、C’),然后同时采集所述样品(1)的六个表面中的另外三个表面(F、D、B)的图像(F’、D’、B’)。
7.根据权利要求1所述的图像采集系统,其特征在于:
所述图像采集系统还包括翻转装置,所述翻转装置适于将所述样品(1)从第一姿态翻转到第二姿态;
当所述样品(1)处于所述第一姿态时,所述样品(1)上的三个表面(E、C、A)分别面对所述第一平面镜(10)、第二平面镜(20)、所述透镜(30),从而可同时采集所述样品(1)上的三个表面(E、C、A)的图像(E’、C’、A’);
当所述样品(1)处于所述第二姿态时,所述样品(1)上的另外三个表面(D、B、F)分别面对所述第一平面镜(10)、第二平面镜(20)、所述透镜(30),从而可同时采集所述样品(1)上的另外三个表面(D、B、F)的图像(D’、B’、F’)。
8.根据权利要求1所述的图像采集系统,其特征在于:
所述图像采集系统还包括照明光源(50),所述照明光源(50)设置在所述样品(1)的附近,为所述样品(1)提供照明。
9.根据权利要求1所述的图像采集系统,其特征在于:
所述图像采集系统还包括计算机,所述计算机用于存储所述摄像机(40)采集到的所述样品(1)的各个表面(A、B、C、D、E、F)的图像(A’、B’、C’、D’、E’、F’)。
10.一种图像采集方法,包括以下步骤:
S100:提供权利要求1所述的图像采集系统;
S200:将待采集的样品(1)放置所述图像采集系统的第一平面镜(10)和第二平面镜(20)之间,使得所述样品(1)的三个表面(E、C、A)分别面对所述图像采集系统的第一平面镜(10)、第二平面镜(20)和透镜(30);
S300:用所述图像采集系统同时采集样品(1)的三个表面(E、C、A)的图像(E’、C’、A’);
S400:翻转所述样品(1),使所述样品(1)的另外三个表面(D、B、F)分别面对所述图像采集系统的第一平面镜(10)、第二平面镜(20)和透镜(30);和
S500:用所述图像采集系统同时采集样品(1)的另外三个表面(D、B、F)的图像(D’、B’、F’)。
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