CN113810618A

CN113810618A - 一种图像采集装置及采集系统

Info

Publication number: CN113810618A
Application number: CN202111280239.5A
Authority: CN
Inventors: 马伯乐; 刘亚超; 杨金宝; 杨晨
Original assignee: Beijing Institute of Environmental Features
Current assignee: Beijing Institute of Environmental Features
Priority date: 2021-10-29
Filing date: 2021-10-29
Publication date: 2021-12-17
Anticipated expiration: 2041-10-29
Also published as: CN113810618B

Abstract

本申请涉及摄像领域，特别涉及一种图像采集装置及采集系统。该图像采集系统包括遥控器和至少两个图像采集装置，其中每个图像采集装置包括信号接收器、控制模块、摄像模块、测光模块、电源和存储器。其中，遥控器可同时向多个图像采集装置发送操作指令，信号接收器接收到操作指令后将信号传输给控制模块，控制模块根据接收到的指令控制摄像模块按照预设的规则采集图像，同时控制测光模块按照预设的规则测量与图像采集装置采集到的图像相对应的环境光照信息，最后将校正后的图像文件存储至存储器中根据需要在显示器上进行显示。该申请提供的图像采集装置及采集系统能够批量采集高质量图像，并记录与图像对应的光照信息，操作简单，采集效率高。

Description

一种图像采集装置及采集系统

技术领域

本申请涉及摄像技术领域，特别涉及一种图像采集装置及采集系统。

背景技术

研究人员研发低光照图像处理算法时需要大量高质量的图像数据，然而目前获取图像的自动化程度较低，因此想要获得高质量数据集，需要投入大量的人工成本，采集速度慢且无法保证图像质量，严重制约研究人员的科研进度。

因此，目前亟待需要一种图像采集装置及采集系统来解决上述问题。

发明内容

本申请提供了一种图像采集装置及采集系统，能够批量采集高质量图像，并记录与图像对应的光照信息，极大地提高了图像的采集效率。

第一方面，本申请实施例提供了一种图像采集装置，包括：信号接收器、控制模块、摄像模块、测光模块、电源和存储器；

所述信号接收器用于接收和解码操作信号，并将解码后的操作信号传输给所述控制模块；

所述控制模块用于接收所述信号接收器发送的操作信号，并根据操作信号传达的控制指令控制所述摄像模块按照预设的规则采集图像以及控制所述测光模块按照预设的规则测量与所述图像采集装置采集到的图像相对应的环境光照信息；

所述存储器与所述摄像模块、所述测光模块和所述控制模块电连接，用于存储所述摄像模块采集到的图像以及所述测光模块测得的光照信息；

所述电源与所述控制模块电连接。

在一种可能的设计中，所述控制模块内预先设置了对应不同操作指令的自动化程序，每个所述程序用于触发相应的图像采集操作和与所述图像采集操作相应的测光操作。

在一种可能的设计中，所述控制模块接收到所述信号接收器的操作指令后，将相应的操作指令依次发送给测光模块和摄像模块，测光模块测得环境光照信息之后，摄像模块随后采集该光照环境下的图像，所述控制模块结合图像的拍摄时间、曝光时长以及与所述图像相应的环境光照信息命名图像文件或者直接将对应文件名和相应的环境光照信息存入控制模块的嵌入式数据库中，完成数据采集，并将矫正后的图像存储到所述存储器中。

在一种可能的设计中，还包括显示器，与所述控制模块电连接，用于显示所述存储器中存储的图像文件。

在一种可能的设计中，所述控制模块还包括外部总线接口，用于连接外部终端设备。

第二方面，本申请实施例提供了一种图像采集系统，包括：至少两个图像采集装置和遥控器；

所述图像采集装置为如前述任一项所述的图像采集装置。

所述遥控器用于向所述图像采集装置发送操作指令，所述遥控器上设置有多个按键，每个所述按键对应不同的图像采集和测光指令，每个所述指令对应一个所述控制模块的运行程序，当按下任一个所述按键之后，可以触发与所述控制模块相应的运行程序。

在一种可能的设计中，所述控制模块接收到所述信号接收器的操作指令后，将相应的操作指令同时发送给所述摄像模块和所述测光模块，所述摄像模块采集图像的同时，所述测光模块测得与所述采集到的图像相对应的环境光照信息，所述控制模块结合图像的拍摄时间、曝光时长以及与所述图像相应的环境光照信息命名图像文件，并将命名后的图像文件存储到所述存储器中。

由上述方案可知，本实施例提供了一种图像采集装置及采集系统，该图像采集系统包括遥控器和至少两个图像采集装置，其中每个图像采集装置包括信号接收器、控制模块、摄像模块、测光模块、电源和存储器。其中，遥控器可同时向多个图像采集装置发送操作指令，每个信号接收器接收到操作指令后将信号传输给与其相应的控制模块，控制模块根据接收到的指令控制摄像模块按照预设的规则采集图像，同时控制测光模块按照预设的规则测量与图像采集装置采集到的图像相对应的环境光照信息，最后将校正后的图像文件存储至存储器中根据需要在显示器上进行显示。该申请提供的图像采集装置及采集系统能够批量采集高质量图像，并记录与图像对应的光照信息，操作简单，采集效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例提供的图像采集装置的结构示意图；

图2为本发明一个实施例提供的图像采集系统的结构示意图。

附图标记：

1-图像采集装置；

11-信号接收器；12-控制模块；13-摄像模块；14-测光模块；15-电源；16-显示器；17-存储器；

2-遥控器。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

以下结合附图及实施例，对本申请进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

研究人员研发低光照图像处理算法时需要大量高质量的图像数据，然而相关技术中，获取图像的自动化程度较低，因此想要获得高质量的图像对应组(image pairing)数据集，需要投入大量的人工成本，采集速度慢且无法保证图像质量，严重制约研究人员的科研进度。

为了解决该技术问题，可以考虑将多台具有测光功能的摄像装置阵列布置，并通过遥控器发送指令使其同步采集图像，从而快速获得大量不同场景和视角下的高质量图像及相应的光照信息。

如图1所示，本发明实施例提供了一种图像采集装置，包括：信号接收器11、控制模块12、摄像模块13、测光模块14、电源15和存储器17；

信号接收器11用于接收和解码操作信号，并将解码后的操作信号传输给控制模块11；

控制模块11用于接收信号接收器11发送的操作信号，并根据操作信号传达的控制指令控制摄像模块13按照预设的规则采集图像以及控制测光模块14按照预设的规则测量与图像采集装置采集到的图像相对应的环境光照信息；

存储器与摄像模块13、测光模块14和控制模块11电连接，用于存储摄像模块13采集到的图像以及测光模块14测得的光照信息；

电源15与控制模块11电连接。

在本发明实施例中，控制模块根据信号接收器传输来的控制指令控制摄像模块按照预设的规则采集图像，同时控制测光模块按照预设的规则测量与图像采集装置采集到的图像相对应的环境光照信息，并以计算出的照度结合图像的拍摄时间和曝光时长命名图像文件，最后将校正后的图像文件存储至存储器终。该申请提供的图像采集装置能够快速采集高质量图像，并记录与图像对应的光照信息，操作简单，采集效率高。

需要说明的是，测光模块作为记录图像光照信息的辅助手段，用户可以根据自身需要自主选择，本申请记载了图像采集的最优方案，本领域技术人员在此基础上做出的适应性修改，也属于本申请的保护范围。

在一些实施方式中，控制模块12可以使用Broadcom BCM2711 SoC，配备1.5GHz 64位四核ARM Cortex A72处理器，1MB共享二级缓存，如此可以加快处理速度；

在一些实施方式中，摄像模块13可以使用集成1230万像素的索尼IMX477传感器，并配置7.9mm对角线图像大小和背光传感器架构，具有可调节的背对焦点，并支持安装C或CS接口的工业镜头，还可以安装固定在三脚架上，如此可以增加摄像模块13的使用范围及便捷性，并保证拍摄到的图像具有较高的清晰度。

在一些实施方式中，存储介质可以是存储速度至少达到U1规格的microSDXC卡，容量至少为64GB，以存储更多的文件信息。

在一些实施方式中，摄像模块13与控制模块12可以通过MIPI CSI接口连接，功耗低，传输速度快。

在一些实施方式中，控制模块12内预先设置了对应不同操作指令的自动化程序，每个程序用于触发相应的图像采集操作和与图像采集操作相应的测光操作。例如A操作指令对应A感光度、短曝光时间的拍摄程序，那么当控制模块12接收到A操作指令后，就会触发摄像模块13在A感光度的条件下拍摄短曝光图像，同时触发测光组件14测量与该图像对应的光照信息；同样的，若B操作指令对应B感光度、长曝光时间的拍摄程序，那么当控制模块12接收到B操作指令后，就会触发摄像模块13在B感光度的条件下拍摄长曝光图像，同时触发侧光组件14测量与该图像对应的光照信息。由此可见，通过预先在控制模块12内设置多种操作程序，使用户在采集图像时能够根据实际需要在不同的程序间任意切换，从而得到符合预期的图像，并且不需要频繁调节摄像装置，减少采集时间，便捷性高。

需要说明的是，控制模块12的预设程序可以根据用户需求任意设置，此处不做具体限定。

在一些实施方式中，控制模块12接收到信号接收器的操作指令后，将相应的操作指令依次发送给测光模块14和摄像模块13，测光模块14测得环境光照信息之后，摄像模块13随后采集该光照环境下的图像，控制模块12结合图像的拍摄时间、曝光时长以及与图像相应的环境光照信息命名图像文件或者直接将对应文件名和相应的环境光照信息存入控制模块12的嵌入式数据库中，完成数据采集，并将矫正后的图像存储到所述存储器17中。

在本实施例中，控制模块12可以获取摄像模块13的拍摄时间和曝光时长，并计算出测光模块14测得的照度，最后结合图像的拍摄时间、曝光时长以及图像对应的照度为每张图像命名，并将命名后的图像存储至数据库中。通过该种方式为每张图像命名，可以使用户根据自身需求，快速调取到符合要求的图像，节约选取图像的时间，加快工作进度。

可以理解的是，虽然控制模块12是依次向测光模块14和摄像模块13发送操作指令，但是两个指令的发送时间间隔很小，且在短时间内，可以认为光照信息是不变的，由此可以确定测光模块14测得的照信息与摄像模块13采集的图像是对应和匹配的。

需要说明的是，用户可以根据自身需求设置采集到的图像的格式，例如可以是RGB格式、YUV格式或者原始Bayer格式，也可以根据对图像的像素尺寸以及JPEG画质压缩比例的要求以及存储器内存的容量等对图像的尺寸和大小进行矫正，以保证图像的适用性，矫正后的图像可以直接保存至存储器17中，供用户使用。

在一些实施方式中，还包括显示器16，与控制模块12电连接，用于显示存储器17中存储的图像文件，通过显示器显示的图像画面，可以判断图像质量，以便及时调整拍摄指令。

在一些实施方式中，控制模块还包括外部总线接口，用于连接外部终端设备，将采集的图像文件传输至终端设备。

如图2所示，本申请还提供了一种图像采集系统，包括：

至少两个图像采集装置和遥控器；

图像采集装置，为上述实施方式中任一种实施方式的图像采集装置。

遥控器，用于向图像采集装置发送操作指令，遥控器上设置有多个按键，每个按键对应不同的图像采集和测光指令，每个指令对应一个控制模块的运行程序，当按下任一个按键之后，可以触发与控制模块相应的运行程序。

本申请提供的图像采集系统由于采用了上述图像采集装置和遥控器，能够控制多台图像采集装置同时采集图像和光照信息，从而批量获得不同角度的高质量图像，操作简单，采集效率高。

在本实施例中，遥控器的控制面板上设置有开关键和多个功能键，每个功能键预先设置了相应的图像采集触发操作，分别与图像采集装置的动作相关联，用于控制每个图像采集装置的图像采集操作。例如功能键包括数字按键、拍照键、向左键、向右键、向上键、向上键、确认键、缩小焦距键、放大焦距键等，那么可以设置向左键用于触发1号摄像装置的短曝光拍照，向右键用于触发1号摄像装置的长曝光拍照，向上键用于触发2号摄像装置的短曝光拍照，向下键用于触发2号摄像装置的长曝光拍照，同样的，也可以设置拍照键用于触发所有摄像装置的短曝光拍照和长曝光拍照的组合拍摄；本申请不对遥控器功能键与摄像装置具体动作的对应关系做具体限定，用户可以根据个人习惯自主设置。

下面举例说明本申请图像采集系统的一次图像采集过程：

S1：关联好图像采集装置的动作和遥控器按键，遥控器的每个按键都对应一个长曝光模式和短曝光模式的拍摄组合；

S2：遥控器向信号接收器发送操作信号；

S4：信号接收器接收操作信号，闪灯提示并将操作命令发送给控制模块；

S5：控制模块接到请求命令后，状态指示灯长亮，将指令发送给摄像模块和I2C接口上的测光模块，表明处于图像捕获状态；

S6：摄像模块根据用户需求将RGB格式、YUV格式、原始Bayer格式的图像数据复制到GPU共享内存，并以计算出的照度结合拍摄时间和曝光时长命名图像文件或直接将对应文件名和拍摄环境信息存入控制模块的嵌入式数据库中，完成数据采集；

S7：把经矫正后的图像数据传送到SPI接口并以VGA画幅尺寸的缩略图显示到显示器上，同时将图像保存到存储器上。

在本实施例中，利用控制模块的LIRC包允许解码常用遥控器红外(IR)信号的特性，提供了更大的灵活性和功能。收到遥控器信号后，信号接收器接收IR信号并解码，然后通知套接字上等待的lircd守护进程，守护进程根据配置文件通知用户编写的程序，应用程序再根据具体按键执行程序化操作。

需要说明的是，为了采集更多不同场景下的图像，可以对每台摄像装置做不同形式的预处理。例如针对1号摄像装置，摄像模块镜面干净光洁，那么其拍摄到的图像画面干净整洁；针对2号摄像装置，采用带污垢的滤镜，那么其拍摄到的图像画面会有相应的污点；并在图像文件命名时将图像相应的特点包括进去，以利于用户按照自身需求选取和使用图像。

还需要说明的是，为了保证图像采集系统的稳定运行，需要限定遥控器红外信号的发射距离和角度范围，并根据发射距离和角度范围确定每台摄像装置的位置，例如当红外信号的发射距离为1～6米，角度范围为45°时，则每台摄装置距离遥控器的距离应小于6米，安装角度小于45°，若超出此范围，会导致装置接收不到操作信号，采集图像失败。

在一些实施方式中，控制模块内预先设置了对应不同操作指令的自动化程序，每个程序用于触发相应的图像采集操作和与图像采集操作相应的测光操作。

在一些实施方式中，控制模块接收到信号接收器的操作指令后，将相应的操作指令同时发送给摄像模块和测光模块，摄像模块采集图像的同时，测光模块测得与采集到的图像相对应的环境光照信息，控制模块结合图像的拍摄时间、曝光时长以及与图像相应的环境光照信息命名图像文件，并将命名后的图像文件存储到存储器中。

在一些实施方式中，还包括显示器，与控制模块电连接，用于显示存储器中存储的图像文件。

在一些实施方式中，控制模块还包括外部总线接口，用于连接外部终端设备。

可以理解的是，图像采集装置和图像采集系统是基于同一发明构思，因此二者具有相同的有益效果，在此对图像采集系统的效果不进行赘述。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种图像采集装置，其特征在于，包括：信号接收器、控制模块、摄像模块、测光模块、电源和存储器；

所述电源与所述控制模块电连接。

2.根据权利要求1所述的图像采集装置，其特征在于，所述控制模块内预先设置了对应不同操作指令的自动化程序，每个所述程序用于触发相应的图像采集操作和与所述图像采集操作相应的测光操作。

3.根据权利要求2所述的图像采集装置，其特征在于，所述控制模块接收到所述信号接收器的操作指令后，将相应的操作指令依次发送给测光模块和摄像模块，测光模块测得环境光照信息之后，摄像模块随后采集该光照环境下的图像，所述控制模块结合图像的拍摄时间、曝光时长以及与所述图像相应的环境光照信息命名图像文件或者直接将对应文件名和相应的环境光照信息存入控制模块的嵌入式数据库中，完成数据采集，并将矫正后的图像存储到所述存储器中。

4.根据权利要求3所述的图像采集装置，其特征在于，还包括显示器，与所述控制模块电连接，用于显示所述存储器中存储的图像文件。

5.根据权利要求3所述的图像采集装置，其特征在于，所述控制模块还包括外部总线接口，用于连接外部终端设备。

6.一种图像采集系统，其特征在于，包括：至少两个图像采集装置和遥控器；

所述图像采集装置为如权利要求1-5中任一项所述的图像采集装置。

7.根据权利要求6所述的图像采集系统，其特征在于，所述控制模块内预先设置了对应不同操作指令的自动化程序，每个所述程序用于触发相应的图像采集操作和与所述图像采集操作相应的测光操作。

8.根据权利要求7所述的图像采集系统，其特征在于，所述控制模块接收到所述信号接收器的操作指令后，将相应的操作指令同时发送给所述摄像模块和所述测光模块，所述摄像模块采集图像的同时，所述测光模块测得与所述采集到的图像相对应的环境光照信息，所述控制模块结合图像的拍摄时间、曝光时长以及与所述图像相应的环境光照信息命名图像文件，并将命名后的图像文件存储到所述存储器中。

9.根据权利要求8所述的图像采集系统，其特征在于，还包括显示器，与所述控制模块电连接，用于显示所述存储器中存储的图像文件。

10.根据权利要求8所述的图像采集系统，其特征在于，所述控制模块还包括外部总线接口，用于连接外部终端设备。