CN114697549A - 图像采集装置和全景图像的采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图像采集装置和全景图像的采集方法，图像采集装置包括：图像采集模块；反射部，所述反射部的反射面设置为将反射光入射至所述图像采集模块的镜头；旋转部，设置所述反射板，用于驱动所述反射部使所述反射面以所述镜头的中心线为轴线旋转。本发明中，图像采集装置通过驱动反射面以镜头为中心线为轴线旋转，使得反射面在旋转过程中将环境光反射至镜头，从而使得图像采集装置获取360°的全景图像，也即旋转部只需旋转反射部而无需整体旋转图像采集装置，使得旋转部无需采用复杂的机械结构，降低了获取全景图像的成本。

Description

图像采集装置和全景图像的采集方法

技术领域

本发明涉及图像采集技术领域，尤其涉及一种图像采集装置和全景图像的采集方法。

背景技术

全景图像指的是360°场景下图像。图像采集装置通过采集360°的环境图像，再将各张环境图像进行拼接即可得到全景图像。

全景图像可以应用于工业监控场景，以便于工人能够基于全景图像实时监控车间内的设备运行情况。

示例性技术中，通过将设有图像采集装置的设备进行旋转，使得图像采集装置能够采集360°的环境图像，以获取全景图像。但该设备是将图像采集装置进行整体旋转，而工业场景下的图像采集装置体积偏大，需要采用较为复杂的机械结构实现图像采集装置整体旋转，全景图像的获取成本较高。

发明内容

本发明提供一种图像采集装置和全景图像的采集方法，用以解决全景图像的获取成本较高的问题。

一方面，本发明提供一种图像采集装置，包括：

图像采集模块；

反射部，所述反射部的反射面设置为将反射光入射至所述图像采集模块的镜头；

旋转部，设置所述反射板，用于驱动所述反射部使所述反射面以所述镜头的中心线为轴线旋转。

在一实施例中，所述反射面上设有构成几何形状的若干标记区域，所述标记区域不反射光。

在一实施例中，所述标记区域是所述反射面的镂空区域或者所述标记区域的材质是吸光材质。

在一实施例中，所述旋转部包括旋转件以及稳定件，所述旋转件活动连接所述稳定件的外围，且所述旋转件可相对所述稳定件旋转，所述反射部设于所述旋转件上，所述图像采集模块设置于所述稳定件，且所述镜头相对所述反射面设置。

在一实施例中，所述反射部包括反射板以及连接板，所述连接板连接所述旋转件以及所述反射板，所述连接板与所述反射板呈角度连接，使所述反射板的反射面相对所述镜头斜向设置。

在一实施例中，所述图像采集装置还包括底座以及安装部，所述稳定件通过所述安装部安装于所述底座，所述底座设置电机，所述电机设有的第一齿轮与所述旋转件的第二齿轮啮合。

在一实施例中，所述底座内部设有控制电路，所述控制电路与所述电机以及所述图像采集模块连接。

在另一方面，本发明还提供一种全景图像的采集方法，应用于如上所述的图像采集装置，所述方法包括：

控制旋转部驱动反射部旋转一周，并通过图像采集模块采集所述反射部的反射面在旋转过程中反射形成的每一张图像；

获取每张图像中的第一子区域，所述第一子区域的边界是反射面的侧边；

对各个所述第一子区域进行拼接得到全景图像。

在一实施例中，所述对各个所述第一子区域进行拼接得到全景图像的步骤包括：

在各个所述第一子区域中确定参考子区域；

确定所述参考子区域与各个第二子区域之间的旋转角度，所述第二子区域是未被确定为参考子区域的第一子区域；

将每个所述第二子区域旋转所述第二子区域对应的旋转角度；

按照各张所述图像采集的时间点，将旋转后的各个所述第二子区域以及所述参考子区域进行拼接得到全景图像。

在一实施例中，所述确定所述参考子区域与各个第二子区域之间的旋转角度的步骤包括：

根据所述参考子区域中几何形状与各个所述第二子区域中的几何形状，确定所述参考子区域与各个第二子区域之间的旋转角度。

本发明提供图像采集装置和全景图像的采集方法，图像采集装置包括图像采集模块、反射部以及旋转部，反射部的反射面设置为将反射光入射至图像采集模块的镜头，旋转部设置反射部，旋转部驱动反射部以镜头为中心线为轴线旋转。本发明中，图像采集装置通过驱动反射面以镜头为中心线为轴线旋转，使得反射面在旋转过程中将环境光反射至镜头，从而使得图像采集装置获取360°的全景图像，也即旋转部只需旋转反射部而无需整体旋转图像采集装置，使得旋转部无需采用复杂的机械结构，降低了获取全景图像的成本。

附图说明

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

图1为本发明图像采集装置一实施例的结构示意图；

图2为本发明反射面的结构示意图；

图3为本发明反射面的旋转示意图；

图4为本发明图像采集装置另一实施例的俯视图；

图5为本发明图像采集装置又一实施例的侧视图；

图6为本发明图像采集装置又一实施例的正视图；

图7为本发明全景图像的采集方法一实施例的流程示意图；

图8为本发明全景图像的采集方法另一实施例的流程示意图。

附图标记说明：

10-图像采集模块，11-镜头；

20-反射部，21-反射面，211-标记区域，22-反射板，23-连接板；

30-旋转部，31-旋转件，311-第二齿轮，32-稳定件；

40-连接部；

50-底座，51-电机，511-第一齿轮。

通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的优选实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。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发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或显示器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或显示器固有的其它步骤或单元。

本发明提供一种图像采集装置。

参照图1，图像采集装置包括图像采集模块10、反射部20以及旋转部30。图像采集模块10可以是热成像设备，热成像设备是一种通过感应物体表面的热辐射信息进行图像成像的设备。热成像设备用途广泛，但是价格价位昂贵且体积较大。示例性技术中，热成像设备需要整体继续旋转获取环境的全景图像。

在本实施例中，反射部20的反射面21设置为将反射光入射至图像采集模块10的镜头11，也即图像采集模块11通过反射面21获取环境图像。

旋转部30设置反射部20，旋转部30可驱动反射部20旋转，反射部20旋转过程中，反射面21是以镜头11的中心线为轴线旋转的，使得反射面21在旋转过程中，能够将表征环境的反射光入射至图像采集模块10，也即能够使得图像采集模块10能够采集到全景的环境图像。

在实际使用过程中，图像采集模块10可以放置与地面，而旋转部30可以围绕图像采集模块10进行旋转，从而使得反射部20的反射面21以镜头的中心线为轴线旋转。

在一示例中，旋转部30包括底部的滑轨(未标示)以及滑槽(未标示)，滑槽围绕图像采集模块10设置，滑槽可拆卸的设置于地面，旋转部30通过滑轨在滑槽的运动，即可使得反射部20的反射面21以镜头21的中心线为轴线旋转。

在本实施例中，图像采集装置包括图像采集模块、反射部以及旋转部，反射部的反射面设置为将反射光入射至图像采集模块的镜头，旋转部设置反射部，旋转部驱动反射部以镜头为中心线为轴线旋转。本发明中，图像采集装置通过驱动反射面以镜头为中心线为轴线旋转，使得反射面在旋转过程中将环境光反射至镜头，从而使得图像采集装置获取360°的全景图像，也即旋转部只需旋转反射部而无需整体旋转图像采集装置，使得旋转部无需采用复杂的机械结构，降低了获取全景图像的成本。

参照图2，图2为本发明图像采集装置中反射部20的反射面21的结构示意图。反射面21上设置有多个标记区域211，各个标记区域211构成几何形状。几何形状例如为三角形、四边形等。各个标记区域211不反射光，图像采集模块10所采集的标记区域211的图像是黑色的，因此，图像采集模块10可以通过不反射光的各个标记区域211构成的几何形状，可以确定前一帧获取的环境图像与后一帧获取的环境图像之间的旋转角度。

参照图3，图3中A为前一帧获取的环境图像，B为后一帧获取的环境图像，通过A和B中几何形状的比对可知：B相对于A旋转90°。

通过确定各张环境图像的旋转角度，可以将各张环境图像的相对于反射部初始所在位置的旋转角度，再将各张环境图像反转环境图像所对应的旋转角度，再将反转的各张环境进行拼接即可得到环境图像。

例如，图像采集模块10依次获得A、B、C、D四张环境图像，A环境图像对应的旋转角度为0、B环境图像相对于A环境图像旋转90°、C环境图像相对于B环境图像旋转90°、且D环境图像相对于C环境图像旋转90°，则可以确定B环境图像相对于A环境图像旋转90°、C环境图像相对于A环境图像旋转180°、且D环境图像相对于A环境图像旋转270°，将B环境图像反向旋转90°、将C环境图像反向旋转180°、且将D换进图像反向旋转270°，反向旋转的各张环境图像与A环境图像采集时间点的先后进行拼接即可得到全景图像。

需要说明的是，各个标记区域211所构成的几何形状不是标准几何形状。标准几何形状指的是等边多角形，避免图像采集模块10无法确定两张环境图像之间的旋转角度。例如，各个标记区域211构成正边形，若是前一帧环境图像相对后一帧图像旋转90°，在两张环境图像上，两个正边形的位置关系无法被识别。

标记区域211是不会反射光的，因此，可将标记区域211设置为反射面21的镂空区域，或者，标记区域211的材质是吸光材质。

在本实施例中，反射面上设置构成几何形状的若干标记区域，使得图像采集装置能够基于几何形状确定相邻帧图像之间的旋转角度，从而更加准确的对获取的环境图像进行拼接得到全景图像。

进一步的，参照图4，旋转部30包括旋转件31以及稳定件32。旋转件31活动连接稳定件32的外围，稳定件33的形状是圆形。旋转件31可以相对稳定件32旋转，且反射部20设置于旋转件31上，图像采集模块10设置与稳定件32上。

在一示例中，旋转件21为具有一定宽度的环状结构，且旋转件21的内侧设置滑轨(未标示)；稳定件33可以是圆柱结构，且稳定件33的圆面上设置有滑槽(未标示)，旋转件31的滑轨设置于稳定件32的滑槽内，图像采集模块10设置与稳定件32的上表面的中心，且反射部20设置于旋转件31的上表面，使得旋转件31在相对稳定件32旋转时，反射部20的反射面21以镜头11的中心线为轴线进行旋转。

在本实施例中，旋转部的旋转件相对旋转部的稳定件旋转，使得反射部20的反射面21以镜头11的中心线为轴线进行旋转，旋转部的结构简单，降低了全景图像的获取成本。

进一步的，参照图5，发射部20还包括反射板22以及连接板23。连接板23连接旋转件31，且连接板23设置与旋转件31的表面上，且连接板23的竖立方向垂直镜头21所在平面。连接板23与反射板22呈角度连接，从而使得反射板22的反射面21相对镜头11斜向设置。优选地，反射板22与连接板23呈135°连接，由于连接板23的竖立方向垂直镜头21所在平面，则反射板22的反射面21与镜头11所在的平面之间的夹角为45°，也即使得反射面21的反射光垂直入射至镜头11。

在本实施例中，连接板23的高度可以高于图像采集模块20的高度，可以采用较小面积的反射板，使得镜头能够接收反射板的反射面所反射的所有反射光，降低了图像采集装置的成本。

进一步的，参照图6，图像采集装置还包括安装部40以及底座50。稳定件32通过安装部40安装于底座50上，且底座50设置有电机51，电机51设置的第一齿轮511与旋转件31的第二齿轮311啮合。通过电机50可以使得旋转件31自动的相对稳定件进行旋转，也即可以通过电控的方式获取图像采集装置的所在环境的全景图像。

此外，底座50内部可设置控制电路(未标示)，控制电路与电机51以及图像采集模块10连接。通过控制电路可以控制电机51驱动旋转件旋转，且可通过控制电路控制图像采集模块10进行图像采集。

本发明还提供一种全景图像的采集方法。

参照图7，图7为本发明全景图像的采集方法的一实施例的流程示意图，全景图像的采集方法包括：

步骤S10，控制旋转部驱动反射部旋转一周，并通过图像采集模块采集反射部的反射面在旋转过程中反射形成的每一张图像。

在本实施例中，执行主体是图像采集装置，图像采集装置的各个部件具体参照上述说明，在此不再进行赘述。

在需要获取图像采集装置所在环境的全景图像时，图像采集装置控制旋转部驱动，且驱动旋转部旋转一周，再控制图像采集模块采集反射部的反射面在旋转过程中反射形成的每一张图像。

步骤S20，获取每张图像中的第一子区域，第一子区域的边界是反射面的侧边。

图像采集装置获取每一张图像的第一子区域，第一子区域的边界是反射面的侧边，也即图像采集装置在每张图像中获取反射面所反射的光形成的子区域。反射面将环境光反射至图像采集模块，从而使得图像采集模块采集的图像是环境图像。

步骤S30，对各个第一子区域进行拼接得到全景图像。

图像采集装置对各个第一子区域进行拼接即可得到全景图像。

在一示例中，图像采集模块每间隔2s采集一次图像，且旋转部每2s可旋转90°，由此可以每张图像与第一张图像之间的旋转角度，再将图像反向旋转该图像对应的旋转角度，即可将旋转角度的图像按照采集时间点的顺序进行拼接，即可得到360°的全景图像。

在本实施例中，图像采集模块控制旋转部驱动反射部旋转一周，并通过图像采集模块采集反射部在旋转过程中反射形成的每一张图像，再从每张图像中获取表征反射面反射的环境图像的第一子区域，最后将各个子区域进行拼接即可得到全景图像。本实施例中，图像采集装置通过驱动反射面以镜头为中心线为轴线旋转，使得反射面在旋转过程中将环境光反射至镜头，从而使得图像采集装置获取360°的全景图像，也即旋转部只需旋转反射部而无需整体旋转图像采集装置，使得旋转部无需采用复杂的机械结构，降低了获取全景图像的成本。

参照图8，图8为本发明全景图像的采集方法另一实施例的流程示意图，基于图7所示的实施例，步骤S30包括：

步骤S31，在各个第一子区域中确定参考子区域。

步骤S32，确定参考子区域与各个第二子区域之间的旋转角度，第二子区域是未被确定为参考子区域的第一子区域。

在本实施例中，图像采集装置在任何第一子区域中确定参考子区域，从而确定参考子区域与各个第二子区域之间的旋转角度。第二子区域是未被确定为参考子区域的第一子区域。

在一示例中，图像采集装置的旋转部具有旋转速度，且图像采集模块是间隔设定时长采集图像的。图像采集装置获取设定时长，设定时长与旋转速度的乘积即为相邻两张图像之间的旋转角度。图像采集装置再确定参考子区域的采集时间段与每个第二子区域之间的间隔时长，再计算间隔时长与设定时长的比值，第二子区域的比值与旋转角度的乘积即为第二子区域与参考子区域之间的旋转角度。

在另一示例中，反射面设置有构成几何形状的标记区域，标记区域不反射光。图像采集模块根据参考子区域的几何形状与各个第二子区域中的几何形状即可确定参考子区域与各个第二子区域之间的旋转角度。例如，某一个第二子区域的几何形状相对参考子区域的几何形状旋转了180°，则参考子区域与第二子区域之间的旋转角度是180°。

步骤S33，将每个第二子区域旋转第二子区域对应的旋转角度。

图像采集装置将每个第二子区域旋转第二子区域对应的旋转角度，且各个第二子区域旋转的方向需要相同。

步骤S34，按照各张图像采集的时间点，将旋转后的各个第二子区域以及参考子区域进行拼接得到全景图像。

图像采集时间点，按照各张图像的采集时间点的顺序，将旋转后的各个第二子区域以及参考子区域进行拼接即可得到全景图像

在本实施例中，图像采集装置通过对子区域进行旋转，再将旋转后的子区域进行拼接，从而准确的获取全景图像。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (10)

1.一种图像采集装置，其特征在于，包括：

图像采集模块；

反射部，所述反射部的反射面设置为将反射光入射至所述图像采集模块的镜头；

旋转部，设置所述反射板，用于驱动所述反射部使所述反射面以所述镜头的中心线为轴线旋转。

2.根据权利要求1所述的图像采集装置，其特征在于，所述反射面上设有构成几何形状的若干标记区域，所述标记区域不反射光。

3.根据权利要求2所述的图像采集装置，其特征在于，所述标记区域是所述反射面的镂空区域或者所述标记区域的材质是吸光材质。

4.根据权利要求1所述的图像采集装置，其特征在于，所述旋转部包括旋转件以及稳定件，所述旋转件活动连接所述稳定件的外围，且所述旋转件可相对所述稳定件旋转，所述反射部设于所述旋转件上，所述图像采集模块设置于所述稳定件，且所述镜头相对所述反射面设置。

5.根据权利要求4所述的图像采集装置，其特征在于，所述反射部包括反射板以及连接板，所述连接板连接所述旋转件以及所述反射板，所述连接板与所述反射板呈角度连接，使所述反射板的反射面相对所述镜头斜向设置。

6.根据权利要求4所述的图像采集装置，其特征在于，所述图像采集装置还包括底座以及安装部，所述稳定件通过所述安装部安装于所述底座，所述底座设置电机，所述电机设有的第一齿轮与所述旋转件的第二齿轮啮合。

7.根据权利要求6所述的图像采集装置，其特征在于，所述底座内部设有控制电路，所述控制电路与所述电机以及所述图像采集模块连接。

8.一种全景图像的采集方法，其特征在于，应用于权利要求1-7任一项所述的图像采集装置，所述方法包括：

控制旋转部驱动反射部旋转一周，并通过图像采集模块采集所述反射部的反射面在旋转过程中反射形成的每一张图像；

获取每张图像中的第一子区域，所述第一子区域的边界是反射面的侧边；

对各个所述第一子区域进行拼接得到全景图像。

9.根据权利要求8所述的全景图像的采集方法，其特征在于，所述对各个所述第一子区域进行拼接得到全景图像的步骤包括：

在各个所述第一子区域中确定参考子区域；

确定所述参考子区域与各个第二子区域之间的旋转角度，所述第二子区域是未被确定为参考子区域的第一子区域；

将每个所述第二子区域旋转所述第二子区域对应的旋转角度；

按照各张所述图像采集的时间点，将旋转后的各个所述第二子区域以及所述参考子区域进行拼接得到全景图像。

10.根据权利要求9所述的全景图像的采集方法，其特征在于，所述确定所述参考子区域与各个第二子区域之间的旋转角度的步骤包括：

根据所述参考子区域中几何形状与各个所述第二子区域中的几何形状，确定所述参考子区域与各个第二子区域之间的旋转角度。

Images