CN116320359B - 一种三维可视化建筑用图像采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三维可视化建筑用图像采集装置。涉及到现场图像采集技术领域，包括由N个摄像单元线型阵列形成的采集组，N为大于等于3的正整数，每个摄像单元具有一个摄像通道，摄像通道与采集卡通信连接，每个采集卡至多对应4个摄像通道，采集卡与中央处理器通信连接，任相邻两个摄像通道采集到的图像存在重叠部位，所有摄像通道采集到的图像用以拼接形成建筑物在水面过渡区间的图像。本发明可通过设定摄像头的拍照时间，使得采集组的所有摄像单元同时成像，以快速形成建筑物在水面过渡区间的图像，无需潜水员游到水中建筑物的不同位置进行人工拍摄采集图像。

Description

一种三维可视化建筑用图像采集装置

技术领域

本发明涉及现场图像采集技术领域，尤其是涉及一种三维可视化建筑用图像采集装置。

背景技术

三维可视化是指利用三维软件对数据进行处理和计算，从而进行高效、高精度的渲染建模，从而实现在一个数字场景中还原物理世界的全要素。三维可视化所需要的原始数据是通过图像采集得到的。

对于水中建筑物，例如桥梁、实联水上大楼、观音阁，在这些建筑进行三维建模时之前，需要潜水员游到水中建筑物的不同位置进行人工拍摄采集图像，工作强度大，工作时间长。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题：即潜水员游到水中建筑物的不同位置进行人工拍摄采集图像，工作强度大，工作时间长，提供一种三维可视化建筑用图像采集装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种三维可视化建筑用图像采集装置，包括由N个摄像单元线型阵列形成的采集组，N为大于等于3的正整数，每个摄像单元具有一个摄像通道，摄像通道与采集卡通信连接，每个采集卡至多对应4个摄像通道，采集卡与中央处理器通信连接，任相邻两个摄像通道采集到的图像存在重叠部位，所有摄像通道采集到的图像用以拼接形成建筑物在水面过渡区间的图像，水面过渡区间是指建筑物在水面以上与水面以下相连区间；每个摄像单元包括内透明罩，内透明罩外部套装有外透明罩，内透明罩与外透明罩之间具有空隙，以形成用于储存水的水舱，内透明罩内壁顶部通过球头杆端关节轴承连接支架，支架底部安装有蓄电池组，支架中部安装有摄像头和补光灯，摄像头提供所述摄像通道，补光灯有2个，分别位于摄像头上方与摄像头下方，蓄电池组向摄像头及补光灯供电。

作为本发明的进一步优化方案，所述支架包括上下布置的第一连接部和第二连接部，第一连接部上端连接所述球头杆端关节轴承，第一连接部下端通过弹性缓冲件连接第二连接部上端，第二连接部上安装有所述补光灯和摄像头。

作为本发明的进一步优化方案，所述第二连接部包括第二轴段、第三轴段、第二平板、第三平板、第四平板、第五平板、第一连接杆和第二连接杆，第二平板、第三平板、第四平板、第五平板从上到下依次水平状布置，第二轴段下端与第二平板中心连接，第二平板外缘与第三平板外缘之间通过第一连接杆连接，第三平板中心与第四平板中心之间通过第三轴段连接，第四平板外缘与第五平板外缘之间通过第二连接杆连接，第二平板、第一连接杆、第三平板之间形成用于安装摄像头的空间，第四平板、第五平板、第二连接杆之间形成用于安装蓄电池的空间。

作为本发明的进一步优化方案，所述第一连接部包括第一轴段，第一轴段与所述第二轴段、第三轴段同轴布置，第一轴段与所述第二轴段之间连接有所述弹性缓冲件。

作为本发明的进一步优化方案，每个摄像单元还包括与水舱上端连通的进水管、与水舱下端连通的出水管，出水管上安装有阀门。

作为本发明的进一步优化方案，所述采集组通过锚固定，任相邻摄像单元之间通过绳子连接。

作为本发明的进一步优化方案，每个摄像单元还包括设置在外透明罩表面的耳朵，耳朵用于系所述绳子或者连接所述锚。

本发明的有益效果是：

1.本发明所提出的三维可视化建筑用图像采集装置，采用N个摄像单元线型阵列形成的采集组，可通过设定摄像头的拍照时间，使得所有摄像单元同时成像，以快速形成建筑物在水面过渡区间的图像，无需潜水员游到水中建筑物的不同位置进行人工拍摄采集图像；水面过渡区间是指建筑物在水面以上与水面以下相连区间。在本发明中，补光灯解决了光线不足的问题；除此之外，还需注意的是，图像拼接的关键是精确找出相邻两张图像中重叠部分的位置，然后确定两张图像之间的变换关系，拍摄视角的差异，使得待拼接图像往往存在平移、旋转、尺度变化、扭曲差别，为了提高图像拼接质量，本发明对每个摄像单元进行了优化设计，优化设计体现在两方面，第一方面，现有技术只分别采集建筑物在水面以上的图像、建筑物在水面以下的图像，然后将建筑物在水面以上的图像与建筑物在水面以下的图像进行拼接，本发明采集了建筑物在水面过渡区间的图像，建筑物在水面过渡区间的图像与建筑物在水面以上的图像存在重叠部位，建筑物在水面过渡区间的图像与建筑物在水面以下的图像存在重叠部位，因此，建筑物在水面以上的图像、建筑物在水面过渡区间的图像、建筑物在水面以下的图像依次进行拼接，得到的图像质量更好；第二方面，水流阻力会使采集组的各个摄像单元产生不同方向的倾斜，本发明在内透明罩内壁顶部安装球头杆端关节轴承，球头杆端关节轴承连接支架，支架上安装蓄电池组、摄像头和补光灯，支架在自身重力、蓄电池组重力、摄像头重力和补光灯重力作用下，始终保持垂直向下状态，明显减小各摄像单元的摄像视角的差异。

2.本发明所提出的三维可视化建筑用图像采集装置有利于进一步提高图像的拼接质量，具体的来说，水流是动态的，因此会使采集组的N个摄像单元分别产生晃动，本发明在第一连接部下端与第二连接部上端之间设置弹性缓冲件，在第二连接部上安装补光灯和摄像头，水流冲击摄像单元时，冲击力由外透明罩传递给内透明罩，进而传递给第一连接部，通过弹性缓冲件缓冲冲击力，从而避免第二连接部带动补光灯、摄像头晃动，保证光照环境稳定、拍摄图像清晰。

3.本发明所提出的三维可视化建筑用图像采集装置，设置与水舱连通的进水管和出水管，在出水管上安装有阀门，通过进水管向水舱放水，通过阀门控制水舱是否出水，从而调节水舱中的水量大小，以调节摄像单元的吃水深度，即调节摄像头相对于水面的位置。

附图说明

图1为本发明实施例1的三维可视化建筑用图像采集装置的结构示意图；

图2为本发明实施例1的摄像单元的立体图；

图3为本发明实施例1的摄像单元与水面的相对位置示意图；

图4为本发明实施例1的支架的立体图；

图5为本发明实施例1的支架与补光灯、摄像头、蓄电池组配装后的示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、摄像单元，11、内透明罩，12、外透明罩，13、水舱，14、球头杆端关节轴承，15、支架，151、第一连接部，152、第二连接部，152a、第二轴段，152b、第三轴段，152c、第二平板，152d、第三平板，152f、第四平板，152e、第五平板，152h、第一连接杆，152j、第二连接杆，153弹性缓冲件，16、耳朵，17、进水管，18、出水管，2、水中建筑物,3、摄像通道，31、第一通道，32、第二通道，33、第三通道，34、第四通道，35、第五通道，36、第六通道，4、蓄电池组，5、摄像头，6、补光灯，7、绳子,8、锚，9、水面。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

如图1-图5所示，一种三维可视化建筑用图像采集装置，包括由N个摄像单元1线型阵列形成的采集组，N为大于等于3的正整数，本实施例示出的采集组由6个摄像单元1线型阵列形成，当然，采集组的摄像单元1个数可以根据水中建筑物2的具体尺寸进行调整；每个摄像单元1具有一个摄像通道3，沿水中建筑物2长度方向，采集组的摄像通道3依次为第一通道31、第二通道32、第三通道33、第四通道34、第五通道35、第六通道36；摄像通道3与采集卡通信连接，每个采集卡至多对应4个摄像通道3，采集卡与中央处理器通信连接，本实施例采用2个采集卡，分别为第一采集卡和第二采集卡，其中，第一采集卡对应于第一通道31、第二通道32、第三通道33和第四通道34，第二采集卡对应第五通道35和第六通道36；任相邻两个摄像通道3采集到的图像存在重叠部位，所有摄像通道3采集到的图像用以拼接形成建筑物在水面过渡区间的图像，水面过渡区间是指建筑物在水面9以上与水面9以下相连区间；每个摄像单元1包括内透明罩11，内透明罩11外部套装有外透明罩12，内透明罩11与外透明罩12之间具有空隙，以形成用于储存水的水舱13，内透明罩11内壁顶部通过球头杆端关节轴承14连接支架15，支架15底部安装有蓄电池组4，支架15中部安装有摄像头5和补光灯6，摄像头5提供摄像通道3，补光灯6有2个，分别位于摄像头5上方与摄像头5下方，蓄电池组4向摄像头5及补光灯6供电。

如图1所示，本实施例通过采集组对水中建筑物2进行图像采集，6个摄像单元1沿水中建筑物2的长度方向进行线型阵列。任相邻两个摄像通道3存在重叠部位，以保证这两个相邻摄像通道3采集到的图像存在重叠部位，便于进行图像拼接。基于阿基米德定律，在内透明罩11与外透明罩12之间设置空隙，以形成储存水的水舱13，使得摄像单元1漂浮在水面9上，且摄像通道3可以采集到建筑物在水面过渡区间的图像。另外，本实施例通过补光灯6为拍摄环境提供照明。当水流阻力作用于采集组上时，各个摄像单元1产生不同方向的倾斜，而支架15在自身重力、蓄电池组4重力、摄像头5重力和补光灯6重力作用下，始终保持垂直向下状态，明显减小各摄像单元1的摄像视角的差异。

为了使采集组的位置稳定，在本实施例中，采集组通过锚8固定，任相邻摄像单元1之间通过绳子7连接。为了方便系绳子7或者绳索，绳索连接锚8，在每个摄像单元1的外透明罩12表面设置耳朵16。

不同于陆地，水流是动态的，因此会使采集组的6个摄像单元1分别产生晃动，因此，本实施例对支架15的结构作进一步优化，具体的来说，支架15包括上下布置的第一连接部151和第二连接部152，第一连接部151上端连接球头杆端关节轴承14，第一连接部151下端通过弹性缓冲件153连接第二连接部152上端，第二连接部152上安装有补光灯6和摄像头5。水流冲击摄像单元1时，冲击力由外透明罩12传递给内透明罩11，进而传递给第一连接部151，通过弹性缓冲件153缓冲冲击力，从而避免第二连接部152带动补光灯6、摄像头5晃动，保证光照环境稳定、拍摄图像清晰。本实施例示出的弹性缓冲件153为弹簧，除此之外，也可以采用弹性橡胶或者其他具有弹性缓冲作用的零部件。

在本实施例中，第二连接部152包括第二轴段152a、第三轴段152b、第二平板152c、第三平板152d、第四平板152f、第五平板152e、第一连接杆152h和第二连接杆152j，第二平板152c、第三平板152d、第四平板152f、第五平板152e从上到下依次水平状布置，第二轴段152a下端与第二平板152c中心连接，第二平板152c外缘与第三平板152d外缘之间通过第一连接杆152h连接，第一连接杆152h有3个且围绕第二轴段152a的轴线均匀布置；第三平板152d中心与第四平板152f中心之间通过第三轴段152b连接；第四平板152f外缘与第五平板152e外缘之间通过第二连接杆152j连接，第二连接杆152j有3个且围绕第二轴段152a的轴线均匀布置；其中一个补光灯6通过螺钉固定安装在第二平板152c上表面，另一个补光灯6通过螺钉固定安装在第四平板152f上表面；第二平板152c、第一连接杆152h、第三平板152d之间形成用于安装摄像头5的空间，为了便于固定摄像头5，可在各第一连接杆152h上安装锁紧螺钉，锁紧螺钉抵住摄像头5外表面；第四平板152f、第五平板152e、第二连接杆152j之间形成用于安装蓄电池的空间，为了便于固定蓄电池，可在各第二连接杆152j上安装锁紧螺钉，锁紧螺钉抵住蓄电池外表面。

在本实施例中，第一连接部151包括第一轴段，第一轴段与第二轴段152a、第三轴段152b同轴布置，第一轴段与第二轴段152a之间连接有弹性缓冲件153。

在本实施例中，每个补光灯6包括圆弧形灯壳，圆弧形灯壳的圆心位于第二轴段152a的轴线上，圆弧形灯壳安装有多个LED灯珠；参见图5，本实施例示出的灯珠有8个，8个灯珠沿圆弧形灯壳的外圆表面均匀分布，除此之外，灯珠的个数也可根据实际使用需求进行调整。

在本实施例中，每个摄像单元1还包括与水舱13上端连通的进水管17、与水舱13下端连通的出水管18，出水管18上安装有阀门。通过进水管17向水舱13放水，通过阀门控制水舱13是否出水，从而调节水舱13中的水量大小，以调节摄像单元1的吃水深度，即调节摄像头5相对于水面9的位置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种三维可视化建筑用图像采集装置，其特征在于，包括由N个摄像单元线型阵列形成的采集组，N为大于等于3的正整数，每个摄像单元具有一个摄像通道，摄像通道与采集卡通信连接，每个采集卡至多对应4个摄像通道，采集卡与中央处理器通信连接，任相邻两个摄像通道采集到的图像存在重叠部位，所有摄像通道采集到的图像用以拼接形成建筑物在水面过渡区间的图像；

每个摄像单元包括内透明罩，内透明罩外部套装有外透明罩，内透明罩与外透明罩之间具有空隙，以形成用于储存水的水舱，内透明罩内壁顶部通过球头杆端关节轴承连接支架，支架底部安装有蓄电池组，支架中部安装有摄像头和补光灯，摄像头提供所述摄像通道，补光灯有2个，分别位于摄像头上方与摄像头下方，蓄电池组向摄像头及补光灯供电；

所述支架包括上下布置的第一连接部和第二连接部，第一连接部上端连接所述球头杆端关节轴承，第一连接部下端通过弹性缓冲件连接第二连接部上端，第二连接部上安装有所述补光灯和摄像头；

所述第二连接部包括第二轴段、第三轴段、第二平板、第三平板、第四平板、第五平板、第一连接杆和第二连接杆，第二平板、第三平板、第四平板、第五平板从上到下依次水平状布置，第二轴段下端与第二平板中心连接，第二平板外缘与第三平板外缘之间通过第一连接杆连接，第三平板中心与第四平板中心之间通过第三轴段连接，第四平板外缘与第五平板外缘之间通过第二连接杆连接，第二平板、第一连接杆、第三平板之间形成用于安装摄像头的空间，第四平板、第五平板、第二连接杆之间形成用于安装蓄电池的空间。

2.根据权利要求1所述一种三维可视化建筑用图像采集装置，其特征在于，所述第一连接部包括第一轴段，第一轴段与所述第二轴段、第三轴段同轴布置，第一轴段与所述第二轴段之间连接有所述弹性缓冲件。

3.根据权利要求1所述一种三维可视化建筑用图像采集装置，其特征在于，每个摄像单元还包括与水舱上端连通的进水管、与水舱下端连通的出水管，出水管上安装有阀门。

4.根据权利要求1所述一种三维可视化建筑用图像采集装置，其特征在于，所述采集组通过锚固定，任相邻摄像单元之间通过绳子连接。

5.根据权利要求4所述一种三维可视化建筑用图像采集装置，其特征在于，每个摄像单元还包括设置在外透明罩表面的耳朵，耳朵用于系所述绳子或者连接所述锚。