CN206674126U - 一种分布式多镜头光度立体摄像装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分布式多镜头光度立体摄像装置，包括图像处理模块、光源驱动模块以及用于发射第一波长光照射目标对象的第一点光源；用于发射第二波长光照射所述目标对象的第二点光源；用于发射第三波长光照射所述目标对象的第三点光源；用于采集所述目标对象反射的第一波段光的第一镜头模块；用于采集所述目标对象反射的第一和第二波长光的第二镜头模块；用于采集所述目标对象反射的第二和第三波长光的第三镜头模块；用于采集所述目标对象反射的第一和第三波长光的第四镜头模块。本实用新型能够实现在一次拍摄中采集多张包含不同明暗信息的图像，完成基于光度立体视觉的三维扫描与重建，还可实现基于双目视觉原理获得深度信息。

Description

一种分布式多镜头光度立体摄像装置

技术领域

本实用新型涉及摄像装置领域，尤其是一种分布式多镜头光度立体摄像装置。

背景技术

随着如相机（如卡片相机、单反、运动相机、摄像机等）、手机、平板电脑、笔记本、可穿戴设备等具有照相功能的智能移动终端的普及，基于智能移动终端的应用也越来越多。然而大部分具有照相功能的智能移动终端，只能拍摄二维图像，而不具备三维扫描、三维成像等功能，无法在拍照的同时记录目标对象的立体信息，以用于更丰富、有趣、便捷的应用中。

为获取三维效果，也有人提出利用软件技术对二维图像进行处理，以在二维图像上生成三维效果。但这种处理方法获得的三维效果不佳。还有依赖硬件设备的三维成像技术，如结构光技术、飞行时间TOF技术、双目视觉技术、光度立体视觉技术等，其中，结构光技术、TOF技术的硬件成本高、模组体积大，并不适用于智能移动终端，而双目视觉技术对环境的要求较高，特别是在阴暗环境下，其成像效果不佳。

传统的光度立体视觉技术由于需要在多个时间点分别采集同一目标在多个或不同的光源照射下的图像，需要采集多帧图像信息以进行三维重建，并且难以对运动目标或表面处于柔性变化中的目标进行三维重建。另外，采用传统的光度立体视觉技术得到的三维模型，缺少深度信息，不能准确的按比例还原。

发明内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种分布式多镜头光度立体摄像装置。

本实用新型采用的技术方案如下：一种分布式多镜头光度立体摄像装置，主要包括：

至少一个用于发射第一波长光照射目标对象的第一点光源；

至少一个用于发射第二波长光照射所述目标对象的第二点光源；

至少一个用于发射第三波长光照射所述目标对象的第三点光源；

至少一个用于采集所述目标对象反射的第一波段光的第一镜头模块；

至少一个用于采集所述目标对象反射的第一波长光和第二波长光的第二镜头模块；

至少一个用于采集所述目标对象反射的第二波长光和第三波长光的第三镜头模块；

至少一个用于采集所述目标对象反射的第一波长光和第三波长光的第四镜头模块；

用于控制所述第一点光源、第二点光源和第三点光源的工作状态的光源驱动模块；

以及，用于分别与所述第一镜头模块、所述第二镜头模块、所述第三镜头模块、所述第四镜头模块和所述光源驱动模块连接通信的图像处理模块。

进一步的，本实用新型中所述第二镜头模块、所述第三镜头模块和所述第四镜头模块根据预设的基线长度设置在所述摄像装置上。

进一步的，本实用新型中所述第一波段光、所述第一波长光、所述第二波长光和所述第三波长光的波长依次递减，或者，所述第一波段光、所述第一波长光、所述第二波长光和所述第三波长光的波长依次递增。

进一步的，本实用新型中，所述第二镜头模块中设置有允许第一波长光和第二波长光通过的第一带通滤光片；所述第三镜头模块中设置有允许第二波长光和第三波长光通过的第二带通滤光片；所述第四镜头模块中设置有允许第一波长光和第三波长光通过的第三带通滤光片。

优选的，本实用新型中，所述第一波段光为所述目标对象所在环境的可见光，相应的，所述第一镜头模块为可见光图像采集器。

优选的，本实用新型中，所述第一波长光、所述第二波长光和所述第三波长光均属于红外光，相应的，所述第二镜头模块、所述第三镜头模块、所述第四镜头模块均属于红外图像采集器。

另外，本实用新型中，多个所述点光源还可以是外接光源，以可拆卸的方式分布设置在所述摄像装置上。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1）本实用新型可为一种相机、手机、平板电脑或可穿戴设备，具有能够采集不同波段光的镜头模块，可实现在一次拍摄中采集多张包含不同明暗信息的图像，以进行三维扫描与重建；

2）本实用新型中第二镜头模块可采集第一和第二点光源发出的光，第三镜头模块能采集第二和第三点光源发出的光，第四镜头模块能够采集第一和第三点光源发出的光，使得第二镜头模块与第三镜头模块之间、第三镜头模块与第四镜头模块之间以及第二镜头模块与第四镜头模块之间，可以实现利用双目视觉原理进行图像处理，获取目标对象的深度信息；

3）本实用新型还可实现对非静止目标和表面柔性变化的目标进行三维扫描与重建；

4）当采用红外点光源时，本实用新型还能有效降低环境光的影响，实现在非暗场环境下进行基于光度立体视觉的三维扫描和重建。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本实用新型的一种摄像装置的正面示意图。

图2为本实用新型的电路结构框图。

图中，1-第一点光源，2-第二点光源，3-第三点光源，4-第一镜头模块，5- 第二镜头模块，6- 第三镜头模块，7-第四镜头模块，8-壳体。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1所示，图1描述了一种分布式多镜头光度立体摄像装置，可以是一种相机、单反、摄像头，也可以是手机、平板、可穿戴设备等移动电子设备，主要包括：图像处理模块、光源驱动模块以及至少一个第一点光源1、至少一个第二点光源2、至少一个第三点光源3、至少一个第一镜头模块4、至少一个第二镜头模块5、至少一个第三镜头模块6和至少一个第四镜头模块7。

所述第一点光源用于发射第一波长光以照射目标对象的；第二点光源用于发射第二波长光以照射所述目标对象；第三点光源用于发射第三波长光以照射所述目标对象；所述第一点光源、第二点光源和第三点光源分布设置在所述摄像装置上，用于从不同角度照射所述目标对象，使所述目标对象上能够具有多种不同的明暗信息。

所述第二镜头模块用于采集所述目标对象反射的第一波长光和第二波长光；所述第三镜头模块用于采集所述目标对象反射的第二波长光和第三波长光；所述第四镜头模块用于采集所述目标对象反射的第一波长光和第三波长光；所述第一镜头模块用于采集所述目标对象反射的第一波段光。例如，在所述第二镜头模块中设置允许第一波长光和第二波长光通过的第一带通滤光片；在所述第三镜头模块中设置允许第二波长光和第三波长光通过的第二带通滤光片；在所述第四镜头模块中设置允许第一波长光和第三波长光通过的第三带通滤光片。基于该实施方式，第二镜头模块和第三镜头模块均可采集到第二波长光的图像信息，第三镜头模块和第四镜头模块均可采集到第三波长光的图像信息，第二镜头模块和第四镜头模块均可采集到第一波长光的图像信息，再根据各个镜头模块之间的基线长度，即可计算采集图像的深度信息，甚至基于双目视觉进行三维重建。

其中，第一波段光不包括第一波长光、第二波长光和第三波长光，所述第一波段光、所述第一波长光、所述第二波长光和所述第三波长光的波长之间的关系可以为依次递减，也可以为依次递增。

一般的，在电磁波中，波长由小至大可包括紫外光、可见光（紫、蓝、绿、黄、橙、红）、红外光（近红外、中红外、远红外）等等。在本实用新型中，当所述第一波长光、所述第二波长光和所述第三波长光的波长之间的关系可以为依次递减时，所述第一波段光可为可见光，所述第一波长光、所述第二波长光和所述第三波长光可属于紫外光，相应的，所述第一镜头模块为可见光图像采集器，所述第二镜头模块、所述第三镜头模块、所述第四镜头模块均属于紫外图像采集器。

当所述第一波长光、所述第二波长光和所述第三波长光的波长之间的关系可以为依次递增时，所述第一波段光可为所述目标对象所在环境的可见光，当然也可以是可见光点光源发出的光，所述第一波长光、所述第二波长光和所述第三波长光均可属于红外光，相应的，所述第一镜头模块为可见光图像采集器，所述第二镜头模块、所述第三镜头模块、所述第四镜头模块均属于红外图像采集器。

当然，第一波段光、第一波长光、所述第二波长光和所述第三波长光也都可以是可见光，如采用特定颜色的发光二极管、RGB发光二极管等作为不同的点光源。

所述光源驱动模块用于控制所述第一点光源、第二点光源和第三点光源的工作状态，包括灯亮、灯灭、频率、光强等状态。

所述图像处理模块可基于光度立体视觉原理，从第一镜头模块与第二镜头模块采集的图像中，提取不同的明暗信息，完成三维重建。如图2所示，所述图像处理模块的图像采集端分别与所述第一镜头模块、所述第二镜头模块、所述第三镜头模块、所述第四镜头模块连接，其光控端通过光源驱动模块与所述第一点光源、第二点光源和第三点光源连接。

进一步的，本实用新型中所述第二镜头模块、所述第三镜头模块和所述第四镜头模块根据预设的基线长度分布设置在摄像装置上，以实现利用双目视觉原理进行图像处理，所述基线长度根据实际需求进行设定，基线长度越长，双目立体视觉的三维成像质量越高。本实用新型中，第二镜头模块与第三镜头模块之间的基线长度、第三镜头模块与第四镜头模块之间的基线长度和第二镜头模块与第四镜头模块之间的基线长度，可以相同，也可以部分相同部分不同，还可以均不相同。

本实用新型中，所述第一至第三点光源和所述第一至第四镜头模块均分布设置在摄像装置上，多个点光源可分布设置在壳体8的正面的边缘处，第一镜头模块设置在壳体正面的中间位置，第二镜头模块至第四镜头模块分散设置在点光源附近。一般的，点光源需与第二镜头模块、第三镜头模块第四镜头模块共面设置，至少需要在使用状态时，点光源能与第二镜头模块、第三镜头模块第四镜头模块处于同一可视面，如点光源可为外接光源，可以通过可拆卸的方式分布设置在所述摄像装置上，再如点光源可为设置在壳体上的一种活动部件，可以通过滑动、旋转、折叠等方式变换点光源的位置。

特别说明，本实用新型中用于采集点光源照射到所述目标对象上的反射光的镜头模块的数量不仅仅局限于三个，还可以是四个、五个、甚至更多，需要求除第一镜头模块外，其他镜头模块均可采集两种波长的反射光。

本实用新型可基于光度立体视觉原理进行三维重建，还可基于双目视觉原理获取深度信息，也可同时采用光度立体视觉和双目视觉两种方法进行三维重建，具有结构简单、三维成像精度高等特点。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种分布式多镜头光度立体摄像装置，其特征在于包括：

至少一个用于发射第一波长光照射目标对象的第一点光源；

至少一个用于发射第二波长光照射所述目标对象的第二点光源；

至少一个用于发射第三波长光照射所述目标对象的第三点光源；

至少一个用于采集所述目标对象反射的第一波段光的第一镜头模块；

至少一个用于采集所述目标对象反射的第一波长光和第二波长光的第二镜头模块；

至少一个用于采集所述目标对象反射的第二波长光和第三波长光的第三镜头模块；

至少一个用于采集所述目标对象反射的第一波长光和第三波长光的第四镜头模块；

用于控制所述第一点光源、第二点光源和第三点光源的工作状态的光源驱动模块；

以及，用于分别与所述第一镜头模块、所述第二镜头模块、所述第三镜头模块、所述第四镜头模块和所述光源驱动模块连接通信的图像处理模块。

2.根据权利要求1所述的一种分布式多镜头光度立体摄像装置，其特征在于：所述第二镜头模块、所述第三镜头模块和所述第四镜头模块根据预设的基线长度设置在所述摄像装置上。

3.根据权利要求1所述的一种分布式多镜头光度立体摄像装置，其特征在于：所述第一波段光、所述第一波长光、所述第二波长光和所述第三波长光的波长依次递减。

4.根据权利要求1所述的一种分布式多镜头光度立体摄像装置，其特征在于：所述第一波段光、所述第一波长光、所述第二波长光和所述第三波长光的波长依次递增。

5.根据权利要求1所述的一种分布式多镜头光度立体摄像装置，其特征在于：所述第二镜头模块中设置有允许第一波长光和第二波长光通过的第一带通滤光片；所述第三镜头模块中设置有允许第二波长光和第三波长光通过的第二带通滤光片；所述第四镜头模块中设置有允许第一波长光和第三波长光通过的第三带通滤光片。

6.根据权利要求1~5中任一项所述的一种分布式多镜头光度立体摄像装置，其特征在于：所述第一波段光为所述目标对象所在环境的可见光，相应的，所述第一镜头模块为可见光图像采集器。

7.根据权利要求1~5中任一项所述的一种分布式多镜头光度立体摄像装置，其特征在于：所述第一波长光、所述第二波长光和所述第三波长光均属于红外光，相应的，所述第二镜头模块、所述第三镜头模块、所述第四镜头模块均属于红外图像采集器。

8.根据权利要求1~5中任一项所述的一种分布式多镜头光度立体摄像装置，其特征在于：多个所述点光源为外接光源，可拆卸的分布设置在所述摄像装置上。