CN208806912U - 图像采集设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种图像采集设备，包括包含多个镜头的镜头组；所述镜头组包括第一镜头以及多个外围镜头，多个所述外围镜头以所述第一镜头为中心排布在所述第一镜头的周围，所述外围镜头均相对于所述第一镜头向外倾斜以使所述镜头组的图像获取区域覆盖监控区域。本实施例所提供的图像采集设备能够使图像获取区域覆盖监控区域。

Description

图像采集设备

技术领域

本申请涉及室内监控技术领域，尤其涉及一种图像采集设备。

背景技术

随着科技的发展，为了便于监督学生的上课情况，督促学生认真上课，通常会在诸如教室、会议室等环境内设置图像采集设备对学生上课或会议过程进行监控。图像采集设备能够采集高清图片传输到后台，后台进行人脸比对后完成点名。除此之外，图像采集设备还可以捕捉学生上课行为，包括举手次数，上课回答次数，打瞌睡，开小差，交头接耳等情况，为后台综合分析学生上课情况提供参考信息。

相关技术中的图像采集设备通常为球机。球机由于视场角的限制，图像获取区域无法同时覆盖教室的监控区域，因此只能通过转动来不断改变图像获取区域，实现座位区的全面覆盖。

然而，这种方式无法实时覆盖监控区域，只能够分时段采集不同区域的画面，抓拍时间较少，无法连贯地获取学生的课堂行为，导致可供参考的前后行为图像较少，后台无法准确描述学生行为。

实用新型内容

本申请实施例提供一种图像采集设备，以解决上述问题。

本申请实施例采用下述技术方案：

本申请实施例提供了一种图像采集设备，包括包含多个镜头的镜头组；

所述镜头组包括第一镜头以及多个外围镜头，多个所述外围镜头以所述第一镜头为中心排布在所述第一镜头的周围，所述外围镜头均相对于所述第一镜头向外倾斜以使所述镜头组的图像获取区域覆盖监控区域。

可选地，上述的图像采集设备中，所述外围镜头包括两个第二镜头以及两个第三镜头，以所述第一镜头的光轴为X轴建立XYZ三维直角坐标系，两个所述第二镜头相对于Y轴对称设置在所述第一镜头的两侧，两个所述第三镜头均设置在所述第一镜头Z方向的一侧且相对于Y轴对称设置，且所述第二镜头以及所述第三镜头均相对于所述第一镜头向外倾斜。

可选地，上述的图像采集设备中，

两个所述第二镜头的光轴在XY平面内与X轴的夹角范围为35～41°，两个所述第二镜头的光轴在XZ平面内与X轴的夹角范围为2～8°，同时，两个所述第二镜头均以自身的光轴为轴转动29～35°，两个所述第二镜头的转动方向为：所述第二镜头靠近所述第三镜头的一侧朝远离所述第一镜头的方向转动；

两个所述第三镜头的光轴在XY平面内与X轴的夹角范围为14～20°，两个所述第三镜头的光轴在XZ平面内与X轴的夹角范围为13～19°。

可选地，上述的图像采集设备中，还包括固定架，所述镜头组固定在所述固定架上，所述固定架包括前端盖，所述前端盖包括多个安装面，所述安装面的数量与所述镜头组中的镜头数量一致且一一匹配连接。

可选地，上述的图像采集设备中，所述安装面上设置有固定结构，所述镜头通过所述固定结构与所述安装面固定连接。

可选地，上述的图像采集设备中，所述固定结构包括安装孔、定位柱以及镜头过线孔，所述安装孔以及所述定位柱设置在所述镜头过线孔的四周，所述镜头覆盖所述镜头过线孔并与所述定位柱配合定位，所述镜头通过螺丝与所述安装孔的配合实现与所述安装面的固定连接。

可选地，上述的图像采集设备中，还包括主板，所述固定架还包括机身，所述主板固定在所述机身上并与所述镜头组电性连接。

可选地，上述的图像采集设备中，所述主板包括一个第一主板、两个第二主板以及两个第三主板，所述机身包括外框以及隔板，所述隔板将所述外框分隔为沿Z方向相互背离的两部分，所述第一主板与两个所述第二主板设置在所述隔板的一侧且所述第一主板位于两个所述第二主板之间，所述第一主板与所述第一镜头电性连接，两个所述第二主板分别与一个所述第二镜头电性连接，两个所述第三主板设置在所述隔板的另一侧且分别与一个所述第三镜头电性连接。

可选地，上述的图像采集设备中，还包括上壳以及下壳，所述上壳与所述下壳沿Z方向分别扣合所述机身的两侧，所述上壳与所述机身共同形成容纳所述第三主板的容纳空间，所述下壳与所述机身共同形成容纳所述第一主板以及所述第二主板的容纳空间。

可选地，上述的图像采集设备中，所述上壳与所述机身通过螺丝固定连接，和/或，所述下壳与所述机身通过螺丝固定连接。

可选地，上述的图像采集设备中，所述前端盖与所述机身、所述上壳以及所述下壳均固定连接。

可选地，上述的图像采集设备中，所述前端盖的边缘设置有多个连接耳，所述连接耳上设置有连接孔，所述机身、所述上壳以及所述下壳上分别设置有与所述连接孔对应的螺丝孔，所述前端盖通过螺丝依次穿过所述连接孔以及所述螺丝孔实现与所述机身、所述上壳以及所述下壳的固定连接。

可选地，上述的图像采集设备中，还包括调节支架，所述调节支架包括调节部以及固定部，所述调节部与所述机身背离所述前端盖的一侧固定连接，所述调节部与所述固定部转动连接并能够带动所述固定架相对于所述调节部转动。

可选地，上述的图像采集设备中，所述调节部与所述固定部的转动范围至少为140°。

可选地，上述的图像采集设备中，所述调节部与所述固定部二者之一设置有弧形槽，另一者设置有限位滑块，所述限位滑块与所述弧形槽滑动配合。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

本申请实施例公开的图像采集设备通过镜头组使图像获取区域覆盖监控区域，从而能够实时监控室内的每个学生的课堂行为，为后台准确描述学生行为提供更加充足的图像信息。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例公开的图像采集设备的整体结构视图；

图2为本申请实施例公开的图像采集设备的爆炸结构视图；

图3为本申请实施例公开的教室的结构视图；

图4为本申请实施例公开的图像采集设备的使用状态结构视图；

图5为本申请实施例公开的在监控区域的底部平面内各镜头的图像获取区域分布视图；

图6为本申请实施例公开的在监控区域的顶部平面内各镜头的图像获取区域分布视图；

图7为本申请实施例公开的第一镜头在XYZ坐标系内各平面的投影视图；

图8为本申请实施例公开的第二镜头在XYZ坐标系内各平面的投影视图；

图9为本申请实施例公开的第三镜头在XYZ坐标系内各平面的投影视图。

附图标记说明：

1-图像采集设备、10-镜头组、100-第一镜头、102-第二镜头、104-第三镜头、12-固定架、120-前端盖、120a-固定结构、120a1-安装孔、120a2-定位柱、 120a3-镜头过线孔、120b-安装面、120c-连接耳、120d-连接孔、122-机身、122a- 外框、122b-隔板、122c-主板过线孔、122d-螺丝孔、124-上壳、124a-螺丝孔、 126-下壳、126a-螺丝孔、14-主板、14a-第一主板、14b-第二主板、14c-第三主板、16-调节支架、160-调节部、160a-弧形槽、160b-过线孔、162-固定部、162a- 限位滑块；

2-教室、20-前壁、22-座位区、24-监控区域。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

本申请实施例公开了一种图像采集设备1，如图1和图2所示，其核心部件包括镜头组10，除此之外，通常还可包括固定架12，而对于数码镜头而言，主板14通常也是常见的组成部件之一。其中，固定架12是设备的支撑与保护结构，镜头组10以及主板12均固定在固定架12上。

镜头组10用于获取教室内的全部学生的实时图像信息。由于单个镜头受到视场角的限制，图像获取区域有限，因此本实施例中的镜头组10采用了多镜头组合的方式，具体地，镜头组10包括第一镜头100以及多个外围镜头，这些外围镜头以第一镜头100为中心排布在第一镜头100的周围，同时，这些外围镜头100均相对于第一镜头100向外倾斜以获得各自不同的图像获取区域，从而使镜头组10中的所有镜头的图像获取区域的集合能够覆盖教室的监控区域，从而能够实时监控教室内的每个学生的课堂行为，为后台准确描述学生行为提供更加充足的图像信息。

镜头组10所需的镜头数量、排布以及倾斜角度等均没有严格限制，只要镜头组10的图像获取区域能够覆盖监控区域均可。通常情况下，图像采集设备1会被安装在诸如教室或者会议室等空间内，以教室为例，如图3和图4所示，图像采集设备1被安装在教室2的前壁20的中部，距离地面的高度在2.5～ 3m范围内。标准的教室2的长度为10m，宽度为8m，教室2内的座位区22 距前壁20的距离为2m，座位区22自身的长度为7m。镜头组10所需要监控的监控区域24主要指座位区22上方离地高度在0.8～1.7m范围内的区域，学生坐在座位上时，身体下部被桌椅遮挡，而身躯、双手和头部基本位于这一区域内。对于非标准的教室2，则需要根据实际情况掌握监控区域24的具体位置以及范围，并相应调整镜头组10的镜头数量、排布以及倾斜角度等参数。

考虑到成本问题，本实施例推荐一种设置方式，如图1和图2所示，外围镜头包括两个第二镜头102以及两个第三镜头104，以第一镜头100的光轴为 X轴建立XYZ三维直角坐标系，两个第二镜头102相对于Y轴对称设置在第一镜头100的两侧，而两个第三镜头104均设置在第一镜头100Z方向的一侧且相对于Y轴对称设置，第二镜头102以及第三镜头104均相对于第一镜头 100向外倾斜。

图5和图6为镜头组10在监控区域的底部平面以及顶部平面，也就是座位区22距离地面0.8m的平面以及1.7m的平面内各镜头的图像获取区域。其中，第一镜头100的图像获取区域能够覆盖监控区域24的前方中部的扇形区域a，两个第二镜头102的图像获取区域能够覆盖监控区域的两侧由前方到接近后方的区域b，而两个第三镜头104的图像获取区域则能够覆盖监控区域的中后部的全部区域以及中前部的一部分区域c，三种镜头的图像获取区域相互重叠，从而完全覆盖监控区域。

在本实施例中，各镜头的图像获取区域与镜头的倾斜角度、旋转角度等有很大关系，为了获得较佳的监测效果，本实施例中对各个镜头均进行了合理调整。具体地，如图7所示，第一镜头100的光轴即为X轴。如图8所示，两个第二镜头102的光轴在XY平面内与X轴的夹角范围为35～41°，优选38°；与此同时，两个第二镜头102的光轴在XZ平面内与X轴的夹角范围为2～8°，优选5°。除此之外，由于镜头的图像获取区域通常为长方形，因此两个第二镜头102还均以自身的光轴为轴转动29～35°，优选转动32°，两个第二镜头102的转动方向为：第二镜头102靠近第三镜头104的一侧朝远离第一镜头 100的方向转动，两个第二镜头102的转动方向相反。如图9所示，两个第三镜头104的光轴在XY平面内与X轴的夹角范围为14～20°，优选17°；同时两个第三镜头104的光轴在XZ平面内与X轴的夹角范围为13～19°，优选16°。

此外，由于各镜头的图像获取区域的重心不同，有些位置同时处于两个或两个以上镜头的图像获取区域内，而有些位置仅处于某一个镜头的图像获取区域内，因此各镜头首先要确保能够清晰获取到这些仅处在自身的图像获取区域内的位置处的图像，再此基础上还要考虑相互之间的图像获取区域的重叠覆盖，因此本实施例中各镜头采用了不同的型号。具体地，第一镜头100为4mm 焦距镜头，第二镜头102为6mm焦距镜头，第三镜头104为8mm焦距镜头。

通常情况下，图像采集设备1设置在教室2的高处后镜头组10会向下倾斜一定角度，根据图像采集设备1所设置的高度不同，镜头组10的倾斜角度也会略有不同。以第一镜头100的光轴为基准，第一镜头100与水平面的夹角范围为28～34°。

为了便于将图像采集设备1设置在前壁20上以及调节镜头组10的倾斜角度，如图1和图2所示，本实施例中的图像采集设备1还可包括调节支架16，调节支架16包括调节部160以及固定部162，固定架12与调节部160固定连接，调节部160与固定部162转动连接并能够带动固定架12相对于调节部转动，其中，调节部160与固定部162的转动轴平行于Y轴，即在竖直平面内转动。在安装图像采集设备1时将固定部162固定在前壁20上，然后通过转动调节部160与固定部162来调节镜头组10的倾斜角度。通常情况下，调节部与固定部的转动范围至少要能够达到140°。

为了提高转动的平稳性，可以在调节部160与固定部162二者之一上设置弧形槽160a，同时在另一者上设置限位滑块162a，限位滑块162a与弧形槽160a 滑动配合。如图2所示，本实施例可以在调节部160上设置弧形槽160a，同时采用固定设置在固定部162上的螺栓作为限位滑块162a，将螺栓伸入弧形槽 160a内进行滑动限位。

在本实施例中，固定架12的结构没有特别限制，只要能够起到支撑与保护镜头组10的作用的结构均可。例如图2所示的固定架12可以包括前端盖120 以固定镜头组10。具体地，为了配合相应镜头的光轴，前端盖120上可以对应形成相应的安装面120b，每个安装面120b上设置一个固定结构120a。这些安装面120b基本与安装在其上的镜头的光轴相垂直。安装面120b上可以开设安装孔120a1、定位柱120a2、镜头过线孔120a3等固定结构120a，安装面120b 通过固定结构120a与镜头一一匹配连接。安装孔120a1以及定位柱120a2可以设置在镜头过线孔120a3的四周，在安装时，镜头会覆盖镜头过线孔120a3 并与定位柱120a2定位配合，之后可通过螺丝与安装孔120a1的配合实现镜头与安装面120b的固定连接。安装完成后，镜头的传输线可以通过镜头过线孔 120a3穿过。除此之外，固定架12还可包括机身122，机身122是固定架12 的结构件，通常采用金属材质制造，可以承受较大的作用力。机身122的主要作用是固定主板14，所有的镜头可以共同采用一个集成的主板14，也可以为每个镜头均单独配备一个主板14。例如，主板14可以包括一个第一主板14a、两个第二主板14b以及两个第三主板14c，机身122包括外框122a以及隔板 122b，隔板122b将外框122a分隔为沿Z方向相互背离的两部分，第一主板14a 与两个第二主板14b设置在隔板122b的一侧，第一主板14a与第一镜头100 电性连接，两个第二主板14b分别与一个第二镜头102电性连接，而为了便于连接，第一主板14a与第二主板14b的排布方式类似于第一镜头100与第二镜头102的排布方式，即第一主板14a位于两个第二主板14b之间。两个第三主板14c则设置在隔板122b的另一侧且分别与一个第三镜头104电性连接。

在本实施例中，为了保护主板14，还可以设置上壳124与下壳126，上壳 124与下壳126沿Z方向分别扣合机身122的两侧，上壳124与机身122共同形成容纳第三主板14c的容纳空间，下壳126与机身122共同形成容纳第一主板14a以及第二主板14b的容纳空间。上壳124与机身122之间可以通过螺丝或其它固定件固定连接，同样的，下壳126与机身122之间也可以通过螺丝或其它固定件固定连接。为了能够使主板14的传输线能够输送至容纳空间的外部，在外框122a上可以设置主板过线孔122c。主板过线孔122c的位置可以与主板14相匹配。

此时前端盖120可以与机身122、上壳124以及下壳126同时固定连接，以提高前端盖120的牢固程度。具体地，可以在前端盖120的边缘设置多个连接耳120c，连接耳120c上设置有连接孔120d，同时在机身122、上壳124以及下壳126上分别设置与连接孔120d对应的螺丝孔122d、124a以及126a，前端盖120通过螺丝依次穿过连接孔120d以及螺丝孔122d、124a以及126a中的任意一个实现与机身122、上壳124以及下壳126的固定连接。

在这种连接结构中，调节支架16的调节部160可以与机身122背离前端盖120的一侧固定连接，并且在调节部160上可以过线孔160b，这些过线孔 160b的位置可以与主板过线孔122c匹配。

本实施例所提供的图像采集设备能够使图像获取区域覆盖监控区域，从而实时监控教室内的每个学生的课堂行为，为后台准确描述学生行为提供更加充足的图像信息。

本申请上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (15)

1.一种图像采集设备，其特征在于，包括包含多个镜头的镜头组；

所述镜头组包括第一镜头以及多个外围镜头，多个所述外围镜头以所述第一镜头为中心排布在所述第一镜头的周围，所述外围镜头均相对于所述第一镜头向外倾斜以使所述镜头组的图像获取区域覆盖监控区域。

2.根据权利要求1所述的图像采集设备，其特征在于，所述外围镜头包括两个第二镜头以及两个第三镜头，以所述第一镜头的光轴为X轴建立XYZ三维直角坐标系，两个所述第二镜头相对于Y轴对称设置在所述第一镜头的两侧，两个所述第三镜头均设置在所述第一镜头Z方向的一侧且相对于Y轴对称设置，且所述第二镜头以及所述第三镜头均相对于所述第一镜头向外倾斜。

3.根据权利要求2所述的图像采集设备，其特征在于，

两个所述第二镜头的光轴在XY平面内与X轴的夹角范围为35～41°，两个所述第二镜头的光轴在XZ平面内与X轴的夹角范围为2～8°，同时，两个所述第二镜头均以自身的光轴为轴转动29～35°，两个所述第二镜头的转动方向为：所述第二镜头靠近所述第三镜头的一侧朝远离所述第一镜头的方向转动；

两个所述第三镜头的光轴在XY平面内与X轴的夹角范围为14～20°，两个所述第三镜头的光轴在XZ平面内与X轴的夹角范围为13～19°。

4.根据权利要求2或3所述的图像采集设备，其特征在于，还包括固定架，所述镜头组固定在所述固定架上，所述固定架包括前端盖，所述前端盖包括多个安装面，所述安装面的数量与所述镜头组中的镜头数量一致且一一匹配连接。

5.根据权利要求4所述的图像采集设备，其特征在于，所述安装面上设置有固定结构，所述镜头通过所述固定结构与所述安装面固定连接。

6.根据权利要求5所述的图像采集设备，其特征在于，所述固定结构包括安装孔、定位柱以及镜头过线孔，所述安装孔以及所述定位柱设置在所述镜头过线孔的四周，所述镜头覆盖所述镜头过线孔并与所述定位柱配合定位，所述镜头通过螺丝与所述安装孔的配合实现与所述安装面的固定连接。

7.根据权利要求4所述的图像采集设备，其特征在于，还包括主板，所述固定架还包括机身，所述主板固定在所述机身上并与所述镜头组电性连接。

8.根据权利要求7所述的图像采集设备，其特征在于，所述主板包括一个第一主板、两个第二主板以及两个第三主板，所述机身包括外框以及隔板，所述隔板将所述外框分隔为沿Z方向相互背离的两部分，所述第一主板与两个所述第二主板设置在所述隔板的一侧且所述第一主板位于两个所述第二主板之间，所述第一主板与所述第一镜头电性连接，两个所述第二主板分别与一个所述第二镜头电性连接，两个所述第三主板设置在所述隔板的另一侧且分别与一个所述第三镜头电性连接。

9.根据权利要求8所述的图像采集设备，其特征在于，还包括上壳以及下壳，所述上壳与所述下壳沿Z方向分别扣合所述机身的两侧，所述上壳与所述机身共同形成容纳所述第三主板的容纳空间，所述下壳与所述机身共同形成容纳所述第一主板以及所述第二主板的容纳空间。

10.根据权利要求9所述的图像采集设备，其特征在于，所述上壳与所述机身通过螺丝固定连接，和/或，所述下壳与所述机身通过螺丝固定连接。

11.根据权利要求10所述的图像采集设备，其特征在于，所述前端盖与所述机身、所述上壳以及所述下壳均固定连接。

12.根据权利要求11所述的图像采集设备，其特征在于，所述前端盖的边缘设置有多个连接耳，所述连接耳上设置有连接孔，所述机身、所述上壳以及所述下壳上分别设置有与所述连接孔对应的螺丝孔，所述前端盖通过螺丝依次穿过所述连接孔以及所述螺丝孔实现与所述机身、所述上壳以及所述下壳的固定连接。

13.根据权利要求7所述的图像采集设备，其特征在于，还包括调节支架，所述调节支架包括调节部以及固定部，所述调节部与所述机身背离所述前端盖的一侧固定连接，所述调节部与所述固定部转动连接并能够带动所述固定架相对于所述调节部转动。

14.根据权利要求13所述的图像采集设备，其特征在于，所述调节部与所述固定部的转动范围至少为140°。

15.根据权利要求14所述的图像采集设备，其特征在于，所述调节部与所述固定部二者之一设置有弧形槽，另一者设置有限位滑块，所述限位滑块与所述弧形槽滑动配合。