CN212694437U

CN212694437U - 一种深度图像采集装置和设备

Info

Publication number: CN212694437U
Application number: CN202021793240.9U
Authority: CN
Inventors: 潘瑞晗; 石宇; 周祥东; 罗代建; 程俊
Original assignee: Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology of CAS
Current assignee: Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology of CAS
Priority date: 2020-08-25
Filing date: 2020-08-25
Publication date: 2021-03-12
Anticipated expiration: 2030-08-25

Abstract

本实用新型提出一种深度图像采集装置和设备，包括：弧形滑轨、深度图像采集模块、主控模块；所述弧形滑轨上套接有滑块，所述深度图像采集模块安装在所述滑块上，跟随所述滑块沿所述弧形滑轨滑动，调节所述深度图像采集模块的采集角度；所述深度图像采集模块与所述主控模块连接；所述主控模块发送控制命令，控制所述深度图像采集模块进行图像采集，并接收采集的图像进行图像数据传输；本实用新型结构简单，可有效降低成本的同时提高采集精度和效率。

Description

一种深度图像采集装置和设备

技术领域

本实用新型涉及三维图像处理领域，尤其涉及一种深度图像采集装置和设备。

背景技术

三维重建(3D Reconstruction)是指在计算机环境下针对三维物体构建可表示、分析和处理的数学模型的过程，是构建增强现实或虚拟现实的基础，也是建立客观世界表达的关键技术。在计算机视觉领域中，三维重建通常是指根据来自单视图或者多视图的影像重建目标对应的三维几何模型的过程。传统的三维扫描建模主要采用激光扫描、深度采集等技术。

现今，深度相机(depth camera)已经成为了主流的三维信息采集设备。除RGB图像外，深度相机还可以采集深度图像，深度图像中的深度值表示对应目标位置到深度相机所在垂直平面的真实距离。根据所采集到的单视角或多视角深度图像，结合适当的三维重建算法便可重建出对应目标的三维几何模型。

基于单视角深度图的三维重建受限于可视角度，无法采集到全方位的深度信息，重建出的三维模型存在阴影缺失，同时也极易受到部分遮挡的影响。基于多视角深度图的三维重建能够获取到更完备的深度信息，克服了单视图三维重建的一些不足，所重建出三维模型的精度也更高。常见的多视角深度采集方式主要分为基于单目深度相机的主动手持式采集和基于多目深度相机阵列的环绕式光场采集：单目手持式采集所需的硬件设备成本较低，但采集效率也较低；多目光场式采集的效率较高，但所需的硬件设备成本也较高。

实用新型内容

鉴于以上现有技术存在的问题，本实用新型提出一种深度图像采集装置和设备，主要解决现有深度图像采集精度低，设备成本高的问题。

为了实现上述目的及其他目的，本实用新型采用的技术方案如下。

一种深度图像采集装置，包括：弧形滑轨、深度图像采集模块、主控模块；

所述弧形滑轨上套接有滑块，所述深度图像采集模块安装在所述滑块上，跟随所述滑块沿所述弧形滑轨滑动，调节所述深度图像采集模块的采集角度；所述深度图像采集模块与所述主控模块连接；所述主控模块发送控制命令，控制所述深度图像采集模块进行图像采集，并接收采集的图像进行图像数据传输。

可选地，所述弧形滑轨上设置有用于与其他设备连接的安装座，通过所述安装座对所述弧形滑轨进行固定。

可选地，所述深度图像采集模块包括一个或多个深度相机，所述一个或多个深度相机分别通过所述滑块套接在所述弧形滑轨上。

可选地，所述深度相机的光轴指向所述弧形滑轨的几何中心点。

可选地，所述滑块上设置有紧固件，通过所述紧固件固定所述滑块在所述弧形滑轨上的位置。

可选地，所述弧形滑轨上设置有角度标识，当所述深度图像采集模块固定在所述弧形滑轨上时，通过所述角度标识获取所述深度图像采集模块的角度偏移量。

可选地，所述弧形滑轨包括半圆弧形滑轨、半椭圆弧形滑轨中的一种。

可选地，所述主控模块包括控制单元和数据传输单元，所述控制单元的输出端分别连接所述数据传输单元的输入端和所述深度图像采集模块的输入端；所述深度图像采集模块的输出端与所述数据传输单元的输入端连接。

可选地，所述弧形滑块通过所述安装座固定安装时，保持所述深度图像采集模块的光轴平行于地面。

一种设备，包括数据处理终端，所述数据处理终端与所述深度图像采集装置连接，对所述深度图像采集装置采集的图像进行处理。

如上所述，本实用新型一种深度图像采集装置和设备，具有以下有益效果。

通过深度图像沿弧形滑轨滑动，调节图像采集角度，有利于快速高效的获取多视角深度图像，进而获取高精度的三维图像。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中深度图像采集装置的俯视图。

图2为本实用新型一实施例中深度图像采集装置的主视图。

图3为本实用新型一实施例中终端设备的结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种深度图像采集装置，包括弧形滑轨03、深度图像采集模块02、主控模块01；

在一实施例中，弧形滑轨03上套接有滑块，深度图像采集模块02安装在滑块上，可跟随滑块一起沿弧形滑轨03滑动。滑块上设置有紧固件，可通过紧固件将滑块固定在弧形滑轨03上。紧固件可采用螺栓等可起到限位固定作用的零部件。以螺栓为例，当需要滑动滑块时，可松动螺栓，拨动滑块沿弧形滑轨03滑动；当滑块滑动到特定角度时，拧紧螺栓将滑块固定在弧形滑轨03上。

在一实施例中，弧形滑轨03可以采用半圆弧形滑轨或半椭圆弧形滑轨，保障深度图像采集模块02具有180度的可调视角范围。弧形滑轨03上可设置角度标识，当深度图像采集模块02通过滑块固定在弧形滑轨03上时，可直接读取弧形滑轨03上对应位置的角度标识，获取深度图像采集模块02的角度偏移量，可将弧形滑轨03过其几何中心的中轴为零度参考值设置所述角度标识。在另一实施例中，角度标识可以为-90度到90度的角度刻度，也可为只标注特定角度(如30度、45度、60度)的角度标记。

在一实施例中，深度图像采集模块02可包括一个或多个深度相机，深度相机的光轴指向弧形滑轨03的几何中心。深度相机可采用主动式深度相机(如3D结构光、Time ofFlight等)。以一个深度相机为例，可拨动深度相机的滑块，使得深度相机移动到弧形滑轨03上的几个特定角度(如-30度、0度、30度)，分别采集几个特定视角的深度图像。以三个深度相机应用于半圆弧形滑轨为例，可选择其中一个深度向即为主相机，将主相机通过滑块固定在半圆弧形滑轨的中点位置(即0度位置)，另外两个深度相机分别通过滑块套接在主相机两侧的四分之一圆弧上，两侧深度相机可分别沿四分之一圆弧滑动到特定角度，分别采集多个视角的深度图像。

在一实施例中，弧形滑轨03上设置有安装座，可通过安装座将弧形滑轨03固定在其他设备的支架上，安装弧形滑轨03时，可使弧形滑轨03上深度图像采集模块02的光轴平行于地面。只需要将目标对象置于弧形滑轨03几何中心所处的区域内，便可通过深度图像采集模块02获取目标对象多个视角的深度图像。

在一实施例中，深度图像采集模块02与主控模块01连接，其中，主控模块01至少包括控制单元和数据传输单元。控制单元的输出端与深度图像采集模块02的输入端连接，发送控制命令控制深度图像采集模块02启动或关闭图像采集功能。深度图像采集模块02的输出端与数据传输单元的输入端连接，将采集的深度图像发送给数据传输单元。控制单元的输出端还与数据传输单元的输入端连接，发送控制命令控制数据传输单元中数据的传输过程。控制单元可采用CPU、单片机或逻辑门阵列等常用处理器实现相应的控制。

在一实施例中，主控单元可安装在其中一个滑块上，并分别连接多个滑块上的深度相机，控制各深度相机采集不同视角的深度图像。并将采集的深度图像通过数据传输单元发送给远端服务器，服务器端根据各深度相机的角度偏移量，将多个深度相机采集的深度图像进行匹配、融合、拼接，可较准确地计算出目标对象的三维深度图像。在另一实施例中，主控模块01也可通过无线通信模块与多个深度相机建立连接，可将主控模块01安装在无线信号覆盖范围的任何位置。

具体地，以三个深度相机为例，深度相机包含主相机、左相机和右相机；主相机、左相机和右相机在接收到来自主控模块01的控制信号后，同时开始采集各自视角下的深度图像，并分别将所采集到的深度图像实时传输回主控模块01中的数据传输单元。

控制单元的主要功能是接收来自外部输入端口的控制指令，并同时向主相机、左相机和右相机发送内部控制指令；数据传输单元的主要功能是分别接收主相机、左相机和右相机所采集到的深度图像，并整合为特定的数据格式发送至外部输出端口。

分别连接三个深度相机的滑块，包含主相机滑块、左相机滑块和右相机滑块；主相机滑块、左相机滑块和右相机滑块分别将主相机、左相机和右相机固定在半圆弧滑轨上，并使得左相机和右相机可以在半圆弧滑轨上滑动，根据需要调整至特定的视角位置。

半圆弧滑轨，形状为一个固定的半圆形圆弧；该滑轨提供了一个环绕目标对象180度的半圆形轨道，使得左相机和右相机可以根据需要在该范围内调整视角，有助于更全方位地获取目标对象的深度信息；

外部处理器接收到分别来自主相机、左相机和右相机的三目深度图像之后，结合半圆弧滑轨的圆周半径以及左相机与右相机的偏移角度可对三个深度相机各自的相对位置进行标定，对三目深度图像进行匹配、融合、拼接，即可比较准确地计算出目标物体的三维深度模型。

请参阅图3，本实施例还提供了一种设备，该设备可包括一数据处理终端11，数据处理终端11可通过有线或无线的方式与前述深度图像采集装置10的连接，用于获取深度图像采集装置10采集的深度图像，并根据深度图像构建目标对象的三维深度模型。

在一实施例中，数据处理终端11可包括移动终端，用户可将从弧形滑轨03上读取的角度偏移量输入移动终端，移动终端根据角度偏移量及对应的深度图像计算目标对象的三维深度模型。

综上所述，本实用新型一种深度图像采集装置和设备，相对于普通的单目深度相机或并排式的双目深度相机模组，能更全方位地采集目标物体的深度信息，更好地应对因正面遮挡而造成的阴影部分深度信息缺失的问题，同时也有助于重建出更完备的三维几何模型；相对于主动手持式的单目深度相机，采集效率更高，使用体验更好；相对于采用多目深度相机阵列的环绕式光场采集装置，硬件设备成本更低，在有效降低系统复杂度的条件下，也保证了足够的采集精度；可以针对不同目标物体的结构特性，根据不同应用场景下的任务需要，调节左相机与右相机相对于主相机的视角偏移，具有一定的灵活性和适应性。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种深度图像采集装置，其特征在于，包括：弧形滑轨、深度图像采集模块、主控模块；

2.根据权利要求1所述的深度图像采集装置，其特征在于，所述弧形滑轨上设置有用于与其他设备连接的安装座，通过所述安装座对所述弧形滑轨进行固定。

3.根据权利要求1所述的深度图像采集装置，其特征在于，所述深度图像采集模块包括一个或多个深度相机，所述一个或多个深度相机分别通过所述滑块套接在所述弧形滑轨上。

4.根据权利要求3所述的深度图像采集装置，其特征在于，所述深度相机的光轴指向所述弧形滑轨的几何中心点。

5.根据权利要求1所述的深度图像采集装置，其特征在于，所述滑块上设置有紧固件，通过所述紧固件固定所述滑块在所述弧形滑轨上的位置。

6.根据权利要求1所述的深度图像采集装置，其特征在于，所述弧形滑轨上设置有角度标识，当所述深度图像采集模块固定在所述弧形滑轨上时，通过所述角度标识获取所述深度图像采集模块的角度偏移量。

7.根据权利要求1所述的深度图像采集装置，其特征在于，所述弧形滑轨包括半圆弧形滑轨、半椭圆弧形滑轨中的一种。

8.根据权利要求1所述的深度图像采集装置，其特征在于，所述主控模块包括控制单元和数据传输单元，所述控制单元的输出端分别连接所述数据传输单元的输入端和所述深度图像采集模块的输入端；所述深度图像采集模块的输出端与所述数据传输单元的输入端连接。

9.根据权利要求2所述的深度图像采集装置，其特征在于，所述弧形滑轨通过所述安装座固定安装时，保持所述深度图像采集模块的光轴平行于地面。

10.一种利用权利要求1-9任一所述深度图像采集装置的设备，其特征在于，包括数据处理终端，所述数据处理终端与所述深度图像采集装置连接，对所述深度图像采集装置采集的图像进行处理。