CN219919020U - 图像采集系统和三维重建系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种图像采集系统和三维重建系统，属于图像采集技术领域。图像采集系统包括：支架，支架呈球形，支架的球心用于设置图像采集系统的采集对象；多个光源单元，多个光源单元均匀布置于支架；多个面光源，多个面光源均匀布置于支架，面光源和光源单元的布置位置不同；多个图像采集单元，多个图像采集单元均匀布置于支架；控制器，控制器分别与多个光源单元、多个面光源以及多个图像采集单元电连接。图像采集系统通过在球形的支架上均匀布置多个光源单元、多个面光源以及多个图像采集单元，保证图像采集时的光照强度和光照均匀性，多个图像采集单元可以全方位进行拍摄，有效提高图像采集质量。

Description

图像采集系统和三维重建系统

技术领域

本申请属于图像采集技术领域，尤其涉及一种图像采集系统和三维重建系统。

背景技术

三维重建是指对三维物体建立适合计算机表示和处理的数学模型，是在计算机环境下对其进行处理、操作和分析其性质的基础，也是在计算机中建立表达客观世界的虚拟现实的关键技术。其中，对于人脸的三维重建在人脸分析与娱乐领域有巨大的应用前景，同时也有助于人脸关键点检测、人脸识别以及人脸编辑等技术的发展。

光源是三维重建系统重要的组成部分，在光源的辅助下，准确采集对象的光线反射场的信息，从而获得对象的材质等信息。系统采集图像时，要求光源强度大、光照均匀、光强可调、发光时间可编程，部分系统还要求光源能产生不同的偏振态。

目前，三维重建系统中常用的光源有闪光灯光源或LED光源，闪光灯光源发光强度大，但光照不均匀，且由于电容充放电的关系，闪光间隔较长；LED光源虽不存在发光间隔，一般发光强度远小于闪光灯光源。

实用新型内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种图像采集系统和三维重建系统，保证图像采集时的光照强度和光照均匀性。

第一方面，本申请提供了一种图像采集系统，该系统包括：

支架，所述支架呈球形，所述支架的球心用于设置图像采集系统的采集对象；

多个光源单元，所述多个光源单元均匀布置于所述支架；

多个面光源，所述多个面光源均匀布置于所述支架，所述面光源和所述光源单元的布置位置不同；

多个图像采集单元，所述多个图像采集单元均匀布置于所述支架；

控制器，所述控制器分别与所述多个光源单元、所述多个面光源以及所述多个图像采集单元电连接。

根据本申请的图像采集系统，通过在球形的支架上均匀布置多个光源单元、多个面光源以及多个图像采集单元，采集对象位于支架的球心，面光源和光源单元的照射范围和照射强度可以互补，保证图像采集时的光照强度和光照均匀性，多个图像采集单元可以全方位进行拍摄，有效提高图像采集质量。

根据本申请的一个实施例，所述多个光源单元在所述支架上形成第一光源阵列结构，所述第一光源阵列结构中不同所述光源单元的安装角度不同，每个所述光源单元的照射方向指向所述支架的球心。

根据本申请的一个实施例，所述光源单元包括：

外壳，所述外壳限定出容纳空间；

LED铜基板，所述LED铜基板位于所述容纳空间内，所述LED铜基板上设有多个LED灯珠；

灯罩，所述灯罩设置于所述外壳的开口处，所述灯罩设有多个灯孔，所述灯孔与所述LED灯珠一一对应。

根据本申请的一个实施例，沿所述LED铜基板至所述灯罩的方向依次设置有透镜模块和光学玻璃模块，所述透镜模块包括多个透镜，所述光学玻璃模块包括多个光学玻璃，所述透镜与所述LED灯珠一一对应，所述光学玻璃与所述LED灯珠一一对应。

根据本申请的一个实施例，所述LED铜基板远离所述灯罩的一侧设有电路板和航插，所述LED铜基板与所述电路板电连接，所述电路板通过所述航插与所述控制器电连接。

根据本申请的一个实施例，沿所述LED铜基板至所述电路板的方向依次设有散热器和防护板。

根据本申请的一个实施例，所述散热器靠近所述电路板的一侧设有风扇。

根据本申请的一个实施例，所述多个面光源在所述支架上形成第二光源阵列结构，所述第二光源阵列结构中不同所述面光源的安装角度不同，每个所述面光源的照射方向指向所述支架的球心。

根据本申请的一个实施例，所述多个图像采集单元在所述支架上形成图像采集单元阵列结构，所述图像采集单元阵列结构中不同所述图像采集单元的安装角度不同，每个所述图像采集单元的拍摄方向指向所述支架的球心。

第二方面，本申请提供了一种三维重建系统，该系统包括：

如第一方面所述的图像采集系统。

根据本申请的三维重建系统，通过在球形的支架上均匀布置多个光源单元、多个面光源以及多个图像采集单元，采集对象位于支架的球心，面光源和光源单元的照射范围和照射强度可以互补，保证图像采集时的光照强度和光照均匀性，多个图像采集单元可以全方位进行拍摄，有效提高图像采集质量。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施例提供的图像采集系统的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的光源单元的爆炸示意图；

图3是本申请实施例提供的LED铜基板的结构示意图。

附图标记：

支架100，光源单元200，外壳210，LED铜基板220，LED灯珠221，灯罩230，透镜模块241，光学玻璃模块242，电路板251，航插252，散热器260，防护板270，风扇280，数码管290，面光源300，图像采集单元400，控制器500。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考图1-图3描述根据本申请实施例的图像采集系统和三维重建系统。

本申请实施例的图像采集系统可以为三维重建系统中的组件，为三维重建系统提供图像采集功能。

如图1所示，图像采集系统可以包括：支架100、多个光源单元200、多个面光源300、多个图像采集单元400和控制器500。

其中，支架100呈球形，支架100的球心用于设置图像采集系统的采集对象。

多个光源单元200均匀布置于支架100，多个面光源300均匀布置于支架100，面光源300和光源单元200的布置位置不同。

在该实施例中，面光源300和光源单元200的布置位置不同，即面光源300和光源单元200的位置不会重叠，面光源300和光源单元200的照射范围和照射强度可以互补，使得图像采集系统进行图像采集时光照均匀。

需要说明的是，光源单元200和面光源300类型不同，光源单元200可以为条状光源、点光源等。

在该实施例中，图像采集系统用于人脸三维重建时，光源单元200可以通过频闪方式对采集对象进行补光，球形的支架100均匀设置的多个面光源300可以改善光源单元200照射到采集对象引起的不适，提升采集对象的体验舒适感。

多个图像采集单元400均匀布置于支架100，图像采集单元400用于拍摄图像，图像采集单元400可以为相机。

在该实施例中，可以根据三维重建的需求，选择不同种类的多个图像采集单元400均匀布置于支架100。

例如，支架100上可以均匀布置有多个RGB相机和多个深度相机。

图像采集系统的控制器500分别与多个光源单元200、多个面光源300以及多个图像采集单元400电连接，控制器500可以控制多个光源单元200和多个面光源300发光，调节多个光源单元200和多个面光源300的发光时间和放光强度，控制器500还可以控制多个图像采集单元400对采集对象进行拍摄，获取多个图像采集单元400拍摄的图像信息。

可以理解的是，控制器500还可以外接计算机，通过计算机可以对图像信息进行处理。

在实际执行中，可以将三维重建系统执行三维重建任务的采集对象放置在支架100的球心，通过支架100上的多个光源单元200和多个面光源300对采集对象进行补光，通过多个图像采集单元400拍摄采集对象全方位的图像，以供三维重建系统进行三维重建。

例如，采集对象为人脸，人脸位于支架100的球心，通过支架100上的多个光源单元200和多个面光源300对人脸进行补光，通过多个图像采集单元400拍摄人脸全方位的图像，进行人脸三维重建。

根据本申请实施例提供的图像采集系统，通过在球形的支架100上均匀布置多个光源单元200、多个面光源300以及多个图像采集单元400，采集对象位于支架100的球心，面光源300和光源单元200的照射范围和照射强度可以互补，保证图像采集时的光照强度和光照均匀性，多个图像采集单元400可以全方位进行拍摄，有效提高图像采集质量。

在一些实施例中，多个光源单元200在支架100上形成第一光源阵列结构，第一光源阵列结构中不同光源单元200的安装角度不同，每个光源单元200的照射方向指向支架100的球心。

在第一光源阵列结构中包括排成行和列的光源单元200，每行光源单元200以及每列光源单元200之间的位置间距可以根据光源单元200的光照强度、光照范围等参数进行设置。

在该实施例中，第一光源阵列结构中不同光源单元200的安装角度不同，每个光源单元200的照射方向指向支架100的球心，多个光源单元200均指向支架100的球心，对位于球形的采集对象进行补光，提高图像采集系统的补光效果。

下面介绍一种具体的光源单元200。

如图2所示，光源单元200可以包括散热器260、风扇280、LED铜基板220、透镜模块241、光学玻璃模块242、灯罩230、数码管290、电路板251、航插252、防护板270和外壳210等部件。

外壳210限定出容纳空间，LED铜基板220、散热器260、风扇280、透镜模块241、光学玻璃模块242、数码管290、电路板251、航插252和防护板270等部件位于容纳空间，灯罩230设置于外壳210的开口处。

其中，数码管290可以显示光源单元200的编号(ID)，图像采集系统包括多个光源单元200，每个光源单元200具有对应的编号。

数码管290显示编号的位数可以根据图像采集系统的光源单元200数量进行调整，例如，图像采集系统包括156个光源单元200，数码管290可以显示从001-156的三位数编号。

在实际执行中，数码管290在三维重建系统调试或维修阶段显示编号，便于调试或维修，在图像采集阶段不显示编号，保证光源单元200的补光不受影响。如图3所示，LED铜基板220上设有多个LED灯珠221，灯罩230设有多个灯孔，灯孔与LED灯珠221一一对应。

在该实施例中，LED铜基板220上的多个LED灯珠221均可发光，通过多个LED灯珠221，让光源单元200提供较宽的光照范围和较强的光照强度。

在一些实施例中，沿LED铜基板220至灯罩230的方向依次设置有透镜模块241和光学玻璃模块242，透镜模块241包括多个透镜，光学玻璃模块242包括多个光学玻璃，透镜与LED灯珠221一一对应，光学玻璃与LED灯珠221一一对应。

在该实施例中，LED铜基板220上的多个LED灯珠221发出的光线，依次通过透镜模块241和光学玻璃模块242，再从灯罩230的多个灯孔中射出。

在实际执行中，可以调整透镜模块241和光学玻璃模块242，使光源单元200可以发出满足使用要求的光线。

在一些实施例中，LED铜基板220远离灯罩230的一侧设有电路板251和航插252，LED铜基板220与电路板251电连接，电路板251通过航插252与控制器500电连接。

航插252是电路板251和控制器500之间的连接器，电路板251可以控制LED铜基板220上LED灯珠221亮起或熄灭。

在一些实施例中，沿LED铜基板220至电路板251的方向依次设有散热器260和防护板270。

可以理解的是，LED铜基板220上的LED灯珠221亮起发射光线时，会产生热量，沿LED铜基板220至电路板251的方向设置散热器260，既不影响LED灯珠221的光线路径，也可以对LED铜基板220或电路板251进行散热，保证光源单元200的稳定运行。

在散热器260和电路板251之间设置防护板270，防护板270可以隔绝电路板251与外部的部件，起到保护电路板251的作用。

在一些实施例中，散热器260靠近电路板251的一侧设有风扇280。

在该实施例中，风扇280可以对电路板251或LED铜基板220进行散热，保证光源单元200的稳定运行。

在一些实施例中，多个面光源300在支架100上形成第二光源阵列结构，第二光源阵列结构中不同面光源300的安装角度不同，每个面光源300的照射方向指向支架100的球心。

在第二光源阵列结构中包括排成行和列的面光源300，每行面光源300以及每列面光源300之间的位置间距可以根据面光源300的光照强度、光照范围等参数进行设置。

在该实施例中，第二光源阵列结构中不同面光源300的安装角度不同，每个面光源300的照射方向指向支架100的球心，多个面光源300均指向支架100的球心，对位于球形的采集对象进行补光，提高图像采集系统的补光效果。

在一些实施例中，多个图像采集单元400在支架100上形成图像采集单元阵列结构，图像采集单元阵列结构中不同图像采集单元400的安装角度不同，每个图像采集单元400的拍摄方向指向支架100的球心。

图像采集单元阵列结构中包括排成行和列的图像采集单元400，可以根据图像采集单元400采集图像信息的种类、范围，对图像采集单元400的布置位置进行调整。

在该实施例中，图像采集单元阵列结构中不同图像采集单元400的安装角度不同，每个图像采集单元400的拍摄方向指向支架100的球心，多个图像采集单元400均指向支架100的球心，对位于球形的采集对象进行拍摄，全方位拍摄采集对象的图像信息。

本申请实施例的图像采集系统将若干光源单元200、若干面光源300和若干图像采集单元400均匀安装于球形的支架100上，组成第一光源阵列结构、第二光源阵列结构和图像采集单元阵列结构，通过不同的角度在同样的半径指向球心被拍摄的物体，保证被拍摄采集对象的均匀照明。

本申请实施例还提供一种三维重建系统，该三维重建系统包括如上述的图像采集系统。

三维重建系统的采集对象可以为人脸，进行人脸三维重建。

例如，人脸位于支架100的球心，通过支架100上的多个光源单元200和多个面光源300对人脸进行补光，通过多个图像采集单元400拍摄人脸全方位的图像，进行人脸三维重建。

根据本申请实施例提供的三维重建系统，通过在球形的支架100上均匀布置多个光源单元200、多个面光源300以及多个图像采集单元400，采集对象位于支架100的球心，面光源300和光源单元200的照射范围和照射强度可以互补，保证图像采集时的光照强度和光照均匀性，多个图像采集单元400可以全方位进行拍摄，有效提高图像采集质量。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不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，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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申请的限制。

在本申请的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。

在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

在本申请的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种图像采集系统，其特征在于，包括：

支架，所述支架呈球形，所述支架的球心用于设置图像采集系统的采集对象；

多个光源单元，所述多个光源单元均匀布置于所述支架；

多个面光源，所述多个面光源均匀布置于所述支架，所述面光源和所述光源单元的布置位置不同；

多个图像采集单元，所述多个图像采集单元均匀布置于所述支架；

控制器，所述控制器分别与所述多个光源单元、所述多个面光源以及所述多个图像采集单元电连接。

2.根据权利要求1所述的图像采集系统，其特征在于，所述多个光源单元在所述支架上形成第一光源阵列结构，所述第一光源阵列结构中不同所述光源单元的安装角度不同，每个所述光源单元的照射方向指向所述支架的球心。

3.根据权利要求1所述的图像采集系统，其特征在于，所述光源单元包括：

外壳，所述外壳限定出容纳空间；

LED铜基板，所述LED铜基板位于所述容纳空间内，所述LED铜基板上设有多个LED灯珠；

灯罩，所述灯罩设置于所述外壳的开口处，所述灯罩设有多个灯孔，所述灯孔与所述LED灯珠一一对应。

4.根据权利要求3所述的图像采集系统，其特征在于，沿所述LED铜基板至所述灯罩的方向依次设置有透镜模块和光学玻璃模块，所述透镜模块包括多个透镜，所述光学玻璃模块包括多个光学玻璃，所述透镜与所述LED灯珠一一对应，所述光学玻璃与所述LED灯珠一一对应。

5.根据权利要求3所述的图像采集系统，其特征在于，所述LED铜基板远离所述灯罩的一侧设有电路板和航插，所述LED铜基板与所述电路板电连接，所述电路板通过所述航插与所述控制器电连接。

6.根据权利要求5所述的图像采集系统，其特征在于，沿所述LED铜基板至所述电路板的方向依次设有散热器和防护板。

7.根据权利要求6所述的图像采集系统，其特征在于，所述散热器靠近所述电路板的一侧设有风扇。

8.根据权利要求1-7任一项所述的图像采集系统，其特征在于，所述多个面光源在所述支架上形成第二光源阵列结构，所述第二光源阵列结构中不同所述面光源的安装角度不同，每个所述面光源的照射方向指向所述支架的球心。

9.根据权利要求1-7任一项所述的图像采集系统，其特征在于，所述多个图像采集单元在所述支架上形成图像采集单元阵列结构，所述图像采集单元阵列结构中不同所述图像采集单元的安装角度不同，每个所述图像采集单元的拍摄方向指向所述支架的球心。

10.一种三维重建系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-9任一项所述的图像采集系统。