一种分光图像采集系统的制作方法

1.本发明涉及摄像技术领域，特别涉及一种分光图像采集系统。


背景技术：

2.在利用图像进行三维建模时，一般会通过相机多角度拍摄被扫描物体，利用拍摄下来的相片导入相关的图像建模软件，计算生成三维模型和纹理贴图。
3.图像采集的过程受到光照环境影响大，被扫描物体表面的高光反射和镜面反射会干扰物体的漫反射表面信息还原，导致纹理贴图采集失真，即被扫描物体的贴图存在不受光照角度变化和观看角度变化的假反射光，其原因是漫反射纹理和高光纹理、镜面反射纹理没法分离所导致的。以往可以在相机上增加偏振镜，利用偏振镜片过滤反射光，虽然分离了反射光信息，但是会导致不可以准确还原被扫描物体的镜面反射和高光反射材质纹理特性，从而影响图像三维建模的准确性，主要表现为物体表面细节丢失，三维模型表面变形。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种分光图像采集系统，能够获取物体同一表面多个不同特性的图像，以提高图像三维建模的准确性。根据本发明的第一方面实施例的一种分光图像采集系统，包括：支架；分光组件，设置在所述支架上，所述分光组件包括第一分光端以及第二分光端；第一摄像部件以及第二摄像部件，所述第一摄像部件和所述第二摄像部件设置在所述支架上，并且所述第一摄像部件朝向所述第一分光端，所述第二摄像部件朝向所述第二分光端，所述第一摄像部件和所述第二摄像部件中至少一个的摄像头前方可拆卸地设置有偏振镜片；同步控制模块，分别与所述第一摄像部件以及所述第二摄像部件电连接。
5.根据本发明实施例的一种分光图像采集系统，至少具有如下有益效果：
6.本发明分光图像采集系统，在采集物体的表面图像时，表面图像的反射光线射入分光组件，经过分光组件的半透光半反射特性，可以将表面图像的反射光线分流至第一分光端以及第二分光端射出，并且分别由第一摄像部件和第二摄像部件获取，用户可以根据实际需求，在第一摄像部件和第二摄像部件中至少一个的摄像头前方设置有偏振镜片，由于偏振镜片与第一摄像部件和第二摄像部件均可拆卸，可以随意拆卸变换，第一摄像部件和第二摄像部件获取的图像特性不同，例如，采集被拍摄物体的漫反射纹理和高光纹理、反射纹理等不同特性的图像，同时，同步控制模块控制第一摄像部件和第二摄像部件同时拍摄，从而能够同步曝光拍摄图像，在图像三维建模处理中提高精确度和纹理细节还原的效果。
7.根据本发明的一些实施例，所述分光组件包括分光镜片，所述第一分光端为所述分光镜片的透光面，所述第二分光端为所述分光镜片的反光面。
8.根据本发明的一些实施例，所述分光组件还包括分光偏转调节机构，所述分光偏移调节机构设置在所述支架上，所述分光偏移调节机构与所述分光镜片连接以能够调节分
光镜片的偏转角度。
9.根据本发明的一些实施例，还包括第一云台组件和第二云台组件，所述第一云台组件和第二云台组件设置在所述支架上，所述第一摄像部件设置在所述第一云台组件上，所述第二摄像部件设置在所述第二云台组件上。
10.根据本发明的一些实施例，所述支架包括横架以及设置在所述横架上的立架，所述第一云台组件活动设置在所述横架上，所述第二云台组件活动设置在所述立架上，所述分光组件设置在所述横架和所述立架的连接位置处。
11.根据本发明的一些实施例，所述第一云台组件包括第一前后平移机构以及能够安置所述第一摄像部件的第一安装台，所述第一前后平移机构分别与所述横架以及所述第一安装台连接以能够使得所述第一安装台靠近或远离所述分光组件；所述第二云台组件包括第二前后平移机构以及能够安置所述第二摄像部件的第二安装台，所述第二前后平移机构分别与所述立架以及所述第二安装台连接以能够使得所述第二安装台靠近或远离所述分光组件。
12.根据本发明的一些实施例，所述第一云台组件包括第一左右平移机构以及能够安置所述第一摄像部件的第一安装台，所述第一左右平移机构分别与所述横架以及所述第一安装台连接以能够使得所述第一安装台相对于朝所述分光组件的方向左右平移；所述第二云台组件包括第二左右平移机构以及能够安置所述第二摄像部件的第二安装台，所述第二左右平移机构分别与所述立架以及所述第二安装台连接以能够使得所述第二安装台相对于朝所述分光组件的方向左右平移。
13.根据本发明的一些实施例，所述第一云台组件包括第一偏转机构以及能够安置所述第一摄像部件的第一安装台，所述第一偏转机构分别与所述横架以及所述第一安装台连接以能够调节所述第一安装台朝向所述分光组件的角度；所述第二云台组件包括第二偏转机构以及能够安置所述第二摄像部件的第二安装台，所述第二偏转机构分别与所述立架以及所述第二安装台连接以能够调节所述第二安装台朝向所述分光组件的角度。
14.根据本发明的一些实施例，所述第一云台组件包括第一偏转机构、第一左右平移机构、第一前后平移机构以及能够安置所述第一摄像部件的第一安装台，所述第一左右平移机构与所述第一安装台连接以能够使得所述第一安装台相对于朝所述分光组件的方向左右平移，所述第一前后平移机构与所述第一左右平移机构连接以能够使得所述第一安装台靠近或远离所述分光组件，所述第一偏转机构设置在所述横架上，所述第一偏转机构与所述第一前后平移机构连接以能够调节所述第一安装台朝向所述分光组件的角度；所述第二云台组件包括第二偏转机构、第二左右平移机构、第二前后平移机构以及能够安置所述第二摄像部件的第二安装台，所述第二左右平移机构与所述第二安装台连接以能够使得所述第二安装台相对于朝所述分光组件的方向左右平移，所述第二前后平移机构与所述第二左右平移机构连接以能够使得所述第二安装台靠近或远离所述分光组件，所述第二偏转机构设置在所述立架上，所述第二偏转机构与所述第二前后平移机构连接以能够调节所述第二安装台朝向所述分光组件的角度。
15.根据本发明的一些实施例，还包括同步控制模块，所述同步控制模块分别与所述第一摄像部件以及所述第二摄像部件电连接。
16.根据本发明的一些实施例，所述同步控制模块分别与所述第一云台组件和所述第
二云台组件电连接以分别控制所述第一云台组件和所述第二云台组件运行。
17.本发明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，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
18.本发明的上述和/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：
19.图1为本发明分光图像采集系统其中一种实施例的正视图；
20.图2为本发明分光图像采集系统其中一种实施例的侧视图；
21.图3为本发明分光图像采集系统其中一种实施例的第一云台组件的结构示意图；
22.图4为本发明分光图像采集系统其中一种实施例的第二云台组件的结构示意图。
23.附图标记：
24.支架100、横架110、立架120、分光组件200、分光偏转调节机构210、分光镜片220、第一摄像部件300、第二摄像部件400、偏振镜片500、第一云台组件600、第一偏转机构610、第一左右平移机构620、第一前后平移机构630、第一安装台640、第二云台组件700、第二偏转机构710、第二左右平移机构720、第二前后平移机构730、第二安装台740。
具体实施方式
25.下面详细描述本发明的实施例，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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
26.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。
27.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
28.本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.如图1
‑
4所示，根据本发明的第一方面实施例的一种分光图像采集系统，包括支架100、分光组件200、第一摄像部件300、第二摄像部件400以及同步控制模块，分光组件200设置在支架100上，分光组件200包括第一分光端以及第二分光端，第一摄像部件300和第二摄像部件400设置在支架100上，并且第一摄像部件300朝向第一分光端，第二摄像部件400朝
向第二分光端，第一摄像部件300和第二摄像部件400中至少一个的摄像头前方可拆卸地设置有偏振镜片500，同步控制模块分别与第一摄像部件300以及第二摄像部件400电连接。
30.在本发明的一些实施例中，第一摄像部件300和第二摄像部件400可以在常规的相机中选用，偏振镜片500可以只设置在第一摄像部件300的前方，或者只设置在第二摄像部件400的前方，或者第一摄像部件300的前方和第二摄像部件400的前方均设置有偏振镜片500，但是两种偏振镜片500形成不同图像特性，具体地，偏振镜片500可以通过螺纹结构、卡接结构或者磁吸结构设置在第一摄像部件300或第二摄像部件400上。
31.具体地，第一摄像部件300和第二摄像部件400可以通过usb或者其他类型的传输线与同步控制模块(图中未视出)的端口连接，同步控制模块可以由mcu或者cpu及外围电路构成，可以同时向第一摄像部件300以及第二摄像部件400输出拍摄信号。
32.本发明分光图像采集系统，在采集物体的表面图像时，表面图像的反射光线射入分光组件200，经过分光组件200的半透光半反射特性，可以将表面图像的反射光线分流至第一分光端以及第二分光端射出，并且分别由第一摄像部件300和第二摄像部件400获取，用户可以根据实际需求，在第一摄像部件300和第二摄像部件400中至少一个的摄像头前方设置有偏振镜片500，由于偏振镜片500与第一摄像部件300和第二摄像部件400均可拆卸，可以随意拆卸变换，第一摄像部件300和第二摄像部件400获取的图像特性不同，例如，采集被拍摄物体的漫反射纹理和高光纹理、反射纹理等不同特性的图像，同时，同步控制模块控制第一摄像部件300和第二摄像部件400同时拍摄，从而能够同步曝光拍摄图像，在图像三维建模处理中提高精确度和纹理细节还原的效果。
33.在本发明的一些实施例中，分光组件200包括分光镜片220，第一分光端为分光镜片220的透光面，第二分光端为分光镜片220的反光面，分光镜片220的反光面倾斜朝向物体的表面，物体表面的反射光线经分光镜片220的处理，部分光线经反光面反射射入第二摄像部件400，部分光线穿过透光面后射入第一摄像部件300，结构简单。
34.在本发明的一些实施例中，还可以在一光路壳体内设置有振镜，分发出多路光线，从而被不同的摄像部件采集。
35.在本发明的一些实施例中，如图1所示，分光组件200还包括分光偏转调节机构210，分光偏移调节机构设置在支架100上，分光偏移调节机构与分光镜片220连接以能够调节分光镜片220的偏转角度，一般来讲，分光镜片220分别与第一摄像部件300、第二摄像部件400的光轴夹角一般都为45
°
，而第一摄像部件300的光轴和第二摄像部件400的光轴的夹角一般为90
°
，从而使得第一摄像部件300、第二摄像部件400采集的物体表面的图像位置基本一致，而实际操作中，则可以微调分光镜片220的偏转角度来满足使用需求。
36.具体地，分光偏转调节机构210可以包括转轴以及紧固螺母，转轴设置在支架100上，分光镜片220与转轴连接以能够转动调节偏转角度，紧固螺母可以设置在转轴与支架100之间，旋紧转轴上的紧固螺母使得其与支架100抵接，从而可以锁止分光镜片220的偏转角度，而松开紧固螺母则可以调节分光镜片220的偏转角度。
37.在本发明的一些实施例中，如图1、2所示，还包括第一云台组件600和第二云台组件700，第一云台组件600和第二云台组件700设置在支架100上，第一摄像部件300设置在第一云台组件600上，第二摄像部件400设置在第二云台组件700上。
38.利用第一云台组件600和第二云台组件700，可以分别对第一摄像部件300和第二
摄像部件400进行固定，使得拍摄更加精准。
39.在本发明的一些实施例中，如图1、2所示，支架100包括横架110以及设置在横架110上的立架120，第一云台组件600活动设置在横架110上，第二云台组件700活动设置在立架120上，分光组件200设置在横架110和立架120的连接位置处。
40.具体地，第一云台组件600设置在横架110的一端，并且沿水平方向朝向分光组件200，第二云台组件700设置在立架120的一端，并且沿竖直方向朝向分光组件200，并且活动设置的方式可以微调第一摄像部件300和第二摄像部件400的位置，从而使得接收的图像更加精准。
41.在本发明的一些实施例中，第一云台组件600和第二云台组件700也可以设置在同一水平面上，并且两者光轴的夹角呈直角。
42.根据本发明的一些实施例，第一云台组件600包括第一前后平移机构630以及能够安置第一摄像部件300的第一安装台640，第一前后平移机构630分别与横架110以及第一安装台640连接以能够使得第一安装台640靠近或远离分光组件200；第二云台组件700包括第二前后平移机构730以及能够安置第二摄像部件400的第二安装台740，第二前后平移机构730分别与立架120以及第二安装台740连接以能够使得第二安装台740靠近或远离分光组件200，通过分别调节第一摄像部件300和第二摄像部件400靠近或者远离分光组件200，可以调节获取图像的清晰度，使得后期图像建模更加精准。
43.在本发明的一些实施例中，第一云台组件600包括第一左右平移机构620以及能够安置第一摄像部件300的第一安装台640，第一左右平移机构620分别与横架110以及第一安装台640连接以能够使得第一安装台640相对于朝分光组件200的方向左右平移；第二云台组件700包括第二左右平移机构720以及能够安置第二摄像部件400的第二安装台740，第二左右平移机构720分别与立架120以及第二安装台740连接以能够使得第二安装台740相对于朝分光组件200的方向左右平移，通过分别微调第一摄像部件300和第二摄像部件400相对于朝分光组件200的方向左右平移，从而可以微调物体上被获取图像的位置。
44.在本发明的一些实施例中，第一云台组件600包括第一偏转机构610以及能够安置第一摄像部件300的第一安装台640，第一偏转机构610分别与横架110以及第一安装台640连接以能够调节第一安装台640朝向分光组件200的角度；第二云台组件700包括第二偏转机构710以及能够安置第二摄像部件400的第二安装台740，第二偏转机构710分别与立架120以及第二安装台740连接以能够调节第二安装台740朝向分光组件200的角度，从而能够分别微调第一摄像部件300和第二摄像部件400朝向分光组件200的角度，精准地获取图像信息。
45.在本发明的一些实施例中，如图1、3、4所示，第一云台组件600包括第一偏转机构610、第一左右平移机构620、第一前后平移机构630以及能够安置第一摄像部件300的第一安装台640，第一左右平移机构620与第一安装台640连接以能够使得第一安装台640相对于朝分光组件200的方向左右平移，第一前后平移机构630与第一左右平移机构620连接以能够使得第一安装台640靠近或远离分光组件200，第一偏转机构610设置在横架110上，第一偏转机构610与第一前后平移机构630连接以能够调节第一安装台640朝向分光组件200的角度；第二云台组件700包括第二偏转机构710、第二左右平移机构720、第二前后平移机构730以及能够安置第二摄像部件400的第二安装台740，第二左右平移机构720与第二安装台
740连接以能够使得第二安装台740相对于朝分光组件200的方向左右平移，第二前后平移机构730与第二左右平移机构720连接以能够使得第二安装台740靠近或远离分光组件200，第二偏转机构710设置在立架120上，第二偏转机构710与第二前后平移机构730连接以能够调节第二安装台740朝向分光组件200的角度。
46.具体地，第一偏转机构610可以包括第一转轴以及第一支撑座(图中未视出)，第一转轴转动穿设在横架110上，从而可以使得第一支撑座转动偏移，第一前后平移机构630包括第一齿轮组、与第一齿轮组啮合的第一齿条以及第二支撑座(图中未视出)，第一齿轮组设置在第一支撑座上，第一齿条设置在第二支撑座上，第一齿条沿第一云台组件600至分光组件200的方向设置，从而转动第一齿轮组，可以带动第二支撑座相对于第一支撑座前后移动，第一左右平移机构620包括第一螺栓(图中未视出)，第一螺栓横向通过螺纹穿设在第二支撑座上，第一安装台640与第一螺栓的螺杆端部转动连接，第一螺栓转动时，可以相对于第二支撑座左右移动，从而带动第一安装台640相对于第二支撑座左右移动。
47.第二云台组件700也可以采用与第一云台组件600类似的结构，第二偏转机构710可以包括第二转轴以及第三支撑座(图中未视出)，第二转轴转动穿设在立架120上，从而可以使得第二支撑座转动偏移，第二前后平移机构730包括第二齿轮组、与第二齿轮组啮合的第二齿条以及第四支撑座(图中未视出)，第二齿轮组设置在第三支撑座上，第二齿条设置在第四支撑座上，第二齿条沿第二云台组件700至分光组件200的方向设置，从而转动第二齿轮组，可以带动第四支撑座相对于第三支撑座前后移动，第二左右平移机构720包括第二螺栓(图中未视出)，第二螺栓横向通过螺纹穿设在第四支撑座上，第二安装台740与第二螺栓的螺杆端部转动连接，第二螺栓转动时，可以相对于第四支撑座左右移动，从而带动第二安装台740相对于第四支撑座左右移动。
48.需要说明的是，一般情况下，第一摄像部件300和第二摄像部件400采集的物体表面的图像位置基本一致，因此，第一安装台640靠近或远离分光组件200和第二安装台740靠近或远离分光组件200的距离基本一致，左右平移的位置以及朝向分光组件200的角度也需基本一致，通过对第一偏转机构610、第一左右平移机构620等部件的微调，能够达到以上目的，提高图像采集的质量。
49.在实际操作中，通过本设计可以获得更准确的三维模型和纹理贴图，具体表现如下：
50.利用分光方式双机同角同步度采集图像，针对第一摄像部件300以及第二摄像部件400同角度同步进行曝光拍摄，把第一摄像部件300以及第二摄像部件400夹角成90
°
对角地设置在支架100上，分光镜片220分别与第一摄像部件300以及第二摄像部件400成45
°
夹角，第一摄像部件300以及第二摄像部件400各自接收通过分光镜片220反射或者透射过来的光线，从而实现同角度图像采集的功能需求。
51.另外，能够实现漫反射光和高光、镜面反射光图层通道独立分离，为第一摄像部件300和/或第二摄像部件400安装偏振镜片500，通过调整偏振镜片500的角度过滤被拍物体的反射的高光或者镜面反射。在同步同角度拍摄的相片中，安装偏振镜片500的第一摄像部件300或第二摄像部件400获取的相片过滤了大部分的高光和反射光，所以获得了漫反射图像，该图像可以用作图像建模和漫反射纹理制作的首选图像。利用后期图像处理软件计算第一摄像部件300和第二摄像部件400同步同角度拍摄的两组相片的信息，获得图像的高光
和反射光通道以及漫反射通道，该通道可以用于还原被拍摄物体材质的高光反射范围和反射强度以及镜面反射强度的重要参数。
52.本设计还可以对高动态图像采集，解决被扫描物体暗部纹理失真。具体地，为第一摄像部件300或第二摄像部件400中的一台安装偏振镜片500，通过旋转偏振镜角度过滤被拍摄物体的高光和反射光，利用这种方式拍摄的图片作为建模的主要图片。在这个基础上把第一摄像部件300或第二摄像部件400调节成上下2档
‑
3档的包围曝光。把每一组包围曝光获取的三张相片在后期合成为高动态图像，确保被拍摄物体的暗部有足够的纹理细节，避免图像出现过多的噪点。针对还原被拍摄物体暗部细节的高动态图像拍摄解决了以往一般图像建模拍照遇到的暗部曝光不足，没法还原模型暗部纹理贴图细节的问题。
53.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
54.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明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，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。