一种基于反射结构的多视角图像采集系统及其采集方法与流程

本发明属于图像采集技术领域，特别涉及一种多视角图像采集系统。

背景技术：

样品展示、教学活动、标本信息采集、图像分析等多种场合中，对于指定被测物，通常要求获取其多视角的光学图像信息。

现有技术中，如需采集被测物的多视角图像，普遍采用翻转被测物以及设备单个图像采集点结合的方式，通过定向翻转被测物，使其按照指定的方向面对图像采集设备，以便设置在该图像采集点上的图像采集设备采集到被测物对应视角的图像信息。以专利公开号为“cn110084798a”的中国专利申请文件为例，在该申请文件中公开了一种瓜果的方位检测及调整方法、装置和存储介质，其中即采用瓜果转动装置变换待测瓜果的摆放角度，使其预期角度面朝摄像装置，方便摄像装置获取到该视角下的瓜果图像。以上述定点设置图像采集系统而翻转被测物以获得多视角图像的方法应用到实际中时，需对应被测物设置夹持装置以及翻转装置，且不适用于具有较多微小结构、本身结构较为脆弱的被测物。

为采集被测物的多视角图像，现有技术中还常采用固定被测物与设置多个图像采集点结合的方式，通过变换图像采集点，获取到该图像采集点视角下的被测物图像。例如在专利公开号为“cn109978031a”的中国专利申请文件中公开的一种基于图像特征回归的多视角流形分析故障诊断方法，其中即提及：在电熔氧化镁的工业过程中利用多个摄像头从多个视角采集电熔氧化炉图像数据。

上述采用固定被测物并同时设置多个图像采集点获得多视角图像的方法在具体实施时，如仅采用一台图像采集设备，则需要多次变换采集位置，操作十分繁琐；如设置多台图像采集设备，则每一个图像采集点均对应设置采集设备，图像采集过程成本将大幅增加。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种多视角图像采集系统，该系统通过设置在外部待测物上方的图像采集器摄录外部待测物的俯视图，并进一步通过设置反射结构，将外部待测物的侧向视角光线反射，将外部待测物的侧向光线汇集到上方的图像采集器中，不仅避免使用翻转设备，还在最大程度上减少图像采集设备的数量。

本发明的另一个目的在于提供一种多视角图像采集方法，该方法通过变换棱镜的摆放位置及角度，在同一图像采集位置处获得多视角的外部待测物图像数据，方便采集、简化了图像采集流程，操作人员无需多次变换图像采集角度即可得到外部待测物多个视角的图像数据。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于反射结构的多视角图像采集系统，该采集系统包括有：

观测平台，观测平台上设置有用于放置外部待测物的观测位；

图像采集装置；

用于反射光线的反射结构；

图像采集装置的采集端与外部待测物的正面对应且形成第一图像采集光路，外部待测物的至少一个侧面与反射结构和图像采集装置的采集端依次组合形成第二图像采集光路。

进一步地，在本发明提供的技术方案中，图像采集装置为至少一个用于感受光学信号，将光学信号转化成为图像数据的图像采集器；

其中反射结构为棱镜，棱镜具有第一棱面以及第二棱面，第一棱面与第二棱面之间所夹角度的角度范围为30°～60°；

而外部待测物置于观测平台上，图像采集器对齐外部待测物设置于观测平台的上方和/或下方，棱镜放置在外部待测物的周围，保持其第一棱面贴合观测平台表面、且第二棱面面对外部待测物。

进一步地，观测平台为由光学玻璃制成的可透视平台。

进一步地，该系统还包括有用于发出光线，补充光照强度的补光灯圈，补光灯圈设置在图像采集器与外部被测物之间。

进一步地，该系统还包括有挡板，挡板设置在外部被测物背离补光灯圈的一侧。设置挡板可阻挡被测物背离补光灯圈侧的光线，为被测物提供一个均匀可靠的背景，突出前景被测物的成像效果。

本发明还提供了一种基于反射结构的多视角图像采集系统的图像采集方法，该方法为：

s1：设置至少一个图像采集点，基于该图像采集点架构图像采集系统；

s2：将图像采集器设置在外部待测物的上方和/或下方，同时摄录得到外部待测物的俯视图和/或仰视图以及对应方向的侧视图；

s3：围绕外部待测物，沿观测平面移动棱镜，得到外部待测物另一方向的对应的侧视图；

s4：重复s3直至获取得到所有预期方向的侧视图。

进一步地，s1具体为：

s11：系统从上至下依次设置第一图像采集点、第一补光灯圈、观测平台以及第一挡板；

s12：将外部待测物放置在观测平台上；

s13：将棱镜保持其第一棱面贴合观测平台表面、且第二棱面面对外部待测物状态放置在外部待测物周围。

进一步地，s2具体为：

s21：打开第一补光灯圈；

s22：将图像采集器设置在第一图像采集点处，开启图像采集器，同时摄录得到外部待测物的俯视图以及对应方向的侧视图。

进一步地，s1还包括有：

s14：撤去第一图像采集点、第一补光灯圈以及第一挡板；

s15：系统中由上至下依次设置第二挡板、观测平台、第二补光灯圈以及第二图像采集点。

进一步地，s2还包括有：

s23：打开第二补光灯圈；

s24：将图像采集器设置在第二图像采集点处，开启图像采集器，摄录得到外部待测物的仰视图。

本发明的有益效果为：

系统架构简洁：本发明提供的技术方案通过设置图像采集器获取外部待测物的图像数据，并进一步通过围绕外部待测物设置棱镜改变光线方向，使得图像采集器通过单一采集点即可获得多视角的图像数据，整个系统架构简洁。

图像采集过程操作方便、采集结果稳定可靠：在整个图像采集过程中，操作人员无需翻转外部待测物，外部待测物上的细节信息得以最大程度的保留，操作人员仅需围绕外部待测物移动棱镜即可获得外部待测物的多视角的图像数据。

附图说明

图1是具体实施方式一中所实现的基于反射结构的多视角图像采集系统的系统结构示意图。

图2是具体实施方式二中所实现的基于反射结构的多视角图像采集系统的系统结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

具体实施方式一：

请参阅图1。

在本具体实施方式中提供了一种基于反射结构的多视角图像采集系统，该采集系统包括有：

用于放置被测物x的观测平台11，该观测平台11是一个由具有一定厚度的光学玻璃制成的可透视平台；

一个用于感受光学信号，将光学信号转化成为图像数据的相机12；

该采集系统还包括有：

主截面为等腰直角三角形的棱镜13；

用于发出光线，补充光照强度的led补光灯圈；在本具体实施方式中，补光灯圈设置两个，分别为第一led补光灯圈14以及第二led补光灯圈15；

用于平衡背景光色、保持图像背景光色均匀、突出外部待测物、避免图像曝光的挡板；在本具体实施方式中，挡板设置两块，分别为第一挡板16以及第二挡板17；

外部待测物x置于观测平台11上，对齐外部待测物x设置于观测平台11的上方和下方分别设置第一图像采集点a以及第二图像采集点b，棱镜13放置在外部待测物的周围，保持其直角棱面贴合观测平台表面、且底面对外部待测物x。

采用上述系统采集外部待测物的多视角图像时，具体包括有以下步骤：

s1a：系统从上至下依次设置第一图像采集点a、第一led补光灯圈14、第二挡板17、观测平台11以及第一挡板16、第二led补光灯圈15以及第二图像采集点b；

s2a：将外部待测物x放置在观测平台11上；

s3a：将棱镜13保持其直角棱面贴合观测平台表面、且底面对外部待测物x状态放置在外部待测物x周围；

s4a：撤去第二挡板17，打开第一led补光灯圈14；

s5a：将相机12设置在第一图像采集点处，开启相机12，同时摄录得到外部待测物x的俯视图以及对应方向的侧视图；

s6a：围绕外部待测物x，沿观测平面移动棱镜13，得到外部待测物x另一方向的对应的侧视图；

s7a：重复s6直至获取得到所有预期方向的侧视图；

s8a：重新放置第二挡板17，关闭第一led补光灯圈14；撤去第一挡板16、打开第一led补光灯圈14；

s9a：将相机12设置在第二图像采集点b处，开启相机12，摄录得到外部待测物的仰视图。

具体实施方式二：

请参阅图2。

在本具体实施方式中提供一种基于反射结构的多视角图像采集系统，该采集系统包括有：

用于放置被测物的观测平台11`，该观测平台11`是一个由具有一定厚度的光学玻璃制成的可透视平台；

两个用于感受光学信号，将光学信号转化成为图像数据的相机，分别为第一相机12`和第二相机13`；

该采集系统还包括有：

主截面为等腰直角三角形的棱镜14`；

用于发出光线，补充光照强度的led补光灯圈；在本具体实施方式中，补光灯圈设置两个，分别为第一led补光灯圈15`以及第二led补光灯圈16`；

用于平衡背景光色、保持图像背景光色均匀、突出外部待测物、避免图像曝光的挡板；在本具体实施方式中，挡板设置两块，分别为第一挡板17`以及第二挡板18`；

外部待测物置于观测平台11`上，棱镜14`放置在外部待测物x的周围，保持其直角棱面贴合观测平台11`表面、且底面面对外部待测物x。

采用上述系统采集外部待测物的多视角图像时，具体包括有以下步骤：

s1b：将外部待测物x放置在观测平台上，对齐外部待测物x，在其上方设置第一图像采集点a`，在其右方设置第二图像采集点b`，在其下方设置第三图像采集点c`；

s2b：系统从上至下依次设置第一图像采集点a`、第一led补光灯圈15`、外部待测物x、观测平台11`以及第一挡板17`，上述物体保持中心对齐；与此同时，系统从左至右依次设置为：第二挡板18`、棱镜14`、外部待测物x、第二led补光灯圈16`以及第二图像采集点b`，上述物体保持中心对齐；

s3b：将第一相机12`设置在第一图像采集点a`，将第二相机12`设置在第二图像采集点；

s4b：同时打开第一led补光灯圈15`与第二led补光灯圈16`；

s5b：第一相机12`同时摄录得到外部待测物的俯视图以及对应方向的左视图；第二相机13`摄录得到外部待测物的右视图；

s6b：围绕外部待测物x，沿观测平面移动棱镜14`，将棱镜14`移动至外部待测物x的前方，将第二相机13`与棱镜14`同步移动，保持第二相机13`、外部待测物x以及棱镜14`始终处于同一直线上；

s7b：第一相机12`再次拍摄，同时摄录得到外部待测物x的俯视图以及主视图，第二相机13`摄录得到外部待测物x的后视图。

s8b：将第一相机12`设置到第三图像采集点c`，摄录得到外部待测物x的仰视图。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。