一种集中式多镜头光度立体摄像装置的制作方法

本实用新型涉及摄像装置领域，尤其是一种集中式多镜头光度立体摄像装置。

背景技术：

随着如相机（如卡片相机、单反、运动相机、摄像机等）、手机、平板电脑、笔记本、可穿戴设备等具有照相功能的智能移动终端的普及，基于智能移动终端的应用也越来越多。然而大部分具有照相功能的智能移动终端，只能拍摄二维图像，而不具备三维扫描、三维成像等功能，无法在拍照的同时记录目标对象的立体信息，以用于更丰富、有趣、便捷的应用中。

为获取三维效果，也有人提出利用软件技术对二维图像进行处理，以在二维图像上生成三维效果。但这种处理方法获得的三维效果不佳。还有依赖硬件设备的三维成像技术，如结构光技术、飞行时间TOF技术、双目视觉技术、光度立体视觉技术等，其中，结构光技术、TOF技术的硬件成本高、模组体积大，并不适用于智能移动终端，而双目视觉技术对环境的要求较高，特别是在阴暗环境下，其成像效果不佳。

传统的光度立体视觉技术由于需要在多个时间点分别采集同一目标在多个或不同的光源照射下的图像，需要采集多帧图像信息以进行三维重建，并且难以对运动目标或表面处于柔性变化中的目标进行三维重建。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种集中式多镜头光度立体摄像装置。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种集中式多镜头光度立体摄像装置，主要包括：至少一个设置在所述摄像装置上的用于采集目标对象反射的第一波段光的第一镜头模块；多个用于采集所述目标对象反射的第二波段光的并设置在所述摄像装置上的第二镜头模块；多个用于发射所述第二波段光以照射所述目标对象的点光源，并且用于使被照射所述第二波段光的所述目标对象上具有多种明暗信息的多个所述点光源设置在所述摄像装置上；与多个所述点光源电性连接并用于控制所述点光源的光源驱动模块；以及，用于分别与所述第一镜头模块、所述第二镜头模块和所述光源驱动模块连接通信的图像处理模块。

其中，所述第一镜头模块与所述第二镜头模块集中设置在所述摄像装置上，多个所述点光源分布设置在所述摄像装置上。所述图像处理模块的图像采集端分别与第一镜头模块和第二镜头模块连接，其光控端通过光源驱动模块与光源模块连接。

进一步的，本实用新型中，多个所述点光源中包括波长为λ₁的A类点光源、波长为λ₂的B类点光源和波长为λ₃的C类点光源，且λ₁＞λ₂＞λ₃。

优选的，本实用新型中，多个所述第二镜头模块中包括工作波段为F₁的A类镜头模块、工作波段为F₂的B类镜头模块和工作波段为F₃的C类镜头模块，其中，F₁＞F₂＞F₃，λ₁∈F₁，λ₂∈F₂，λ₃∈F₃。

进一步的，本实用新型中，多个所述点光源为外接光源，并以可拆卸的方式分布设置在所述摄像装置上。

进一步的，本实用新型中，所述第一波段光的波长需大于所述第二波段光的波长。

或者，所述第一波段光的波长小于所述第二波段光的波长。

优选的，本实用新型中，所述第一波段光为可见光，相应的，所述第一镜头模块为可见光摄像头。

优选的，本实用新型中，所述第二波段光为红外光，相应的，所述第二镜头模块为红外摄像头。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1）本实用新型可为一种相机、手机、平板电脑或可穿戴设备，具有能够采集不同波段光的镜头模块，可实现在一次拍摄中采集多张包含不同明暗信息的图像，以进行三维扫描与重建。

2）本实用新型还可实现对非静止目标和表面柔性变化的目标进行三维扫描与重建。

3）当采用红外点光源时，本实用新型还能有效降低环境光的影响，实现在非暗场环境下进行基于光度立体视觉的三维扫描和重建。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本实用新型的一种摄像装置的正面示意图。

图2为本实用新型的另一种摄像装置的正面示意图。

图3为本实用新型的电路结构框图。

图中，1-A类点光源，2-B类点光源，3-C类点光源，4-A类镜头模块，5- B类镜头模块，6- C类镜头模块，7-第一镜头模块，8-壳体，9-镜头本体。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1所示，图1描述了一种集中式多镜头光度立体摄像装置，主要包括：至少一个设置在所述摄像装置上的用于采集目标对象反射的第一波段光的第一镜头模块；多个用于采集所述目标对象反射的第二波段光的并集中设置在所述摄像装置上的第二镜头模块；多个用于发射所述第二波段光以照射所述目标对象的点光源，并且用于使被照射所述第二波段光的所述目标对象上具有多种明暗信息的多个所述点光源设置在所述摄像装置上；与多个所述点光源电性连接并用于控制所述点光源的光源驱动模块；以及，用于分别与所述第一镜头模块、所述第二镜头模块和所述光源驱动模块连接通信的图像处理模块。所述图像处理模块可基于光度立体视觉原理，从第一镜头模块与第二镜头模块采集的图像中，提取不同的明暗信息，完成三维重建。

其中，至少一个所述第一镜头模块与多个所述第二镜头模块共同集中设置在所述摄像装置的壳体8上，多个所述点光源分布设置在所述摄像装置的壳体8上。如图3所示，所述图像处理模块的图像采集端分别与第一镜头模块和第二镜头模块连接，其光控端通过光源驱动模块与光源模块连接。

本实用新型提出的集中式多镜头光度立体摄像装置，可以是一种相机、单反、摄像头，也可以是手机、平板、可穿戴设备等移动电子设备，其第一镜头模块与第二镜头模块采用集中设置方式，而多个点光源采用分布设置方式，集中设置与分布设置也可理解为相对概念。多个点光源可分布设置在壳体8的边缘处，第一镜头模块与第二镜头模块可集中设置在壳体8上的一个区域中，如图2所示集中设置在壳体正面的中间区域或者设置在同一个镜头本体9上，而多个点光源分布设置在壳体正面的边缘处。一般的，点光源需与第一镜头模块和第二镜头模块共面设置，至少需要在使用状态时，点光源能与第一镜头模块和第二镜头模块处于同一可视面，如点光源可为外接光源，可以通过可拆卸的方式分布设置在所述摄像装置上，再如点光源可为设置在壳体上的一种活动部件，可以通过滑动、旋转、折叠等方式变换点光源的位置。

本实用新型中点光源采用分布设置的目的在于：实现每个点光源发出的光，能从不同角度照射到待拍摄对象上，使待拍摄对象的表面具有不同明暗效果。而至少一个第一镜头模块与多个第二镜头模块集中设置的目的在于：实现每个镜头采集的图像的角度相同或近似相同，便于后期的图像处理。

进一步的，本实用新型多个所述点光源中包括至少三种发射光的波长互不相同的点光源（需说明的是，每种点光源的数量可以更加实际需求而定），如波长为λ₁的A类点光源1、波长为λ₂的B类点光源2和波长为λ₃的C类点光源3，三种点光源的波长互不相同，如λ₁＞λ₂＞λ₃。相应的，多个所述第二镜头模块包括至少三种工作波段互不相同（优选工作波段无交集的）且属于所述第二波段的镜头模块，用于分别采集至少三种点光源的发射光，如工作波段为F₁的A类镜头模块4、工作波段为F₂的B类镜头模块5和工作波段为F₃的C类镜头模块6，其中，F₁＞F₂＞F₃，λ₁∈F₁，λ₂∈F₂，λ₃∈F₃、优选的F₁、F₂、F₃无交集且属于第二波段。

当然，多个所述点光源中，所有点光源的发射光的波长也可均相同，只是这种实施方式的工作原理与上述实施方式的工作原理不同。上述实施方式中：在一次摄像动作中，多种镜头模块能够采集到不同点光源照射在目标对象上的不同明暗信息，从而能够实现通过一次摄像操作即可完成三维重建。而该实施方式中，其外观结构可以与上述实施方式的外观结构相同，但该实施方式一般不能实现基于一次摄像动作来完成三维扫描与重建，需要控制点光源在不同时间点处于不同的工作状态（如交替性的灯亮、灯灭，控制点光源的发光强度等），通过几次摄像来获取照射在目标对象上的不同的明暗信息，才能完成基于光度立体视觉的三维重建。

一般的，在电磁波中，波长由小至大可依次包括紫外光、可见光（紫、蓝、绿、黄、橙、红）、红外光（近红外、中红外、远红外）等等。进一步的，在本实用新型中，所述第一波段光的波长可大于所述第二波段光的波长，例如当所述第一波段光为可见光时，所述第二波段光可为紫外光，相应的，所述第一镜头模块为可见光摄像头，所述第二镜头模块为紫外摄像头。所述第一波段光的波长也可以小于所述第二波段光的波长，例如当所述第一波段光为可见光时，所述第二波段光可为红外光，相应的，所述第一镜头模块为可见光摄像头，所述第二镜头模块为红外摄像头。当然，第一波段光和第二波段光也都可以是可见光，如采用特定颜色的发光二极管、RGB发光二极管等作为不同的点光源。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。