一种多角度扫描的图像采集系统及其方法与流程

1.本发明涉及图像采集技术领域，尤其涉及到一种多角度扫描的图像采集系统及其方法。


背景技术：

2.在样品展示、装饰材料效果预览、三维展示技术、油画等艺术品复制等多种应用领域中，经常需要多方向、多角度光照的图像效果，或是材质表面的纹理和立体信息。这些信息的获取一般是使用多方向或多角度图像采集得到的。
3.现有的从多个方向采集图像信息的方法，需要通过人工放置被扫描物体，在更换采集方向时，需要手工翻转并重新放置被扫描物体，效率低，放置误差大。也有使被扫描物体旋转，或图像采集设备围绕被扫描物体旋转的采集方法，这种方法对于小幅面的被扫描物体相对方便，但对于幅面很大的木纹板材等被扫描物体，需要更大的工作空间，而且每个方向上也只能采集一个角度的图像信息。还有方法使用多个图像采集设备从不同方向进行拍摄采集，这种采集方式的采样数量与采集设备的数量对应，且每个方向上只有一个采集设备，如需变化拍摄角度，就需要更多数量的图像采集设备，设备成本高。
4.因此，有必要对多方向多角度图像信息采集方法进行改善，提供一种过程简便、成本低，且能完成多方向、多角度的图像采集，获取多种图像效果的方法，以克服上述问题。因此，我们有必要对这样一种结构进行改善，以克服上述缺陷。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种多角度扫描的图像采集系统及其方法，用于解决现有图像采集效果单一，大幅面平面图像多角度信息采集不方便等问题。
6.本发明的上述技术目的是用过以下技术方案实现的：
7.一种多角度扫描的图像采集方法，包括以下步骤：
8.a1:使用平面图像采集系统，在不同光源照射组合下，经过多次扫描，获得在两个或两个以上光照角度下的图像信息；
9.a2:将多次扫描采集得到的图像与对应的光照角度建立数字化模型，得到图像数据库；
10.a3:调用图像数据库信息，通过相应运算，获得任意光照角度下的图像效果、各种反光及光泽度的图像效果和被扫描图像表面立体信息。
11.本发明的进一步设置为：所述两个或两个以上光照角度包括：
12.被扫描图像同一方向的两个或两个以上角度，以及被扫描图像前、后、左、右不同方向上的两个或两个以上角度。
13.本发明的进一步设置为：所述的多次扫描，每次扫描可以只采集一个光照角度下的图像信息，也可以同时采集多个光照角度下的图像信息。
14.本发明的进一步设置为：所述获取任意光照角度下图像效果的图像采集过程包括
以下步骤：
15.b1:在光照角度1下扫描图像，获得图像1；
16.b2:在步骤b1同一方向光照角度2下扫描图像，获得图像2；
17.b3:将图像1和图像2与对应的光照角度建立数字化模型，得到图像数据库；
18.b4:调取图像数据库信息，通过插值运算处理，模拟得到步骤b1和步骤b2所述光照方向上任意光照角度下的图像效果。
19.本发明的进一步设置为：所述获得各种反光及光泽度图像效果的图像采集过程包括：
20.c1:在被扫描图像左方和右方光照角度1光源同时照射下扫描图像，获得图像lr1；
21.c2:在被扫描图像左方和右方光照角度2光源同时照射下扫描图像，获得图像lr2；
22.c3:在被扫描图像前方和后方光照角度1光源同时照射下扫描图像，获得图像fb1；
23.c4:在被扫描图像前方和后方光照角度2光源同时照射下扫描图像，获得图像fb2；
24.c5:将上述多次扫描采集得到的图像与对应的光照方向、角度建立数字化模型，得到图像数据库；
25.c6：调用图像数据库信息，计算得到所需反光或光泽度的图像效果。
26.本发明的进一步设置为：所述获取被扫描图像表面立体信息的图像采集过程包括：
27.d1：在被扫描图像左方光照角度1下扫描图像，获得图像l1；
28.d2：在被扫描图像右方光照角度1下扫描图像，获得图像r1；
29.d3：在被扫描图像前方光照角度1下扫描图像，获得图像f1；
30.d4：在被扫描图像后方光照角度1下扫描图像，获得图像b1；
31.d5：在被扫描图像前、后、左、右各方向光照角度1光源的同时照射下扫描图像，获得图像a；
32.d6：使用包含对应方向光照产生的阴影的图像l1、图像r1、图像f1、图像b1，与不包含阴影的图像a，计算获得被扫描图像表面的立体信息，并转化为图像输出。
33.一种多角度扫描的图像采集系统，所述图像采集系统具有至少两个光源，用于提供至少两个光照角度。
34.本发明的进一步设置为：所述图像采集系统还包括光线接收器。
35.综上所述，本发明具有以下有益效果：
36.1、本发明的图像采集过程简便，结果可靠：本发明所述方法通过扫描光源方向和角度的变化，可以在被扫描图像固定不动的情况下，完成不同方向的多角度信息采集，解决了大幅面平面图像多角度信息采集时需要翻转被扫描物体带来的不便，进而避免了被扫描物体翻转移动导致的采集信息对位误差的问题。
37.2、本发明采集结果可重复利用，不依赖设备的使用：采集的结果数据保存为图像数据库，可以脱离扫描设备重复使用，根据实际需要重新计算得到所需要的各种图像效果。
附图说明
38.图1是本发明图像采集过程中光源照射组合示意图。
39.图2是本发明获取任意光照角度下的图像效果的图像采集过程示意图。
40.图3是本发明获取各种反光效果和各种光泽度的图像采集过程示意图。
41.图4是本发明获取被扫描图像表面立体信息的图像采集过程示意图。
42.图5是本发明实施例中各方向光照效果对比图。
43.图6是本发明实施例中各种反光效果对比图。
44.图7是本发明实施例中各种光泽度效果对比图。
45.图8是本发明实施例中油画原作局部及其表面立体信息转化得到的灰度图。
具体实施方式
46.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。
47.如图1至图4所示，本发明提出的一种多角度扫描的图像采集方法，包括以下步骤：
48.a1:使用平面图像采集系统，在不同光源照射组合下，经过多次扫描，获得在两个或两个以上光照角度下的图像信息；
49.a2:将多次扫描采集得到的图像与对应的光照角度建立数字化模型，得到图像数据库；
50.a3:调用图像数据库信息，通过相应运算，获得任意光照角度下的图像效果、各种反光及光泽度的图像效果和被扫描图像表面立体信息。
51.所述两个或两个以上光照角度包括：被扫描图像同一方向的两个或两个以上角度，以及被扫描图像前、后、左、右不同方向上的两个或两个以上角度。
52.所述的多次扫描，每次扫描可以只采集一个光照角度下的图像信息，也可以同时采集多个光照角度下的图像信息。
53.如图1至图4所示，所述图像采集系统具有至少两个角度光源以及光线接收器，用于提供至少两个光照角度，所述光源的位置和数量可以根据实际需要调整，图中的光源位置以及数量仅是为了便于解释说明，不应理解为对本发明的限制，光源发射处光线遇到物体时产生反射，进入到光线接收器中，不同的光源从不同角度发出，从而得到不同的图像效果。
54.所述获取任意光照角度下图像效果的图像采集过程包括以下步骤：
55.b1:在光照角度1下扫描图像，获得图像1；
56.b2:在步骤b1同一方向光照角度2下扫描图像，获得图像2；
57.b3:将图像1和图像2与对应的光照角度建立数字化模型，得到图像数据库；
58.b4:调取图像数据库信息，通过插值运算处理，模拟得到步骤b1和步骤b2所述光照方向上任意光照角度下的图像效果。
59.所述获得各种反光及光泽度图像效果的图像采集过程包括：
60.c1:在被扫描图像左方和右方光照角度1光源同时照射下扫描图像，获得图像lr1；
61.c2:在被扫描图像左方和右方光照角度2光源同时照射下扫描图像，获得图像lr2；
62.c3:在被扫描图像前方和后方光照角度1光源同时照射下扫描图像，获得图像fb1；
63.c4:在被扫描图像前方和后方光照角度2光源同时照射下扫描图像，获得图像fb2；
64.c5:将上述多次扫描采集得到的图像与对应的光照方向、角度建立数字化模型，得到图像数据库；
65.c6：调用图像数据库信息，计算得到所需反光或光泽度的图像效果。
66.所述获取被扫描图像表面立体信息的图像采集过程包括：
67.d1：在被扫描图像左方光照角度1下扫描图像，获得图像l1；
68.d2：在被扫描图像右方光照角度1下扫描图像，获得图像r1；
69.d3：在被扫描图像前方光照角度1下扫描图像，获得图像f1；
70.d4：在被扫描图像后方光照角度1下扫描图像，获得图像b1；
71.d5：在被扫描图像前、后、左、右各方向光照角度1光源的同时照射下扫描图像，获得图像a；
72.d6：使用包含对应方向光照产生的阴影的图像l1、图像r1、图像f1、图像b1，与不包含阴影的图像a，计算获得被扫描图像表面的立体信息，并转化为图像输出。
73.通过上述方法能够通过扫描光源方向和角度的变化，可以在被扫描图像固定不动的情况下，完成不同方向的多角度信息采集，采集的结果数据保存为图像数据库，可以脱离扫描设备重复使用，根据实际需要重新计算得到所需要的各种图像效果。
74.实施例1获取任意光照角度下图像效果
75.如图5所示，选取一幅地毯，将其平铺在扫描平台上，获取地毯在任意光照角度下图像效果的图像采集过程包括：
76.步骤1：在左方光照角度1下扫描图像，获得图像1；
77.步骤2：在左方光照角度2下扫描图像，获得图像2；
78.步骤3：将图像1和图像2与对应的光照角度建立数字化模型，得到图像数据库；
79.步骤4：调取图像数据库信息，如图2所示，通过插值运算处理，计算得到左方任意光照角度下的图像效果。
80.步骤5：分别使用右方、前方、后方的光源重复上述步骤1-3，得到不同方向上任意光照角度下图像效果。
81.在本实例中，所述插值运算采用的是线性插值。
82.图5为地毯在不同方向上光照效果对比。
83.实施例2获得各种反光及光泽度图像效果
84.如图6-7所示，选取一块金属装饰面板和一张钱币，将其平放在扫描平台上，获得各种反光光泽度图像效果的图像采集过程包括：
85.步骤1：在被扫描图像左方和右方光照角度1光源同时照射下扫描图像，获得图像lr1；
86.步骤2：在被扫描图像左方和右方光照角度2光源同时照射下扫描图像，获得图像lr2；
87.步骤3：在被扫描图像前方和后方光照角度1光源同时照射下扫描图像，获得图像fb1；
88.步骤4：在被扫描图像前方和后方光照角度2光源同时照射下扫描图像，获得图像fb2；
89.步骤5：将上述多次扫描采集得到的图像与对应的光照方向、角度建立数字化模型，得到图像数据库；
90.步骤6：调用图像数据库信息，如图3所示，使用图像lr1、图像lr2、图像fb1、图像
fb2计算得到所需反光或光泽度的图像效果。
91.图6为金属装饰面板不同反光效果对比。图7为钱币不同光泽度效果对比。
92.实施例3获取被扫描图像表面立体信息
93.如图8所示，选择一幅油画作品，将其平放在扫描平台上，获取油画作品表面立体信息的过程包括：
94.步骤1：在油画左方光照角度1下扫描图像，获得图像l1；
95.步骤2：在油画右方光照角度1下扫描图像，获得图像r1；
96.步骤3：在油画前方光照角度1下扫描图像，获得图像f1；
97.步骤4：在油画后方光照角度1下扫描图像，获得图像b1；
98.步骤5：在油画前、后、左、右各方向光照角度1光源的同时照射下扫描图像，获得图像a；
99.步骤6：如图4所示，因为油画表面不同高度的立体结构在同一光照角度下的阴影长度不同，使用包含对应方向光照产生的阴影的图像l1、图像r1、图像f1、图像b1，与不包含阴影的图像a，计算获得被扫描图像表面的立体信息，并转化为灰度图像。
100.图8为油画原作局部及其表面立体信息转化得到的灰度图。
101.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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设备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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”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；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
102.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。