本发明涉及全景成像技术领域，特别涉及一种全景成像装置。
背景技术：
目前，折反射全景成像装置广泛应用于机器人全景视觉导航、全景安防视频监控、空中目标探测、管路内焊缝检测等需要扩展传统相机视场角的应用中。
目前，现有的折反射全景成像装置通常包括：工业相机、镜头、曲面反射镜、壳体、玻璃管；通过合理布置工业相机、曲面反射镜光轴同轴，以实现水平360°、垂直超过180°的入射光线经曲面反射镜反射、镜头折射进入工业相机内，从而完成全景成像功能。
其中，折反射全景成像装置的成像模型完全由工业相机和曲面折反射镜的相对位置和姿态关系决定，因此以上二者的光轴同轴度和物距很大程度上影响着折反射全景成像装置的成像精度。
然而，本申请发明人发现，现有常见的折反射全景成像装置仅通过壳体和玻璃管结构的精度保证二者的光轴同轴对准，但是工业相机、折反射镜、壳体和透明玻璃锥管都不可避免存在加工和装配误差，因此会严重影响成像精度。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种全景成像装置，以解决现有的折反射全景成像装置成像精度较低的技术问题。
本发明提供一种全景成像装置，包括：装置上盖和装置底座；所述装置上盖的底侧通过调整机构连接有可竖向移动的调整上板，所述调整上板的底侧连接有调整下板，所述调整下板的底侧倒扣设置有曲面反射镜；所述装置底座上固定有可竖向移动的相机安装架，所述相机安装架上固定有可水平移动地工业相机。
实际应用时，所述装置上盖的底端边沿通过螺纹连接有上连接管，且所述上连接管设有卡槽；所述曲面反射镜的边缘设有卡环，所述卡环将所述曲面反射镜倒扣在所述调整下板的底侧，且所述卡环位于所述卡槽内。
其中，所述调整机构为调整螺杆；所述调整螺杆的底端球头楔入所述调整上板与所述调整下板之间的凹槽内，所述调整螺杆的顶端螺柱与所述装置上盖螺纹连接。
具体地，所述调整螺杆包括有三个，且三个所述调整螺杆沿周向均匀分布在所述装置上盖上。
进一步地，所述曲面反射镜能够实现二自由度旋转微调，以完成所述工业相机与所述曲面反射镜的相对姿态调整。
实际应用时，所述上连接管的底端通过锥管连接有下连接管，且所述工业相机位于所述下连接管区域处；相机罩通过螺纹与所述下连接管的顶端连接，所述相机安装架的侧面通过螺纹与所述下连接管的底端连接。
其中，所述锥管为透明玻璃锥管；所述透明玻璃锥管的顶端通过固体胶与所述上连接管的底端粘接固定，所述透明玻璃锥管的底端通过固体胶与所述下连接管的顶端粘接固定。
具体地，所述工业相机能够在三自由度平移微调，包括铅垂面的一自由度上下微调和水平面的二自由度平移微调。
进一步地，所述全景成像装置还包括：图像处理模块，所述图像处理模块用于接收由所述工业相机采集的所述曲面反射镜的图像信息。
相对于现有技术，本发明所述的全景成像装置具有以下优势：
本发明提供的全景成像装置中，包括：装置上盖和装置底座；其中，装置上盖的底侧通过调整机构连接有可竖向移动的调整上板，调整上板的底侧连接有调整下板，调整下板的底侧倒扣设置有曲面反射镜；并且，装置底座上固定有可竖向移动的相机安装架，相机安装架上固定有可水平移动地工业相机。由此分析可知，本发明提供的全景成像装置，由于曲面反射镜能够在调整下板及调整上板的带动下做二自由度旋转微调，因此能够实现曲面反射镜与工业相机的相对姿态调整；并且，由于工业相机能够在相机安装架的带动下做三自由度平移微调，因此能够实现工业相机与曲面反射镜的物距调节，从而有效提高工业相机的对焦精度，进而提升成像质量。
本发明还提供一种全景成像装置，包括：装置上盖和装置底座；所述装置上盖的底侧通过调整螺杆连接有调整上板，所述调整上板的底侧连接有调整下板；所述装置上盖的底端边沿通过螺纹连接有上连接管，且所述上连接管设有卡槽；曲面反射镜的边缘设有卡环，所述卡环将所述曲面反射镜倒扣在所述调整下板的底侧，且所述卡环位于所述卡槽内；所述上连接管的底端通过锥管连接有下连接管，且工业相机位于所述下连接管区域处、并固定在相机安装架上，所述相机安装架固定在所述装置底座上；所述相机安装架的侧面通过螺纹与所述下连接管的底端连接，相机罩通过螺纹与所述下连接管的顶端连接。
所述全景成像装置与上述全景成像装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的全景成像装置的剖面结构示意图；
图2为本发明实施例提供的全景成像装置中曲面反射镜二自由度旋转调整机构的剖面结构示意图；
图3为本发明实施例提供的全景成像装置光轴可调对准偏差测量的原理示意图；
图4为本发明实施例提供的全景成像装置光轴可调对准的控制流程示意图。
图中：1-装置上盖；2-调整机构；3-调整下板；4-曲面反射镜；5-锥管；6-下连接管；7-相机安装架；8-装置底座；9-调整上板；10-上连接管；11-卡环；12-相机罩；13-工业相机；14-图像处理模块。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，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，也可以是电气连接；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。
图1为本发明实施例提供的全景成像装置的剖面结构示意图。
如图1所示，本发明实施例提供一种全景成像装置，包括：装置上盖1和装置底座8；装置上盖1的底侧通过调整机构2连接有可竖向移动的调整上板9，调整上板9的底侧通过螺钉连接有调整下板3，调整下板3的底侧倒扣设置有曲面反射镜4；装置底座8上固定有可竖向移动的相机安装架7，相机安装架7上通过螺钉固定有可水平移动地工业相机13。
相对于现有技术，本发明实施例所述的全景成像装置具有以下优势：
本发明实施例提供的全景成像装置中，如图1所示，包括：装置上盖1和装置底座8；其中，装置上盖1的底侧通过调整机构2连接有可竖向移动的调整上板9，调整上板9的底侧通过螺钉连接有调整下板3，调整下板3的底侧倒扣设置有曲面反射镜4；并且，装置底座8上固定有可竖向移动的相机安装架7，相机安装架7上通过螺钉固定有可水平移动地工业相机13。由此分析可知，本发明实施例提供的全景成像装置，由于曲面反射镜4能够在调整下板3及调整上板9的带动下做二自由度旋转微调，因此能够实现曲面反射镜4与工业相机13的相对姿态调整；并且，由于工业相机13能够在相机安装架7的带动下做三自由度平移微调，因此能够实现工业相机13与曲面反射镜4的物距调节，从而有效提高工业相机13的对焦精度，进而提升成像质量。
图2为本发明实施例提供的全景成像装置中曲面反射镜二自由度旋转调整结构的剖面结构示意图。
实际应用时，如图1和图2所示，上述装置上盖1的底端边沿可以通过螺纹连接有上连接管10，且该上连接管10设有卡槽；上述曲面反射镜4的边缘可以设有卡环11，该卡环11通过螺钉将曲面反射镜4倒扣在调整下板3的底侧，且卡环11位于卡槽内，从而能够通过上连接管10的卡槽起到限制曲面反射镜4二自由度旋转调整上限的作用。
其中，如图1和图2所示，上述调整机构2可以为调整螺杆；具体装配时，调整螺杆的底端球头可以楔入调整上板9与调整下板3之间的凹槽内，调整螺杆的顶端螺柱可以与装置上盖1螺纹连接。
具体地，为了有效提高曲面反射镜4的调整稳定性，上述调整螺杆可以包括有三个，且三个调整螺杆沿周向均匀分布在装置上盖1上。
本发明实施例提供的全景成像装置中，如图1和图2所示，上连接管10、卡环11、调整上板9、调整下板3、调整机构2(调整螺杆)、以及装置上盖1共同构成曲面反射镜4的二自由度旋转调整结构。卡环11通过三个沿圆周均布的螺钉将曲面反射镜4倒扣在调整下板3的底侧，并通过上连接管10的卡槽限制曲面反射镜4二自由度旋转调整的上限。通过旋转三个调整螺杆的不同伸缩量，能够实现其下方的曲面反射镜4的二自由度旋转微调，从而完成工业相机13与曲面反射镜4的相对姿态调整。
实际应用时，如图1所示，上述上连接管10的底端可以通过锥管5连接有下连接管6，且工业相机13位于下连接管6区域处；具体装配时，相机罩12可以通过螺纹与下连接管6的顶端连接，相机安装架7的侧面可以通过螺纹与下连接管6的底端连接。
其中，上述锥管5可以为透明玻璃锥管；具体地，透明玻璃锥管的顶端可以通过固体胶与上连接管10的底端粘接固定，透明玻璃锥管的底端可以通过固体胶与下连接管6的顶端粘接固定。
本发明实施例提供的全景成像装置中，如图1所示，装置底座8、相机安装架7、以及下连接管6共同构成工业相机13的三自由度平移微调机构。工业相机13的三自由度平移微调包括铅垂面的一自由度上下微调和水平面的二自由度平移微调。工业相机13通过螺钉固定在相机安装架7上，且相机安装架7的侧面与下连接管6为螺纹连接，从而能够相对旋转完成微调工业相机13与曲面反射镜4的物距，进而提高工业相机13的对焦精度，并提升成像质量。同时，相机安装架7的安装孔可以为长圆孔，从而实现工业相机13的安装位置能够沿长圆孔轴向微调，而叠加上述相对旋转微调，能够实现工业相机13在水平面的任意二自由度平移微调。
进一步地，如图1所示，本发明实施例提供的全景成像装置还包括：图像处理模块14，该图像处理模块14能够用于接收由工业相机13采集的曲面反射镜4的图像信息。
图3为本发明实施例提供的全景成像装置光轴可调对准偏差测量的原理示意图。
本发明实施例提供的全景成像装置中，如图1结合图3所示，工业相机13、曲面反射镜4、以及图像处理模块14共同形成光轴对准误差反馈，能够快速实现光轴高精度对准调节。由工业相机13采集曲面反射镜4图像，并将图像信息传输至图像处理模块14。如若工业相机13与曲面反射镜4二者光轴存在偏差，则曲面反射镜4的俯视投影图像不再是标准的圆形而是椭圆形，而且曲面反射镜4的俯视投影图像的形心与图像坐标中心也会不一致。因此，通过运行图像处理模块14上的光轴对准程序，能够计算出工业相机13和曲面反射镜4二者的光轴偏差，并对二者相对位置、姿态调整进行反馈，进而通过不断迭代最后实现光轴高精度对准。
本发明实施例还提供一种全景成像装置，如图1所示，包括：装置上盖1和装置底座8；装置上盖1的底侧通过调整螺杆连接有调整上板9，调整上板9的底侧通过螺钉连接有调整下板3；装置上盖1的底端边沿通过螺纹连接有上连接管10，且上连接管10设有卡槽；曲面反射镜4的边缘设有卡环11，卡环11通过螺钉将曲面反射镜4倒扣在调整下板3的底侧，且卡环11位于卡槽内；上连接管10的底端通过锥管5连接有下连接管6，且工业相机13位于下连接管6区域处、并固定在相机安装架7上，相机安装架7固定在装置底座8上；相机安装架7的侧面通过螺纹与下连接管6的底端连接，相机罩12通过螺纹与下连接管6的顶端连接。
本发明实施例提供的全景成像装置，一方面通过工业相机13在三自由度平移微调，另一方面通过曲面反射镜4两自由度旋转调整，最终实现工业相机13、曲面反射镜4二者光轴可调对准功能。
此外，本发明实施例提供的全景成像装置，通过图像处理模块14反馈对准偏差，从而进一步有效提高了全景成像精度。本装置结构紧凑，操作简单，适应于高精度全景视觉测量等应用场合。
图4为本发明实施例提供的全景成像装置光轴可调对准的控制流程示意图。
此处需要补充说明的是，如图3和图4所示，为具体说明工业相机13与曲面反射镜4二者光轴可调对准步骤，构建工业相机13成像平面W和成像平面坐标系xOy。成像平面坐标系xOy的原点为O。理论上，如果工业相机13与曲面反射镜4二者光轴严格对准，那么曲面反射镜4在成像平面W上成像为标准圆形，且原点与成像平面坐标系xOy的原点O重合。如果有误差存在，那么曲面反射镜4的成像可能变成任意椭圆形，而且其形心P不与原点O重合。此时，可以通过工业相机13与曲面反射镜4相对旋转让任意椭圆形的长轴PB、短轴PA与坐标系xOy对齐。令任意椭圆形的形心P坐标为(u，v)，那么任意椭圆形的方程为：
其中，a，b分别代表任意椭圆形的短轴、长轴。任意椭圆形的具体参数(u、v、a、b)可以通过图像处理模块14的椭圆拟合方法测量得到。任意椭圆形的形心P坐标为(u，v)就是光轴可调对准的平移偏差。同时，曲面反射镜4二自由度旋转角为：
其中，α和β均为光轴可调对准的角度偏差，r为曲面反射镜4成像标准圆半径。至此，光轴可调对准的全部偏差均已测量得到，可针对调整并迭代结果，直至实现高精度的光轴可调对准。
以上所述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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。