图像合成装置及其图像采集设备的制作方法

本实用新型涉及计算机图形学领域，尤其涉及一种图像合成装置及其图像采集设备。

背景技术：

随着计算机技术的快速发展，基于图像的三维图像合成成为计算机图像学领域的探索热点。

在三维图像模型合成过程中，对拍摄目标进行图像采集是一个关键步骤，传统的图像采集方式需要依靠拍摄者手持普通相机对拍摄目标进行多次拍照，并要求拍摄目标人物一直保持静止不动直到信息采集完成，图像采集过程一般会持续10分钟或者更长，这对拍摄者以及拍摄目标人物的体力提出了不小的要求，使得拍摄目标的图像采集过程很慢，导致整个三维图像合成过程的效率低下。

技术实现要素：

基于此，实用新型提出一种图像合成装置，能够提高图像采集的效率，进而提高整个三维图像合成过程的效率。

一种图像合成装置的图像采集设备，其特征在于，包括：控制器、多个图像拍摄装置、数据采集卡以及多孔罩；

各个图像拍摄装置分别固定于多孔罩的对应的安装孔内；其中，所述多孔罩的安装孔数量大于或等于图像拍摄装置的数量；

所述控制器与所述图像拍摄装置的输入端连接，所述数据采集卡的输入端分别与对应的所述图像拍摄装置的输出端连接；

所述控制器向多个所述图像拍摄装置发送拍摄指令，多个所述图像拍摄装置接收所述拍摄指令后输出拍摄图像序列至所述数据采集卡。

上述图像合成装置的图像采集设备，包括多个图像拍摄装置，各个图像拍摄装置分别固定于多孔罩的对应的孔内，其中，所述多孔罩的安装孔数量大于或等于图像拍摄装置的数量，所述多孔罩的安装孔分布于多孔罩的罩体，而各图像拍摄装置固定于对应的安装孔内，无需拍摄者手持相机拍摄，使得各个图像拍摄装置能够全方位稳定地拍摄拍摄目标；各个图像拍摄装置与控制器连接，由控制器发出拍摄指令，控制多个所述图像拍摄装置同时对多孔罩内的拍摄目标，通过所述控制器与各个图像拍摄装置连接，一次性实现了对多孔罩内的拍摄目标的全方位拍摄，具备高效性，提高了图像采集效率；所述数据采集卡与各个图像拍摄装置连接，通过数据采集卡能够实时采集多个所述图像拍摄装置拍摄的图像序列，然后通过所述数据采集卡将采集的拍摄目标的图像序列实时发送至图像合成装置的后处理装置，提高了图像序列的采集与传输速率，进而提高了图像合成效率。

一种图像合成装置,包括如上所述的图像采集设备，以及第一数据传输器、图像合成处理器、第二数据传输器以及显示器；

所述数据采集卡的输出端与所述第一数据传输器的接收端连接，所述图像合成处理器的输入端及输出端分别与所述第一数据传输器的发送端及所述第二数据传输器的接收端连接，第二数据传输器的发送端与所述显示器的输入端连接；

所述数据采集卡将采集的图像序列通过所述第一数据传输器传输至所述图像合成处理器，所述图像合成处理器将所述图像序列通过所述第二数据传输器传输至所述显示器。

上述图像合成装置，包括如上所述的图像采集设备，所述图像采集设备包括多个图像拍摄装置，各个图像拍摄装置分别固定于多孔罩的对应的孔内，其中，所述多孔罩的安装孔数量大于或等于图像拍摄装置的数量，所述多孔罩的安装孔分布于多孔罩的罩体，而各图像拍摄装置固定于对应的安装孔内，无需拍摄者手持相机拍摄，使得各个图像拍摄装置能够全方位稳定地拍摄拍摄目标；各个图像拍摄装置与控制器连接，由控制器发出拍摄指令，控制多个所述图像拍摄装置同时对多孔罩内的拍摄目标，通过所述控制器与各个图像拍摄装置连接，一次性实现了对多孔罩内的拍摄目标的全方位拍摄，具备高效性，提高了图像采集效率；所述数据采集卡与各个图像拍摄装置连接，通过数据采集卡能够实时采集多个所述图像拍摄装置拍摄的图像序列，然后通过所述数据采集卡将采集的拍摄目标的图像序列实时发送至所述图像合成装置的第一数据传输器，由第一数据传输器将所述图像序列传输至图像合成处理器，所述图像合成处理器输出图像合成处理后的三维图像模型，再通过第二数据传输器传输至所述显示器，便于直观读取所述三维图像模型。所述第一及第二数据传输器提高了图像序列的采集与传输速率，进而提高了图像合成效率。

附图说明

图1为一个实施例中的图像合成装置的图像采集设备的结构示意图；

图2为一个实施例中的圆柱体多孔罩的结构示意图；

图3为一个实施例中的长方体多孔罩的结构示意图；

图4为一个具体实例中的透明球形有机玻璃多孔罩的结构示意图；

图5为一个实施例中的图像合成装置的结构示意图；

图6为另一个实施例中的图像合成装置的结构示意图；

图7为再一个实施例中的图像合成装置的结构示意图；

图8为又一个实施例中的图像合成装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1为一种图像合成装置的图像采集设备的结构示意图，图1中的图像合成装置包括：控制器10、多个图像拍摄装置20、数据采集卡30以及多孔罩40；

各个图像拍摄装置20分别固定于所述多孔罩40的对应的安装孔内；其中，所述多孔罩40的安装孔数量大于或等于图像拍摄装置20的数量；

所述控制器10与多个所述图像拍摄装置20的输入端连接，所述数据采集卡30的输入端分别与对应的图像拍摄装置20的输出端连接；

所述控制器向多个所述图像拍摄装置20发送拍摄指令，多个所述图像拍摄装置20接收所述拍摄指令后输出拍摄图像序列至所述数据采集卡30。

所述数据采集卡30用于采集各个图像拍摄装置拍摄的图像数据，所述数据采集卡30具备的输入端数量大于或等于图像拍摄装置的数量，通过所述数据采集卡可连接所有的图像拍摄装置。所述数据采集卡可通过无线或有线连接方式实现与图像拍摄装置的数据传输，一个实施例中，所述数据采集卡为无线数据采集卡。通过无线数据采集卡来采集各图像拍摄装置拍摄的图像序列，操作简便，扩展性强，减少布线工作。

其中，对于控制器10，所述控制器10连接所有图像拍摄装置，能够控制图像拍摄装置拍摄图像。一个实施例中，所述控制器10为计算机。所述控制器10也可为能够控制拍摄装置拍摄的其他终端，如手机等。

对于图像拍摄装置20，所述图像拍摄装置20可为高清相机或全景相机，具体可为360度全景相机或720度全景相机。为获取较大视野范围，可使用视角较大的拍摄镜头。一个优选实施例中，多个所述图像拍摄装置20的镜头的鱼眼镜头。

鱼眼镜头具有较大的视角范围，是一种视角接近或等于180度的镜头，摄影范围比一般摄像头的范围大，通过鱼眼式镜头能够一次性获取较多的图像信号；鱼眼镜头视角范围较大，可减少图像拍摄装置的使用数量，节约硬件资源。

对于多孔罩40，所述多孔罩40可为硬度较好，透光性较好的多孔罩，例如，所述多孔罩40可为透明多孔有机玻璃罩。所述多孔罩40的形状可为圆柱体多孔罩(如图2)、长方体多孔罩(如图3)、圆锥体多孔罩等规则几何形体多孔罩，也可为不规则几何形体多孔罩。一个具体实施例中，所述多孔罩40为透明球形有机玻璃多孔罩。

所述透明有机玻璃球形罩是透明的，透光率高，且有机玻璃硬度好，不易碎。所述多孔罩的材料不限于有机玻璃，也可为铁、钢、铝等材料，铁、钢、铝等材料制造的多孔罩透光性较差，可以在罩内布设散光灯，以补偿拍摄目标的亮度。

下面通过一个具体实例来说明。

例如，请参阅图4，所述多孔罩40为透明球形有机玻璃多孔罩，包括有内腔的设有开口的罩体和多个与所述拍摄装置相配合的所述安装孔，多个所述安装孔均匀排布于罩体，所述多孔罩的高度为100～1000cm，所述多孔罩的厚度为1～5cm。

所述多孔罩40的各个安装孔均匀排布在多孔罩的罩体上，使得所有图像拍摄装置能够从全方位拍摄拍摄目标，一次性实现对多孔罩内的拍摄目标的全方位拍摄，具备高效性。所述多孔罩40的高度应大于拍摄目标的高度，以使多孔罩能够容纳该拍摄目标，所述多孔罩40的高度可为100cm、550cm或1000cm。所述多孔罩40的高度可由其半径确定，例如，所述多孔罩40的高度大于其半径。因为所述多孔罩用于固定所有图像拍摄装置，故应有一定厚度，避免多孔罩40晃动，增强图像拍摄装置拍摄图像的稳定性。

一个具体实施例中，所述图像拍摄装置20数量为5个以上。所述图像拍摄装置20数量为5个以上，那么所述球形罩至少包括第一安装孔、第二安装孔、第三安装孔、第四安装孔和第五安装孔。本具体实例中，各个安装孔均匀排布在多孔罩的罩体上，各个安装孔可按如下方式排布。例如，所述多孔罩为球形罩，则所述球形罩至少包括5个安装孔，其中，第一安装孔位于所述球形罩的顶点，第二安装孔、第三安装孔、第四安装孔和第五安装孔中任意两个安装孔的轴心与球形罩球心所成夹角为90度。再例如，所述多孔罩为长方体多孔罩，则第一安装孔位于所述长方体多孔罩的顶面中心，第二安装孔、第三安装孔、第四安装孔和第五安装孔分别位于长方体多孔罩的各个侧面的中心，其他安装孔可根据拍摄需要设置。

图5为一种图像合成装置的结构示意图，图5中的图像合成装置包括如上所述的图像采集设备，以及第一数据传输器50、图像合成处理器60、第二数据传输器70以及显示器80；

所述数据采集卡30的输出端与所述第一数据传输器50的接收端连接，所述图像合成处理器60的输入端及输出端分别与所述第一数据传输器50的发送端及所述第二数据传输器70的接收端连接，第二数据传输器的发送端与所述显示器的输入端连接；

所述数据采集卡30将采集的图像序列通过所述第一数据传输器50传输至所述图像合成处理器60，所述图像合成处理器60将所述图像序列通过所述第二数据传输器70传输至所述显示器80。

上述图像合成装置，包括如上所述的图像采集设备，包括多个图像拍摄装置20，各个图像拍摄装置20分别固定于多孔罩40的对应的孔内，其中，所述多孔罩40的安装孔数量大于或等于图像拍摄装置20的数量，所述多孔罩的安装孔分布于多孔罩的罩体，而各图像拍摄装置20固定于对应的安装孔内，无需拍摄者手持相机拍摄，使得各个图像拍摄装置20能够全方位稳定地拍摄拍摄目标；各个图像拍摄装置20与控制器10连接，由控制器10发出拍摄指令，控制多个所述图像拍摄装置20同时对多孔罩内的拍摄目标，通过所述控制器10与各个图像拍摄装置20连接，一次性实现了对多孔罩40内的拍摄目标的全方位拍摄，具备高效性，提高了图像采集效率；所述数据采集卡30与各个图像拍摄装置20连接，通过数据采集卡30能够实时采集多个所述图像拍摄装置拍摄的图像序列，然后通过所述数据采集卡30将采集的拍摄目标的图像序列实时发送至所述图像合成装置的第一数据传输器50，由第一数据传输器50将所述图像序列传输至图像合成处理器60，所述图像合成处理器60输出图像合成处理后的三维图像模型，再通过第二数据传输器70传输至所述显示器80，便于直观读取所述三维图像模型。所述第一及第二数据传输器提高了图像序列的采集与传输速率，进而提高了图像合成效率。

一个实施例中，请参阅图6，所述图像合成装置，还包括连接器90，所述连接器90包括多个输出端口，各个输出端口连接对应的图像拍摄装置，所述连接器90的输入端口连接所述控制器10；其中，所述连接器90的输出端口数量大于或等于所述图像拍摄装置的数量。

具体地，所述连接器90为多输出端口，一输入端口的连接器,例如，可为一输入多输出的USB连接器，对应地，图像拍摄装置20和计算机10具备USB接口。所述连接器90将计算机10发出的拍摄控制指令同时发送至各个图像拍摄装置，使得各个图像拍摄装置能够同时对拍摄目标拍摄图像。

所述第一数据传输器50用于接收和发送数据。一个实施例中，所述第一数据传输器50包括第一接收器和第一发送器；

所述第一接收器的输入端及输出端分别与所述数据采集卡的输出端及第一发送器的输入端连接，所述第一发送器的输出端与所述点云处理器的输入端连接。

所述图像合成处理器可为具备图像合成功能的处理器或计算机，可由多个具备独立图像处理功能的处理器构成。一个实施例中，请参阅图7，所述图像合成处理器60包括：点云处理器601、三维模型生成器602、三维贴图合成器603以及三维渲染处理器604；

所述点云处理器601的输入端及输出端分别与所述第一数据传输器40的发送端及三维模型生成器602的输入端连接，所述三维贴图生成器603的输入端及输出端分别与所述三维模型生成器602的输出端及三维渲染处理器604的输入端连接，所述三维渲染处理器604的输出端与所述第二数据传输器70接收端连接；

所述第一数据传输器50将所述数据采集卡采集的图像序列传输至所述点云处理器601，所述点云处理器601将点云处理后的图像序列传输至所述三维模型生成器602，所述三维模型生成器602将生成三维图像模型的所述图像序列传输至三维贴图合成器603，所述三维贴图合成器603将进行了三维贴图合成的所述图像序列传输至三维渲染处理器604，所述三维渲染处理器604将进行了三维渲染的所述图像序列通过第二数据传输器70传输至所述显示器80。

其中，对于点云处理器601，可包括本领域惯用的点云处理芯片，用于对图像序列进行点云处理，具体可采用Intel Xeon E5-2680 v3(Haswell)处理器作为点云处理器。对于三维模型生成器602，可包括本领域惯用的三维模型生成芯片，用于将图像序列生成三维模型，具体可采用Intel至强E3-1220v5处理器作为三维模型生成器。对于三维贴图合成器603，可包括本领域惯用的三维贴图合成芯片，用于对三维模型进行三维贴图合成，具体可采用GTX 1080处理器作为三维贴图合成处理器。对于三维渲染处理器604，可包括本领域惯用的三维渲染芯片，用于将图像序列生成三维渲染，具体可采用E3-1220v5处理器作为三维渲染处理器。

传统的三维图像合成过程中，通过一台控制装置(如计算机)对拍摄的图像序列先后进行点云处理、三维模型生成、三维贴图合成以及三维渲染等处理，将采集的大量图像序列合成为拍摄目标的三维图像模型，对于该计算机而言，计算量巨大，计算时间长，使得整个三维图像合成过程的效率低下。本实施例中所述图像合成处理器60包括点云处理器601、三维模型生成器602、三维贴图合成器603以及三维渲染处理器604，通过第一数据传输器50将采集的拍摄目标的图像序列实时发送至点云处理器601，由点云处理器601、三维模型生成器602、三维贴图合成器603以及三维渲染处理器604对所述图像序列合成为三维图像模型，各台处理器对于将所述图像序列的三维图像模型合成工作各有分工，通过相应的连接关系进行相互配合，提高了合成三维图像模型过程的效率。

进一步的，一个实施例中，请参阅图8，所述图像合成处理器60还包括三维图像处理器605；

所述三维图像处理器605的输入端及输出端分别与所述三维模型生成器602的输出端以及所述三维贴图合成器603的输入端连接；

所述三维模型生成器605将生成的三维图像模型传输至所述三维图像处理器605，所述三维图像处理器对所述三维图像模型进行预处理，并发送至所述三维贴图合成器。

所述三维图像处理器605将生成的三维图像模型进行滤波、去噪以及光照补偿等图像处理，可提高三维图像模型的图像质量。

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，都应当是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。