本實用新型涉及圖像采集儀器領(lǐng)域，具體涉及一種多聚焦序列圖像采集的驅(qū)動裝置。

背景技術(shù)：

由于鏡頭景深的限制，相機單次成像往往不能獲取拍攝對象的全清晰圖像。一種常用的解決辦法是采用相機獲取拍攝對象不同聚焦深度位置的多聚焦序列圖像，然后融合成一幅全清晰的圖像，該過程稱為多聚焦圖像融合。融合后的全清晰圖像有利于人眼感知，也有利于計算機進行圖像檢測、圖像識別和圖像理解。

除了上述多聚焦圖像融合領(lǐng)域外，多聚焦序列圖像還用于三維重建領(lǐng)域，例如在聚焦形貌恢復(fù)(Shape from focus)、離焦形貌恢復(fù)(Shape from defocus)等技術(shù)中也會用到多聚焦序列圖像。

目前多聚焦序列圖像的采集多采用移動鏡頭的原理實現(xiàn)，即通過移動成像系統(tǒng)中鏡頭的位置獲取多聚焦序列圖像，該方法的缺點是很難定量地獲取所需要的多聚焦序列圖像，并且由于鏡頭移動距離與景深位置移動之間的非線性關(guān)系，容易導(dǎo)致獲取的多聚焦序列圖像缺少部分聚焦信息，這將影響最終的圖像融合效果，并且這種多聚焦序列圖像之間不容易建立精確的幾何關(guān)系和深度關(guān)系，不利于進行圖像配準和三維重構(gòu)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實用新型提供了一種多聚焦序列圖像采集的驅(qū)動裝置，包括驅(qū)動系統(tǒng)，所述驅(qū)動系統(tǒng)用于驅(qū)動成像系統(tǒng)做直線運動，并保持成像系統(tǒng)采集拍攝對象的像距、焦距不變；

所述驅(qū)動系統(tǒng)包括動力系統(tǒng)、傳動導(dǎo)向機構(gòu)和支架，所述動力系統(tǒng)與傳動導(dǎo)向機構(gòu)相連接，用于驅(qū)動傳動導(dǎo)向機構(gòu)；傳動導(dǎo)向機構(gòu)用于將安裝成像系統(tǒng)，并為成像系統(tǒng)提供運動軌道；動力系統(tǒng)和傳動導(dǎo)向機構(gòu)均安裝在支架上。

進一步地，動力系統(tǒng)包括控制器、驅(qū)動器、步進電機、和電源，所述控制器與驅(qū)動器相連接，驅(qū)動器與步進電機相連接，控制器和驅(qū)動器分別與電源相連接。

進一步地，所述傳動導(dǎo)向機構(gòu)包括聯(lián)軸器、滾珠螺桿、心軸、運動導(dǎo)向板和相機連接板，所述聯(lián)軸器的一端與滾珠螺桿相連接，聯(lián)軸器的另一端與步進電機相連接；所述滾珠螺桿和心軸均與運動導(dǎo)向板相連接；所述滾珠螺桿和心軸的兩端均由嵌有滾動軸承的支撐座支撐；所述相機連接板的一端與運動導(dǎo)向板相連接，相機連接板的另一端與成像系統(tǒng)相連接。

進一步地，述支架包括上支撐板、立柱、下支撐板和腳座；所述上支撐板和下支撐板之間通過立柱支撐，所述腳座安裝在下支撐板上；

所述控制器、驅(qū)動器、步進電機支撐座和電源固定在上支撐板上，所述心軸和滾珠螺桿的兩端分別固定在上支撐板和下支撐板上。

進一步地，所述心軸的軸線方向與成像系統(tǒng)的光軸方向平行。

本實用新型還提供了一種多聚焦序列圖像采集裝置，成像系統(tǒng)受驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動做直線運動的過程中，采集拍攝對象的多聚焦序列圖像。

進一步地，驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動成像系統(tǒng)做的直線運動是勻速直線運動，成像系統(tǒng)在直線運動過程中等時間間隔采集多聚焦序列圖像。

進一步地，驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動成像系統(tǒng)做的直線運動是間歇性的等距離直線運動，成像系統(tǒng)在運動停止的時間間隔內(nèi)采集多聚焦序列圖像。

進一步地，相鄰兩次圖像采集成像系統(tǒng)運動的距離小于成像系統(tǒng)的景深。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下技術(shù)效果：

1.本實用新型采用移動成像系統(tǒng)的原理實現(xiàn)多聚焦圖像采集，獲取的多聚焦序列圖像聚焦區(qū)域的放大率相同，有利于進行圖像配準；獲取的多聚焦序列圖像具有明確的深度信息，有利于進行三維重建；

2.本實用新型采用定量的方式獲取多聚焦序列圖像，通過設(shè)置相鄰兩次成像中聚焦位置的移動距離，可保證移動的距離小于鏡頭景深的范圍，保證最終獲取的多聚焦序列圖像不丟失聚焦信息；

3.本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，采用步進電機驅(qū)動成像系統(tǒng)，實現(xiàn)方便且成本低。

附圖說明

圖1為本實用新型多聚焦序列圖像采集裝置的主視圖；

圖2為本實用新型采集的多聚焦序列圖像所對應(yīng)的拍攝對象的聚焦位置；

圖中標號代表:1—控制其；2—驅(qū)動器；3—導(dǎo)線；4—步進電機；5—電源；6—聯(lián)軸器；7—步進電機支撐座；8—滾珠螺桿；9—心軸；10—運動導(dǎo)向板；11—下支撐板；12—拍攝對象；13腳座；14—成像系統(tǒng)；15—相機連接板；16—立柱；17—上支撐板。

具體實施方式

下面通過附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

實施例1

如圖1所示，本實施例提供了一種多聚焦序列圖像采集的驅(qū)動裝置，包括驅(qū)動系統(tǒng)，所述驅(qū)動系統(tǒng)用于驅(qū)動成像系統(tǒng)做直線運動，并保持成像系統(tǒng)采集拍攝對象的像距、焦距不變；

本實施例中，驅(qū)動系統(tǒng)包括動力系統(tǒng)、傳動導(dǎo)向機構(gòu)和支架。

所述動力系統(tǒng)與傳動導(dǎo)向機構(gòu)相連接，用于驅(qū)動傳動導(dǎo)向機構(gòu)；傳動導(dǎo)向機構(gòu)用于安裝成像系統(tǒng)，并為成像系統(tǒng)14提供運動軌道；動力系統(tǒng)和傳動導(dǎo)向機構(gòu)均安裝在支架上。

如圖1所示，本實施例中，所述動力系統(tǒng)包括控制器1、驅(qū)動器2、導(dǎo)線3、步進電機4、步進電機支撐座7和電源5；所述控制器1與驅(qū)動器2、驅(qū)動器2與步進電機4、控制器1與電源5、驅(qū)動器2與電源5通過導(dǎo)線3 連接，所述步進電機4與步進電機支撐座7通過螺釘固定連接。

如圖1所示，本實施例中，所述傳動導(dǎo)向系統(tǒng)包括聯(lián)軸器6、滾珠螺桿 (帶螺帽)8、心軸(帶直線軸承)9、運動導(dǎo)向板10和相機連接板15；所述聯(lián)軸器6的一端與滾珠螺桿8的輸入端連接，另一端與步進電機4的輸出軸連接；所述滾珠螺桿8上的螺帽和心軸9上的直線軸承均通過螺釘與運動導(dǎo)向板10固定連接；所述滾珠螺桿8和心軸9的兩端均由嵌有滾動軸承的支撐座支撐；所述相機連接板15的一端與運動導(dǎo)向板10通過螺釘固定連接，另一端與成像系統(tǒng)14固定連接；

如圖1所示，本實施例中，所述支架包括上支撐板17、立柱16、下支撐板11和腳座13；所述上支撐板17和下支撐板11之間由立柱16和螺釘支撐、固定；所述腳座13安裝在下支撐板上；

如圖1所示，本實施例中，所述控制器1、驅(qū)動器2、步進電機支撐座 7和電源5通過螺釘固定在上支撐板17上，所述心軸9和滾珠螺桿8兩端的支撐座分別通過螺釘固定在上支撐板17和下支撐板11上。

如圖1所示，本實施例中，心軸9的軸線方向與成像系統(tǒng)14的光軸方向平行,使得成像系統(tǒng)14采集的圖像更加精確。

如圖1所示，本實施例中，成像系統(tǒng)14由相機連接板15懸于支架之外，避免支架造成成像遮擋。

本實施例中，采集多聚焦圖像時，可以操作控制器1使驅(qū)動器2連續(xù)均勻地向步進電機4發(fā)送脈沖，驅(qū)動步進電機4使成像系統(tǒng)14做速度為v的勻速直線運動，控制成像系統(tǒng)14以相同的時間間隔t對拍攝對象12進行圖像采集，相鄰兩次圖像采集成像系14運動的距離S為：S＝v·t

本實施例中，采集多聚焦圖像時，也可以操作控制器1使驅(qū)動器2以一定的時間間隔向步進電機4發(fā)送相同數(shù)量的脈沖，驅(qū)動步進電機4使成像系統(tǒng)14進行等間距間歇運動，在運動停止的時間間隔內(nèi)，控制成像系統(tǒng)14 對拍攝對象12進行圖像采集，從而獲得多聚焦序列圖像。驅(qū)動器發(fā)送脈沖數(shù)的計算公式為：

式中，n為驅(qū)動器的細分數(shù)，S為成像系統(tǒng)每次運動的距離(mm)，θ為步進電機的步進角(°)，L為滾珠螺桿的螺距(mm)。

實施例2

本實施例提供了一種利用實施例1的驅(qū)動裝置驅(qū)動的多聚焦序列圖像采集裝置，成像系統(tǒng)14受驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動做直線運動的過程中，采集拍攝對象12的多聚焦序列圖像。

本實施例中，驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動成像系統(tǒng)14做的直線運動可以是勻速直線運動，成像系統(tǒng)14在運動過程中等時間間隔采集多聚焦序列圖像；驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動成像系統(tǒng)14做的直線運動也可以是間歇性的等距離直線運動，成像系統(tǒng)14在運動停止的時間間隔內(nèi)采集多聚焦序列圖像。

本實施例中，相鄰兩次圖像采集成像系統(tǒng)14運動的距離S應(yīng)小于成像系統(tǒng)的景深，從而保證最終獲取的多聚焦序列圖像不丟失聚焦信息。

本實施例中，該裝置可以橫向放置，用于獲取水平場景的多聚焦序列圖像。

本實施例中，采集的多聚焦圖像所對應(yīng)的拍攝對象的聚焦位置如圖2 所示，其聚焦位置在深度方向是等間距的，能夠與景深對應(yīng)，從而可以避免丟失聚焦信息，采集的多聚焦序列圖像能較好地應(yīng)用在多聚焦圖像融合和聚焦深度恢復(fù)領(lǐng)域。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。