基于單目視覺實現(xiàn)三維重建的偏正光圖像采集裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于單目視覺實現(xiàn)三維重建的偏正光圖像采集裝置，包括支架、起偏器裝置、檢偏器裝置、攝像頭、攝像頭采集控制裝置以及驅(qū)動裝置，其中，起偏器裝置包括互成一角度的第一起偏器和第二起偏器，第一起偏器和第二起偏器均安裝于支架上，驅(qū)動裝置的輸出軸與檢偏器裝置連接以驅(qū)動檢偏器裝置轉(zhuǎn)動，攝像頭采集控制裝置與攝像頭電性連接以控制其采集圖像的時間，第一起偏器的偏振化方向與第二起偏器的偏振化方向垂直，檢偏器裝置位于起偏器裝置與攝像頭之間。本偏正光圖像采集裝置，以較低成本和簡單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)三維重建的測量工作。
【專利說明】基于單目視覺實現(xiàn)三維重建的偏正光圖像采集裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及圖像采集設(shè)備結(jié)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于單目視覺實現(xiàn)三維重建的偏正光圖像采集裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]我國的道路交通系統(tǒng)采用車輛、自行車、行人混合的交通模式，交通環(huán)境復雜，不同運動對象之間形成極大的干擾，傳統(tǒng)的交通管理模式以被動為主，對交通問題的感知能力不強，缺乏提前介入、預(yù)防和引導。為解決交通擁堵等問題，交通控制中心需要獲取道路交通包括車流量、人流量等具體信息進而提出實時、合理的交通控制策略。伴隨著智能交通的發(fā)展，三維圖像的采集要求越來越必要。
[0003]目前交通視頻監(jiān)控體系中通常采用的仍然是單目視覺，普通單目視覺獲取的平面信息已經(jīng)不能滿足交通控制多元化、復雜化以及精確化的需求。與單目視覺相比，雙目視覺在測量精度以及抗噪性上具有優(yōu)勢。然而，現(xiàn)有的雙目立體視覺的兩個相機都需要標定，而相機的標定誤差、數(shù)字量化效應(yīng)、特征檢測以及匹配定位精度都會影響圖像精度，另外，雙目視覺平臺一般是研究團隊自己設(shè)計，由于硬件和軟件的不同，相互之間性能很難進行比較，不具備通用性。另外由于成本和空間等原因，使雙目視覺具有很大的局限性。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的主要目的在于提供一種基于單目視覺實現(xiàn)三維重建的偏正光圖像采集裝置，旨在通過一個相機來實現(xiàn)三維重建，以達到雙目視覺的效果。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種基于單目視覺實現(xiàn)三維重建的偏正光圖像采集裝置，其特征在于，包括支架、起偏器裝置、檢偏器裝置、攝像頭、攝像頭采集控制裝置以及驅(qū)動裝置，其中，
[0006]所述起偏器裝置包括互成一角度的第一起偏器和第二起偏器，所述第一起偏器和第二起偏器均安裝于所述支架上，所述驅(qū)動裝置的輸出軸與所述檢偏器裝置連接以驅(qū)動所述檢偏器裝置轉(zhuǎn)動，所述攝像頭采集控制裝置與所述攝像頭電性連接以控制其采集圖像的時間，所述第一起偏器的偏振化方向與所述第二起偏器的偏振化方向垂直，所述檢偏器裝置位于所述起偏器裝置與所述攝像頭之間。
[0007]優(yōu)選地，所述偏正光圖像采集裝置還包括用于連接所述檢偏器裝置和驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)軸和聯(lián)軸器，其中，所述檢偏器裝置包括檢偏器支架以及安裝于所述檢偏器支架上的檢偏器偏振膜，所述轉(zhuǎn)軸的一端與所述檢偏器支架固定連接，另一端穿設(shè)于所述聯(lián)軸器上，所述聯(lián)軸器還與所述驅(qū)動裝置的輸出軸連接。
[0008]優(yōu)選地，所述偏正光圖像采集裝置還包括用于檢測優(yōu)選地，所述偏正光圖像采集裝置偏器支架轉(zhuǎn)動角度的第二光電對管以及固定于所述轉(zhuǎn)軸上的碼盤，其中，所述碼盤套設(shè)于所述轉(zhuǎn)軸上且位于所述第一光電對管和第二光電對管之間，所述第一光電對管和第二光電對管均與所述攝像頭采集控制裝置電性連接。
[0009]優(yōu)選地，所述偏正光圖像采集裝置還包括用于調(diào)整所述起偏器裝置與所述攝像頭之間距離的伸縮桿，該伸縮桿的一端與所述支架連接，另一端與所述起偏器裝置連接。
[0010]優(yōu)選地，所述起偏器裝置與所述伸縮桿之間還設(shè)有用于調(diào)整所述起偏器裝置的俯仰角度的萬向球裝置。
[0011]優(yōu)選地，所述第一起偏器和第二起偏器采用合頁結(jié)構(gòu)以調(diào)整其相對角度。
[0012]優(yōu)選地，所述偏正光圖像采集裝置還包括用于支撐所述轉(zhuǎn)軸的支座和安裝于所述支座上的軸承，所述軸承套設(shè)于所述轉(zhuǎn)軸上。
[0013]優(yōu)選地，所述驅(qū)動裝置為電機。
[0014]優(yōu)選地，所述攝像頭采集控制裝置還與所述電機電性連接以控制所述電機的轉(zhuǎn)動速度。
[0015]優(yōu)選地，所述第一起偏器和第二起偏器均包括平面鏡以及貼合于所述平面鏡上的起偏器偏振膜。
[0016]本實用新型提出的基于單目視覺實現(xiàn)三維重建的偏正光圖像采集裝置，通過設(shè)置互成一角度的第一起偏器和第二起偏器配合旋轉(zhuǎn)的檢偏器裝置，攝像頭在檢偏器裝置每旋轉(zhuǎn)90度采集一次圖像，于是相鄰的兩張圖像即為相同交通實況的不同偏振光圖像，從而以較低成本和簡單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)三維重建的測量工作。另外，因本基于單目視覺實現(xiàn)三維重建的偏正光圖像采集裝置通過一攝像頭即可實現(xiàn)，從而避免了雙目立體視覺的兩個相機因需要標定而影響圖像的精度問題。同時，本偏正光圖像采集裝置還具有結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)的優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型基于單目視覺實現(xiàn)三維重建的偏正光圖像采集裝置優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0018]圖2為圖1所示的4處的細節(jié)放大結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為圖1所示的基于單目視覺實現(xiàn)三維重建的偏正光圖像采集裝置另一視角的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中，10-支架，20-起偏器裝置，201-第一起偏器，202-第二起偏器，30-檢偏器裝置，301-檢偏器支架，302-檢偏器偏振膜，40-攝像頭，50-驅(qū)動裝置，61-轉(zhuǎn)軸，62-聯(lián)軸器，71-支座，72-伸縮桿，73-萬向球裝置，81-第一光電對管，82-第二光電對管，83-碼盤。
[0021]本實用新型目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進一步說明。

【具體實施方式】
[0022]應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0023]需要說明的是，在本實用新型的描述中，術(shù)語“橫向”、“縱向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，并不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0024]參照圖1，圖1為本實用新型基于單目視覺實現(xiàn)三維重建的偏正光圖像采集裝置優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]本優(yōu)選實施例中，基于單目視覺實現(xiàn)三維重建的偏正光圖像采集裝置，包括支架10、起偏器裝置20、檢偏器裝置30、攝像頭40、攝像頭采集控制裝置(圖中未示出)以及驅(qū)動裝置50，其中，
[0026]起偏器裝置20包括互成一角度的第一起偏器201和第二起偏器202，第一起偏器201和第二起偏器202均安裝于支架10上，驅(qū)動裝置50的輸出軸與檢偏器裝置30連接以驅(qū)動檢偏器裝置30轉(zhuǎn)動，攝像頭采集控制裝置與攝像頭40電性連接以控制其采集圖像的時間，第一起偏器201的偏振化方向與第二起偏器202的偏振化方向垂直，檢偏器裝置30位于起偏器裝置20與攝像頭40之間。
[0027]攝像頭采集控制裝置可通過計算機來控制攝像頭40采集圖像的時間。第一起偏器201和第二起偏器202均包括平面鏡以及貼合于平面鏡上的起偏器偏振膜。檢偏器裝置30包括檢偏器支架301以及安裝于檢偏器支架301上的檢偏器偏振膜302。本實施例中，驅(qū)動裝置50為電機，當然，在其它變形實施例中，驅(qū)動裝置50也可采用其它結(jié)構(gòu)，本實用新型對此不作限定。進一步地，本偏正光圖像采集裝置還包括用于支撐轉(zhuǎn)軸61的支座71和安裝于支座71上的軸承，軸承套設(shè)于轉(zhuǎn)軸61上。
[0028]攝像頭采集控制裝置還與電機電性連接以控制電機的轉(zhuǎn)動速度，從而實現(xiàn)了對電機的轉(zhuǎn)速自動控制。
[0029]本基于單目視覺實現(xiàn)三維重建的偏正光圖像采集裝置的工作原理如下:
[0030]經(jīng)起偏器裝置20作用后的光信息由檢偏器裝置30檢偏，在檢偏器裝置30不斷旋轉(zhuǎn)過程中，當檢偏器裝置30的偏振化方向與第一起偏器201偏振化方向平行且與第二起偏器202偏振化方向垂直時，此時，經(jīng)第二起偏器202作用后穿過檢偏器裝置30進入攝像頭40的光信息為零；當檢偏器裝置30轉(zhuǎn)動90度后，其檢偏器裝置30的偏振化方向與第一起偏器201偏振化方向垂直且與第二起偏器202偏振化方向平行，此時，經(jīng)第一起偏器201作用后穿過檢偏器進入攝像頭40的光信息為零。因此，當控制攝像頭40在檢偏器裝置30每旋轉(zhuǎn)90度采集一次圖像，采集得到的相鄰的兩張圖像即為相同交通實況的不同偏振光圖像，從而以較低成本和簡單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)三維重建的測量工作。光信號依次經(jīng)起偏器偏振膜和檢偏器偏振膜302后，攝像頭40接收光信號，并將接收的光信號轉(zhuǎn)化為電信號。計算機根據(jù)電信號將采集的圖像進行三維重建。
[0031]通過計算機對采集部分進行自動控制(包括檢偏器支架301的旋轉(zhuǎn)、電機的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動速度等)和采集參數(shù)(包括攝像頭40的采集頻率和采集時刻、采集圖像尺寸參數(shù)等)設(shè)置，并通過數(shù)據(jù)線將采集數(shù)據(jù)傳送給計算機，以完成不同起偏器裝置20與檢偏器裝置30作用下不同偏振光圖像的保存。
[0032]本實施例提出的基于單目視覺實現(xiàn)三維重建的偏正光圖像采集裝置，通過設(shè)置互成一角度的第一起偏器201和第二起偏器202配合旋轉(zhuǎn)的檢偏器裝置30，攝像頭40在檢偏器裝置30每旋轉(zhuǎn)90度采集一次圖像，于是相鄰的兩張圖像即為相同交通實況的不同偏振光圖像，從而以較低成本和簡單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)三維重建的測量工作。另外，因本基于單目視覺實現(xiàn)三維重建的偏正光圖像采集裝置通過一攝像頭40即可實現(xiàn)，從而避免了雙目立體視覺的兩個相機因需要標定而影響圖像的精度問題。同時，本偏正光圖像采集裝置還具有結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)的優(yōu)點。
[0033]進一步地，結(jié)合參照圖1和圖2，本基于單目視覺實現(xiàn)三維重建的偏正光圖像采集裝置還包括用于連接檢偏器裝置30和驅(qū)動裝置50的轉(zhuǎn)軸61和聯(lián)軸器62，其中，轉(zhuǎn)軸61的一端與檢偏器支架301固定連接，另一端穿設(shè)于聯(lián)軸器62上，聯(lián)軸器62還與驅(qū)動裝置50的輸出軸連接。
[0034]通過聯(lián)軸器62將轉(zhuǎn)軸61的輸出軸連接，將電機的動力傳遞至檢偏器支架301，從而帶動檢偏器支架301轉(zhuǎn)動。
[0035]進一步地，結(jié)合參照圖1和圖2，本基于單目視覺實現(xiàn)三維重建的偏正光圖像采集裝置還包括用于檢測檢偏器支架301轉(zhuǎn)動速度的第一光電對管81、用于檢測檢偏器支架301轉(zhuǎn)動角度的第二光電對管82以及固定于轉(zhuǎn)軸61上的碼盤83，其中，碼盤83套設(shè)于轉(zhuǎn)軸61上且位于第一光電對管81和第二光電對管82之間，第一光電對管81和第二光電對管82均與攝像頭采集控制裝置電性連接。
[0036]電機驅(qū)動檢偏器裝置30和碼盤83以相同的方向和角速度轉(zhuǎn)動。碼盤83上設(shè)置位于外環(huán)側(cè)的多個第一透光孔和位于內(nèi)環(huán)側(cè)的一個第二透光孔，多個第一透光孔在碼盤83的圓周方向均勻分布，多個第一透光孔在第一光電對管81測量范圍內(nèi)隨檢偏器裝置30同步轉(zhuǎn)動，由第一光電對管81檢測并獲取碼盤83轉(zhuǎn)動角速度，即檢偏器裝置30的轉(zhuǎn)動角速度；碼盤83內(nèi)環(huán)側(cè)的第二透光孔，在第二光電對管82的檢測范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動。安裝碼盤83和檢偏器裝置30時，需確保第二透光孔經(jīng)過第二光電對管82時，檢偏器裝置30的偏振化方向與第一起偏器201的偏振化方向平行且與第二起偏器202的偏振化方向垂直。則第二光電對管82檢測碼盤83的初始位置，也即檢偏器裝置30的初始位置，結(jié)合第一光電對管81檢測到的轉(zhuǎn)動角度，從而確定檢偏器裝置30的確切位置和方向，使攝像頭采集控制裝置控制攝像頭40在合適的時機采集圖像。
[0037]進一步地，結(jié)合參照圖2和圖3，本偏正光圖像采集裝置還包括用于調(diào)整起偏器裝置20與攝像頭40之間距離的伸縮桿72，該伸縮桿72的一端與支架10連接，另一端與起偏器裝置20連接。
[0038]本實施例中，通過設(shè)置伸縮桿72從而方便調(diào)整起偏器裝置20安裝的高度以適應(yīng)攝像頭40。
[0039]進一步地，結(jié)合參照圖2和圖3，起偏器裝置20與伸縮桿72之間還設(shè)有用于調(diào)整起偏器裝置20的俯仰角度的萬向球裝置73，從而方便調(diào)整起偏器裝置20與檢偏器裝置30的角度，從而方便適應(yīng)各種不同的交通地形路況。
[0040]進一步地，結(jié)合參照圖2和圖3，第一起偏器201和第二起偏器202采用合頁結(jié)構(gòu)以調(diào)整其相對角度，從而方便第一起偏器201和第二起偏器202調(diào)整其相對角度，從而方便適應(yīng)各種不同的交通地形路況。
[0041]以上僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于單目視覺實現(xiàn)三維重建的偏正光圖像采集裝置，其特征在于，包括支架、起偏器裝置、檢偏器裝置、攝像頭、攝像頭采集控制裝置以及驅(qū)動裝置，其中， 所述起偏器裝置包括互成一角度的第一起偏器和第二起偏器，所述第一起偏器和第二起偏器均安裝于所述支架上，所述驅(qū)動裝置的輸出軸與所述檢偏器裝置連接以驅(qū)動所述檢偏器裝置轉(zhuǎn)動，所述攝像頭采集控制裝置與所述攝像頭電性連接以控制其采集圖像的時間，所述第一起偏器的偏振化方向與所述第二起偏器的偏振化方向垂直，所述檢偏器裝置位于所述起偏器裝置與所述攝像頭之間。
2.如權(quán)利要求1所述的偏正光圖像采集裝置，其特征在于，還包括用于連接所述檢偏器裝置和驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)軸和聯(lián)軸器，其中，所述檢偏器裝置包括檢偏器支架以及安裝于所述檢偏器支架上的檢偏器偏振膜，所述轉(zhuǎn)軸的一端與所述檢偏器支架固定連接，另一端穿設(shè)于所述聯(lián)軸器上，所述聯(lián)軸器還與所述驅(qū)動裝置的輸出軸連接。
3.如權(quán)利要求2所述的偏正光圖像采集裝置，其特征在于，還包括用于檢測所述檢偏器支架轉(zhuǎn)動速度的第一光電對管、用于檢測所述檢偏器支架轉(zhuǎn)動角度的第二光電對管以及固定于所述轉(zhuǎn)軸上的碼盤，其中，所述碼盤套設(shè)于所述轉(zhuǎn)軸上且位于所述第一光電對管和第二光電對管之間，所述第一光電對管和第二光電對管均與所述攝像頭采集控制裝置電性連接。
4.如權(quán)利要求1所述的偏正光圖像采集裝置，其特征在于，還包括用于調(diào)整所述起偏器裝置與所述攝像頭之間距離的伸縮桿，該伸縮桿的一端與所述支架連接，另一端與所述起偏器裝置連接。
5.如權(quán)利要求4所述的偏正光圖像采集裝置，其特征在于，所述起偏器裝置與所述伸縮桿之間還設(shè)有用于調(diào)整所述起偏器裝置的俯仰角度的萬向球裝置。
6.如權(quán)利要求1所述的偏正光圖像采集裝置，其特征在于，所述第一起偏器和第二起偏器采用合頁結(jié)構(gòu)以調(diào)整其相對角度。
7.如權(quán)利要求2所述的偏正光圖像采集裝置，其特征在于，還包括用于支撐所述轉(zhuǎn)軸的支座和安裝于所述支座上的軸承，所述軸承套設(shè)于所述轉(zhuǎn)軸上。
8.如權(quán)利要求1至7中任意一項所述的偏正光圖像采集裝置，其特征在于，所述驅(qū)動裝置為電機。
9.如權(quán)利要求8所述的偏正光圖像采集裝置，其特征在于，所述攝像頭采集控制裝置還與所述電機電性連接以控制所述電機的轉(zhuǎn)動速度。
10.如權(quán)利要求1至7中任意一項所述的偏正光圖像采集裝置，其特征在于，所述第一起偏器和第二起偏器均包括平面鏡以及貼合于所述平面鏡上的起偏器偏振膜。
【文檔編號】H04N13/02GK204145669SQ201420652959
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】曾娟, 汪恩軍, 黃林 申請人:武漢理工大學