[发明专利]一种面向三维重建的物体多角度图像自动采集装置及系统

说明书

本发明公开了一种面向三维重建的物体多角度图像自动采集装置及系统，装置包括：俯仰模块、升降模块、旋转模块、支撑模块；俯仰模块包括分别与连杆机构和升降模块连接的舵机，连杆机构与摄像头一端活动连接，摄像头另一端与升降模块活动连接，图传模块与摄像头连接；旋转模块包括分别与支撑模块固定连接的内圈台面、步进电机，小齿轮设置在步进电机上，大齿轮与小齿轮啮合，外圈台面与大齿轮固定连接，餐桌轴承分别与外圈台面、内圈台面连接，旋转模块步进电机驱动器分别与驱动步进电机、旋转模块单片机控制板和旋转模块电池连接；升降模块分别与俯仰模块和外圈台面连接。系统：包括采集装置和软件控制模块，软件控制模块用于控制采集装置。

技术领域

本发明涉及计算机视觉的图像采集领域，尤其是涉及一种面向三维重建的物体多角度图像自动采集装置及系统。

背景技术

三维重建经过数十年的发展，己经取得巨大的成功。基于视觉的三维重建在计算机领域是一个重要的研究内容，主要通过使用物体的多角度图像数据信息，基于计算机视觉原理进行分析处理，通过提取特征点进行匹配，实现相机参数的计算，并三维重建出真实环境中物体表面信息。基于视觉的三维重建具有方便、真实性好等优点，能够广泛应用于人工智能、机器人、无人驾驶、SLAM、虚拟现实和3D打印等领域，具有重要的研究价值，也是未来发展的重要研究方向。

目前的物体的多角度图像数据采集主要有两种方式，一种是使用手持相机拍摄，手持相机拍照具有简洁、方便的特点，但由于相机自标定技术需要利用场景中的平行或者正交的约束条件，限制了其应用，另外手持方式对物体各个角度的覆盖可能不完全。郑亦然、程健的基于多视图三维重建方法在实验室系统中的应用研究就利用手持相机拍摄了174张照片，这在实际实验中既繁琐又耗时。

另一种方式是使用转台方式，目前大多数的转台系统都是采用相机固定、物体转动的模式，这会导致表面轮廓阴影变化，影响后期重建效果；而且这种转台往往拍摄维度单一，不方便定量的调整相机高度和俯仰角，也不便于记录相机的位姿数据。

在机械领域，现有的转台系统中，尚未有针对物体三维重建而设计的转台系统的报告，现有的转台系统大多数只为单一旋转物体或调整相机角度而设计。现有技术中，虽然也有作了类似的尝试，但平台只有一个水平移动模块和俯仰模块，而且由于机构设置在台面上，不利于放置物体。

而在计算机三维重建领域，现有的三维图像一方面是基于无人机或无人车等进行动态环境场景的多角度图片采集方式，由于相机位置变化生成的环境图像，这种方式通常无法针对特定的物体进行严格意义的重建。

另一方面，在针对物体进行多角度图片采集时，现有的针对多角度图像重建的算法通常采用人工调整相机角度的方法来实现物体多角度图像的获取。这种方式获取的图像虽然可用，但需要图像采集者有丰富的采集经验来准确覆盖物体各个角度的信息，且比较耗时。

发明内容

为解决现有技术的不足，利用转台图像采集系统优势的同时，克服已有转台系统的缺点，避免物体转动导致的表面轮廓阴影变化对后期重建效果的影响，本发明采用如下的技术方案：

一种面向三维重建的物体多角度图像自动采集装置，包括：俯仰模块、升降模块、旋转模块、支撑模块；

所述俯仰模块包括连杆机构、摄像头、舵机和图传模块，舵机分别与连杆机构和升降模块连接，连杆机构与摄像头一端活动连接，摄像头另一端与升降模块活动连接，图传模块与摄像头连接；舵机转动，通过连杆机构的传动，带动摄像头作俯仰运动。