[发明专利]基于三维打光的数据采集系统

说明书

本发明的基于三维打光的数据采集系统，通过信号同步装置向光源控制器及高速图像采集装置发送同步信号，以令布置于球形框架上的大量光源对被采集物体打出特定的三维光场，并同时控制高速相机对不同光场下的物体进行拍摄，从而获得被拍摄物体在不同光照条件下的图像数据。本发明相比于采用大量光源同时进行打光，减少了数据采集时间，有着较高的采集效率，不仅提高了精度还增加了可维护性，解决了现有技术的问题。

技术领域

本发明涉及多光源打光技术以及图像数据采集技术领域，特别是涉及一种基于三维打光的数据采集系统。

背景技术

随着影视文娱行业的发展，相关产业对于三维重建技术的要求不断提升。这种技术被广泛应用于影视拍摄，智慧城市，游戏娱乐等领域。数据采集是三维重建技术中及其重要的一环。由相机阵列，大量光源组成的打光/采拍摄一体式设备可以非常高效地采集三维重建所需要的所有数据，这些数据经过算法处理加工后可以生成及其精细的物体三维模型。

常见的三维建模技术可以通过获取物体的点云，深度图等集合信息对三维物体进行重建。然而这些方法难以逼真地重建出高精度地三维模型。原因如下：各个物体的表面在不同的光照环境下会呈现出不同的反射效果，同一物体的表面在不同的光照条件下也会呈现出不同的效果。例如高光，阴影，漫反射等等。对于三维模型，当人眼观察到模型上模拟的光线反射效果与现实不符时，会感受到明显的一场。因此，模拟出与真实世界中一致的物体表面光反射效果可以极大程度提高计算机三维模型的逼真程度。

在本发明之前，相关领域的研究者们已经进行了大量的研究，建立了一套光场采集的理论，提出了多种设计方案：(1)基于微透镜阵列的光场采集；(2)基于相机阵列的光场采集；(3)基于编码掩膜的光场采集。但基于这些理论所搭建的光场采集系统一般可维护性低，性能较差，难以满足行业需求。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于三维打光的数据采集系统，用于解决现有技术中所搭建的光场采集系统一般可维护性低，性能较差，难以满足行业需求等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于三维打光的数据采集系统，包括:多个打光光源，且各打光光源分布于球形框架上；光源控制器，通过总线连接所述各打光光源，用于控制各打光光源的灯光状态；高速图像采集设备，用于采集图像数据；信号同步装置，连接所述光源控制器以及高速图像采集设备，用于同时向所述光源控制器以及高速图像采集设备发送同步信号；其中，所述光源控制器每在接收所述同步信号时，通过总线控制各打光光源切换灯光状态；且所述高速图像采集设备每在接收到所述同步信号时采集一次图像数据。

于本发明的一实施例中，所述高速图像采集设备每在接收到同步方波信号的上升沿时采集一次图像数据。

于本发明的一实施例中，所述光源控制器包括：同步信号接收模块，用于接收所述同步信号；控制信号发送模块，连接所述同步信号接收模块，用于在接收所述同步信号时，生成切换控制信号并向所述各打光光源发送。

于本发明的一实施例中，所述光源控制器还包括：储存模块，用于储存对应各打光光源的光场数据；光场数据发送模块，连接所述储存模块，用于将对应各打光光源的光场数据通过所述总线分别发送给各打光光源。

于本发明的一实施例中，每个打光光源包括：控制信号接收模块，用于接收所述切换控制信号；切换模块，连接所述控制信号接收模块，用于在接收到所述切换信号时，根据该打光光源的光场数据切换灯光状态。

于本发明的一实施例中，每个打光光源包括：光场数据接收模块，用于通过所述总线接收来自所述光源控制器的对应该打光光源的光场数据；控制信号接收模块，用于接收所述切换控制信号；切换模块，连接所述光场数据接收模块以及控制信号接收模块，用于在接收到所述切换信号时，根据所述光场数据切换灯光状态。