[发明专利]一种自由视角变光照图像采集系统

说明书

本发明公开了一种自由视角变光照图像采集系统。该系统包括球形框架、图像采集设备、LED灯组、灯组控制板、球形云台和控制主机，球形框架由方形金属桁架结构搭建而成；LED灯组安装于球形框架的节点上，LED灯通过线缆与灯组控制板连接；图像采集设备通过球形云台固定在球形框架上；灯组控制板与图像采集设备均与控制主机连接。本发明的系统能够通过控制不同角度的LED灯组来获得不同光照环境，并通过图像采集设备获得图像序列，能够用于游戏影视的三维模型重建、图像渲染以及计算机视觉的数据采集等领域。

技术领域

本发明涉及一种能够提供不同光照环境，并在此环境下采集自由视角图像序列的图像采集系统，属于图像采集装置领域。

背景技术

计算机视觉领域近年来发展迅速，越来越多的有关三维、图像等方面的技术被应用于工业生产，全景图像与VR相机设备结合进入大众视野，三维重建模型与模型采集设备不仅广泛应用于游戏领域，一些高精度模型也被用于影视制作，比如《阿凡达》、《爵迹》等。无论是三维模型还是全景图片，都是基于图像采集的技术。

对三维模型来说，目前的三维重建技术主要分为主动式与被动式，主动式技术通过特殊设备发射激光或红外点阵来获取物体的几何特征，比如结构光设备kinect，以及激光扫描仪。这类设备需要耗费大量时间来进行扫描才能获得较好的模型效果，而且要求拍摄设备要带有红外线或激光的发射与接收模块，不适宜于普适化的应用。被动式技术通过采集一系列图片来获取物体的几何信息，比如通过不同角度拍摄的一系列图片重建三维模型的多视点重建算法，通过计算不同角度下图片中的特征点位置，能够计算出其在空间结构中的坐标，或者通过同一视角下，不同光照条件的图片计算法向量信息，从而恢复模型的光度立体三维重建算法。可以看出被动式技术一方面需要从不同角度获得图像，同时又要能提供不同的光照环境。

在三维影视或游戏领域更是需要渲染不同光照下的模型，因此在过去一段时间里许多大学与研究机构曾尝试设计一些变光照的图像采集系统，例如：2011年，剑桥大学的Roberto在文章(Video Normals from Colored Lights.IEEE Transactions onPattern Analysis&MachineIntelligence 33.10(2011):2104-2114.)中用不同颜色的光同时照射一个物体，并在后续算法中进行分离，从而获得不同光照条件下的图片，但是根据拍摄的物体不同，不同颜色的光会有不同的影响。同时，所使用的光源显色指数无法做到完全一致，不同颜色的光强有一定差异，会为后续计算带来误差。如果光源角度要求更多，则需要更多颜色的光，上面提到的问题也会更严重。

发明内容

针对目前变光照图像采集系统的光源强度不足、光源角度受限、无法拍摄大型物体的技术缺陷，本发明提供了一种自由视角变光照图像采集系统，该系统能够提供多个角度的光照环境，光源强度充足且支持大型物体的拍摄。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种自由视角变光照图像采集系统，包括球形框架、图像采集设备、LED灯组、灯组控制板、球形云台和控制主机，所述球形框架由方形金属桁架结构搭建而成；所述LED灯组安装于球形框架的节点上，LED灯通过线缆与灯组控制板连接；所述图像采集设备通过球形云台固定在球形框架上；所述灯组控制板与图像采集设备均与控制主机连接。

进一步地，所述球形框架包括底座、支撑杆和金属框架，金属框架通过支撑杆固定在底座上；所述金属框架呈球状，其顶面和底面为五边形；所述金属框架的一侧开有矩形入口。

进一步地，所述球形框架的节点通过连接块连接，所述LED灯组安装于连接块上；所述连接块包括多边形基板和翼片，翼片固定在多边形基板上，且与多边形基板呈一定夹角；所述多边形基板上设有通孔，所述线缆穿过通孔；所述翼片上设有固定孔，翼片通过螺丝和固定孔与球形框架的金属杆固定在一起。