全景多光譜全光影像采集方法及系統技術方案

本發明專利技術提供一種全景多光譜全光影像采集方法及系統，所述系統包括：支架、至少兩個獨立的圖像采集機構、后處理系統；其中每一圖像采集機構都包括全景鏡頭、全光鏡片，以及成像機構；其中所述全景鏡頭、全光鏡片同光軸設置以使入射光依次通過全景鏡頭、全光鏡片；其中獨立的圖像采集機構通過空間位置組合形成全景多光譜全光影像采集系統。具體的可以采用環形設置或是六面體形式設置；這樣就形成了一個在空間上多向分布的多個圖像采集機構，以保證圖像獲取的同步性、完整性及精確性。

Method and system for panoramic multi spectral optical image acquisition

The invention provides a panoramic multispectral image acquisition method and optical system, the system comprises a bracket, at least two independent image acquisition mechanism and postprocessing system; each image acquisition mechanism includes panoramic lens, optical lens, and imaging mechanism; wherein, the lens optical axis optical panoramic lens to enable the incident light through the lens, optical lens in panoramic image acquisition; the independent organizations formed according to the spatial location of multi spectral optical panoramic image acquisition system. The concrete can be used circularly arranged or hexahedral form; thus forming a spatial distribution of multidirectional multiple image acquisition mechanism, to ensure synchronization, integrity and accuracy of image acquisition.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及成像設備
，具體涉及一種全景多光譜全光影像采集方法及系統。
技術介紹
隨著虛擬現實技術的發展，對于特定場景的全視角三維數據的采集的需求日益增強。現有技術中全景影像采集及三維建模通常包括用于采集全景圖像的圖像采集系統和用于獲取點云信息的激光雷達系統；其中圖像采集系統通常包括2個以上的相機、大視角成像凸透鏡、傳感器、圖像處理器；而激光雷達系統包括不同光譜或采集方式的激光雷達。圖像采集系統對圖像進行采集，然后經過后期處理后生成全景圖像；同時激光雷達系統采集點云信息；然后將全景圖像和點云信息進行匹配，然后經過二次處理形成全視角三維影像。這種技術中，用于獲取全景圖像的圖像采集系統和用于獲取點云信息的激光雷達系統很難再在空間位置和采集時間上難以達到絕對同步，同時激光雷達系統的設備造價也較高，整體系統的成本和質量都具有瓶頸。同時圖像采集系統和激光雷達系統相對獨立，導致占用空間比較大，在空間有限制的區域和場景使用時受到限制較多。且設備的整體重量大、能耗高。
技術實現思路
針對現有技術中存在的全景多光譜全光影像采集設備存在的同步性能差、體積大、能耗高的問題，本專利技術要解決的技術問題是提供一種全景多光譜全光影像采集方法及系統，能夠提高設備的工作效率。為了解決上述問題，本專利技術實施例提出了一種全景多光譜全光影像采集系統，包括：支架、至少兩個獨立的圖像采集機構、后處理系統；其中每一圖像采集機構都包括全景鏡頭、全光鏡片，以及成像機構；其中所述全景鏡頭、全光鏡片同光軸設置以使入射光依次通過全景鏡頭、全光鏡片；其中獨立的圖像采集機構通過空間位置組合形成全景多光譜全光影像采集系統。如圖1和圖2所示是其中一種應用結構，圖1是系統頂視圖，圖2是系統立體圖，系統是采用了六套圖像采集機構，其中這六套圖像采集機構的光軸延長線延伸至所述支架內；這樣就形成了一個在空間上多向分布的多個圖像采集機構，以保證圖像獲取的同步性、完整性及精確性。其中，所述每一圖像采集機構的全景鏡頭具有相近的光學參數。其中，該全景鏡頭為一個透鏡組。其中，該全景鏡頭為凸透鏡組；凸透鏡組的水平視角和垂直視角在0°-180°范圍內。其中，所述全光鏡片為矩形或圓形的光學鏡片，且全光鏡片上均勻分布了微米級的微型透鏡。其中，所述微型透鏡的直徑為1-1000μm，所有微型透鏡的直徑相同，且所述微型透鏡的焦平面在一個平面上。其中，成像機構帶有多光譜彩色CCD或CMOS的成像系統，以將微型透鏡焦平面上所成的影像轉化成點數字信號，并對影像進行計算、轉換、壓縮，然后輸出到后處理系統。其中，所述系統包括六個獨立的圖像采集機構，且所述六個獨立的圖像采集機構成六面體形狀設置，所述六個獨立的圖像采集機構分別設置于所述六面體的一個面上且朝向六面體外，且所述六個獨立的圖像采集機構的光軸交匯于所述六面體內的同一點。其中，后處理系統包括：同步控制器、圖像后處理模塊；其中所述同步控制器用于連接所述每一圖像采集機構以控制圖像采集機構同步采集圖像；所述圖像后處理模塊接收每一圖像采集機構的圖像，并對圖像進行標定和拼接以生成全光成果影像；并利用全光算法解析全光成果影像以生成全視角三維數據。其中，所述后處理系統還包括通訊接口和存儲機構，其中所述存儲機構連接所述圖像后處理模塊以將所述全視角三維數據進行存儲；其中所述通訊接口支持常見的通信接口如USB接口單元、RJ接口單元、WiFi接口單元、3G/4G接口單元等，以連接外部系統。同時，本專利技術實施例還提出了一種利用如前任一項所述的全景多光譜全光影像采集系統獲取全景多光譜全光影像的方法，包括：通過后處理系統的同步控制器控制所有圖像采集機構同步采集圖像，然后利用圖像后處理模塊對圖像采集機構獲取的圖像進行標定和拼接以生成全光成果影像；并利用全光算法解析全光成果影像以生成全視角三維數據。本專利技術的上述技術方案的有益效果如下：1.點云和影像無空間誤差，同一視角內所有影像信息采集和點云信息計算所需的全光信息的采集，使用的是同一個傳感器，因此在計算過程中二者無空間誤差，后期數據的精度較高，數據處理的效率也更高。2.無時間誤差，同一視角內所有影像信息采集和點云信息計算所需的全光信息的采集，使用的是同一個傳感器，同一時間采集相關信息，因此無任何時間誤差。3.造價較低，無需昂貴的激光設備，就能夠實現點云信息的生成，同時減少了后處理系統上對激光設備的控制單元及相關的附屬設備，有效地降低了整體設備的成本。4.空間較小，僅需影像設備的空間，無需額外的激光設備，以及激光設備所配備的電源等附加設備的個空間，有效地降低了整體設備的空間。5.載荷較低，無需激光設備，就能夠實現點云信息的生成，同時減少了后處理系統上對激光設備的控制單元及相關的附屬設備，整體設備的重量有較大的減少。6.能耗較低，無需激光設備，就能夠實現點云信息的生成，同時減少了后處理系統上對激光設備的控制單元及相關的附屬設備，整體設備的能耗有較大的減少。附圖說明圖1為本專利技術實施例的全景多光譜全光影像采集系統的整體外觀頂視圖；圖2為全景多光譜全光影像采集系統的整體外觀立體圖；圖3為全景鏡頭、全光鏡片、圖像采集及處理系統及后處理系統四者間的信號關系；圖4為全光鏡片采集后的數據的視差原理圖；圖5為后處理系統控制電路示意圖。具體實施方式為使本專利技術要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。本專利技術實施例提出了一種如圖1所示的全景多光譜全光影像采集系統，包括支架101，至少兩個圖像采集機構、后處理系統301；其中每一圖像采集機構都包括全景鏡頭2001、全光鏡片2002，以及成像機構2003；其中所述全景鏡頭2001、全光鏡片2002同光軸設置以使入射光依次通過全景鏡頭2001、全光鏡片2002。如圖1和圖2所示的是采用了六套圖像采集機構，其中這六套圖像采集機構的光軸延長線延伸至所述支架內；這樣就形成了一個在空間上多向分布的多個圖像采集機構，以保證圖像獲取的同步性、完整性及精確性。其中，所述每一圖像采集機構的全景鏡頭2001具有相近的光學參數。這樣外部影像通過全景鏡頭2001形成影像，投射到全光鏡片2002上。其中，該全景鏡頭2001可以為一個透鏡組，也可以為一個凸透鏡。本專利技術實施例中采用簡化的方案，即只采用一個凸透鏡，該凸透鏡的水平視角和垂直視角在0°-180°范圍內，且凸透鏡對紫外和紅外具有較好的透過性，便于多光譜信息的采集。每組光學系統的全景鏡頭2001均具有相近光學參數，外部影像通過全景鏡頭2001形成影像，投射全光鏡片2002上。其中，所述全光鏡片2002為矩形或圓形的光學鏡片，且全光鏡片2002上均勻分布了微米級的微型透鏡。其中，所述微型透鏡的直徑為1-1000μm，所有微型透鏡的直徑相同，且所述微型透鏡的焦平面在一個平面上。其中，成像機構2003帶有多光譜彩色CCD或CMOS的成像系統，以將微型透鏡焦平面上所成的影像轉化成點數字信號，并對影像進行計算、轉換、壓縮，然后輸出到后處理系統301。其中后處理系統301包括：同步控制器、圖像后處理模塊；其中所述同步控制器用于連接所述每一圖像采集機構以控制圖像采集機構同步采集圖像；所述圖像后處理模塊接收每一圖像采集機構的圖像，并對圖像進行標定和拼接以本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種全景多光譜全光影像采集系統，其特征在于，包括：支架、至少兩個獨立的圖像采集機構、后處理系統；其中每一圖像采集機構都包括全景鏡頭、全光鏡片，以及成像機構；其中所述全景鏡頭、全光鏡片同光軸設置以使入射光依次通過全景鏡頭、全光鏡片；其中獨立的圖像采集機構通過空間位置組合形成全景多光譜全光影像采集系統。

【技術特征摘要】
1.一種全景多光譜全光影像采集系統，其特征在于，包括：支架、至少兩個獨立的圖像采集機構、后處理系統；其中每一圖像采集機構都包括全景鏡頭、全光鏡片，以及成像機構；其中所述全景鏡頭、全光鏡片同光軸設置以使入射光依次通過全景鏡頭、全光鏡片；其中獨立的圖像采集機構通過空間位置組合形成全景多光譜全光影像采集系統。2.根據權利要求1所述的全景多光譜全光影像采集系統，其特征在于，所述每一圖像采集機構的全景鏡頭具有相近的光學參數。3.根據權利要求1所述的全景多光譜全光影像采集系統，其特征在于，該全景鏡頭為一個透鏡組。4.根據權利要求1所述的全景多光譜全光影像采集系統，其特征在于，該全景鏡頭為凸透鏡組；凸透鏡組的水平視角和垂直視角在0°-180°范圍內。5.根據權利要求1所述的全景多光譜全光影像采集系統，其特征在于，所述全光鏡片為矩形或圓形的光學鏡片，且全光鏡片上均勻分布了微米級的微型透鏡。6.根據權利要求5所述的全景多光譜全光影像采集系統，其特征在于，所述微型透鏡的直徑為1-1000μm，所有微型透鏡的直徑相同，且所述微型透鏡的焦平面在一個平面上。7.根據權利要求1所述的全景多光譜全光影像采集系統，其特征在于，成像機構帶有多光譜彩色CC...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡曉明，
申請(專利權)人：胡曉明，
類型：發明
國別省市：北京;11