多相机协同扫描的图像采集装置及三维地图构建方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了多相机协同扫描的图像采集装置及三维地图构建方法,该图像采集装置的基座由支架、云台和转接部组成，其能够为图像采集设备提供稳定和灵活的支撑，以此使图像采集装置无论在何种场景下也能够实现稳定的全景拍摄，从而有效地避免发生抖动拍摄的情况。该图像采集设备通过其内置的若干相机对外界环境空间进行协同扫描拍摄，从而快速地和高效地实现对外界环境空间的扫描拍摄，以此提高图像采集的效率和可靠性。该三维地图构建方法利用该多相机协同扫描的图像采集装置采集的若干RGB图像和深度图像拼接形成相应的三维地图，其能够降低三维地图的构建误差和适用于各种复杂大尺度场景的三维重建。复杂大尺度场景的三维重建。复杂大尺度场景的三维重建。

【技术实现步骤摘要】
多相机协同扫描的图像采集装置及三维地图构建方法


[0001]本专利技术涉及图像采集与处理的
，尤其涉及多相机协同扫描的图像采集装置及三维地图构建方法。

技术介绍

[0002]随着机器人导航、自动驾驶和移动机器人等技术的发展，这些设备在运行过程中需要感知自身在外界真实场景中的方位和外界真实场景的三维地图，这使得相应的三维地图重建技术也越发重要。目前，三维地图重构是基于手持设备对外界真实场景进行图像序列拍摄，由于用户操作不当等因素的影响会使得在拍摄过程中发生拍摄抖动和拍摄不连续的情况，这会严重影响拍摄图像的清晰度，从而降低后续进行三维地图构建的准确性。可见，现有技术的外界真实场景图像采集装置普遍存在图像采集稳定性差，图像拍摄不连续以及图像拍摄动作可重复性地的问题，这严重地降低三维地图构建的准确性和可靠性。

技术实现思路

[0003]针对上述现有技术存在的缺陷，本专利技术提供多相机协同扫描的图像采集装置及三维地图构建方法，该多相机协同扫描的图像采集装置包括基座和图像采集设备，该基座由支架、云台和转接部组成，其能够为图像采集设备提供稳定和灵活的支撑，以此使图像采集装置无论在何种场景下也能够实现稳定的全景拍摄，从而有效地避免发生抖动拍摄的情况；此外，该图像采集设备通过其内置的若干相机对外界环境空间进行协同扫描拍摄，从而快速地和高效地实现对外界环境空间的扫描拍摄，以此提高图像采集的效率和可靠性。该三维地图构建方法利用该多相机协同扫描的图像采集装置采集的若干RGB图像和深度图像拼接形成相应的三维地图，这无需对这些图像进行位姿估计就能够直接进行三维地图构建，这不仅大大地减少三维地图构建的计算量，并且还能够降低三维地图的构建误差和适用于各种复杂大尺度场景的三维重建。
[0004]本专利技术提供多相机协同扫描的图像采集装置，其包括基座和图像采集设备，所述图像采集设备设置于所述基座上，
[0005]所述基座包括支架、云台和转接部；
[0006]所述支架用于提供所述图像采集装置的整体支撑；
[0007]所述云台设置在所述支架上；
[0008]所述图像采集设备通过所述转接部可拆卸地设置在所述云台上；
[0009]所述云台还用于改变所述图像采集设备整体的位姿；
[0010]所述图像采集设备包括若干相机、电机和控制器；
[0011]所述控制器用于向所述电机发送驱动信号；
[0012]所述电机用于根据所述驱动信号驱动每个相机改变自身的图像拍摄角度，从而使每个相机分别采集到外界环境不同视场方向的图像；
[0013]在本申请公开的一个实施例中，所述支架为三脚架，所述三脚架包括脚架平台和
三个支撑脚；
[0014]三个所述支撑脚均匀地设置在所述脚架平台的底部；
[0015]每个所述支撑脚通过铰接结构与所述脚架平台活动连接；
[0016]每个所述支撑脚均为长度可伸缩支撑脚；
[0017]进一步，所述云台包括云台主体、云台下接合部和云台上接合部；其中，
[0018]所述云台主体包括周向旋转部、上下俯仰调节部和左右侧倾调节部；
[0019]所述周向旋转部用于带动所述图像采集设备进行周向旋转动作；
[0020]所述上下俯仰调节部用于改变所述图像采集设备整体的上下俯仰角度；
[0021]所述左右侧倾调节部用于改变所述图像采集设备整体的左右侧倾角度；
[0022]所述云台下接合部设置在所述云台主体的底部，其用于可拆卸连接所述支架和所述云台主体；
[0023]所述云台上接合部设置在所述云台主体的顶部，其用于可拆卸连接所述云台主体和所述转接部；
[0024]在本申请公开的一个实施例中，所述云台下接合部和所述云台上接合部均为卡扣式接合部；
[0025]所述转接部为板状转接部，所述板状转接部的底部设置有卡合件，所述板状转接部的顶部设置有卡合槽；
[0026]所述板状转接件部通过所述卡合件与所述云台上接合部可拆卸连接；
[0027]所述图像采集设备设置在所述卡合槽上，从而实现所述图像采集设备与所述板状转接板的可拆卸连接；
[0028]在本申请公开的一个实施例中，所述图像采集设备包括三台RGB
‑
D相机；
[0029]每个RGB
‑
D相机均与所述电机连接；
[0030]所述控制器包括三个相机控制芯片和电机驱动芯片；
[0031]所述相机控制芯片与所述RGB
‑
D相机一一对应连接，所述相机控制芯片用于控制所述RGB
‑
D相机的拍摄动作，从而使三台RGB
‑
D相机进行协同扫描拍摄；
[0032]所述电机驱动芯片用于控制所述电机向每个RGB
‑
D相机的驱动输出，从而使每个RGB
‑
D相机能够进行同步转向动作；
[0033]在本申请公开的一个实施例中，在三个相机控制芯片中，其中一个相机控制芯片为主控制芯片，其余两个相机控制芯片为副控制芯片；
[0034]所述主控制芯片与所述副控制芯片之间能够相互读取对方的信息；
[0035]所述主控制芯片与所述电机驱动芯片连接，所述主控制芯片能够向所述电机驱动芯片发送电机驱动触发信号；
[0036]所述电机驱动芯片用于根据所述电机驱动触发信号，控制所述电机进行启动工作和停止工作的切换；
[0037]在本申请公开的一个实施例中，所述电机为步进电机；
[0038]所述电机驱动芯片用于控制所述步进电机的输出轴向每个RGB
‑
D相机的驱动力输出方向和/或驱动力输出大小，从而调整每个RGB
‑
D相机的转向方向和/或转向速度；
[0039]在本申请公开的一个实施例中，每个相机控制芯片用于控制其对应连接的RGB
‑
D相机对外界环境进行图像采集的拍摄焦距、拍摄视场角和拍摄曝光时间中的至少一者。
[0040]本专利技术还提供使用多相机协同扫描的图像采集装置三维地图构建方法，其特征在于，其包括如下步骤：
[0041]步骤S1，获取图像采集装置包含的每个相机的位姿信息，并根所述位姿信息，对每个相机进行位姿标定；
[0042]步骤S2，指示云台驱动所述图像采集设备进行周向旋转动作，并在所述周向旋转动作过程中每转动预设角度时，驱动图像采集装置包含的每个相机对外界环境空间进行协同扫描拍摄，直到所述图像采集设备完成一整圈周向旋转动作为止，从而获得关于所述外界环境空间的若干RGB图像和若干深度图像；
[0043]步骤S3，根据每个相机的位姿标定结果，对每个相机对应拍摄得到的RGB图像和深度图像进行位姿标定，再将位姿标定后的RGB图像和深度图像依序进行拼接，从而构建得到对应所述外界环境空间的三维地图；
[0044]进一步，在所述步骤S1中，获取图像采集装置包含的每个相机的位姿信息，并根所述位姿信息，对每个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多相机协同扫描的图像采集装置，其包括基座和图像采集设备，所述图像采集设备设置于所述基座上，其特征在于，所述基座包括支架、云台和转接部；所述支架用于提供所述图像采集装置的整体支撑；所述云台设置在所述支架上；所述图像采集设备通过所述转接部可拆卸地设置在所述云台上；所述云台还用于改变所述图像采集设备整体的位姿；所述图像采集设备包括若干相机、电机和控制器；所述控制器用于向所述电机发送驱动信号；所述电机用于根据所述驱动信号驱动每个相机改变自身的图像拍摄角度，从而使每个相机分别采集到外界环境不同视场方向的图像。2.根据权利要求1所述的多相机协同扫描的图像采集装置，其特征在于：所述支架为三脚架，所述三脚架包括脚架平台和三个支撑脚；三个所述支撑脚均匀地设置在所述脚架平台的底部；每个所述支撑脚通过铰接结构与所述脚架平台活动连接；每个所述支撑脚均为长度可伸缩支撑脚。3.根据权利要求1所述的多相机协同扫描的图像采集装置，其特征在于：所述云台包括云台主体、云台下接合部和云台上接合部；其中，所述云台主体包括周向旋转部、上下俯仰调节部和左右侧倾调节部；所述周向旋转部用于带动所述图像采集设备进行周向旋转动作；所述上下俯仰调节部用于改变所述图像采集设备整体的上下俯仰角度；所述左右侧倾调节部用于改变所述图像采集设备整体的左右侧倾角度；所述云台下接合部设置在所述云台主体的底部，其用于可拆卸连接所述支架和所述云台主体；所述云台上接合部设置在所述云台主体的顶部，其用于可拆卸连接所述云台主体和所述转接部。4.根据权利要求3所述的多相机协同扫描的图像采集装置，其特征在于：所述云台下接合部和所述云台上接合部均为卡扣式接合部；所述转接部为板状转接部，所述板状转接部的底部设置有卡合件，所述板状转接部的顶部设置有卡合槽；所述板状转接件部通过所述卡合件与所述云台上接合部可拆卸连接；所述图像采集设备设置在所述卡合槽上，从而实现所述图像采集设备与所述板状转接板的可拆卸连接。5.根据权利要求1所述的多相机协同扫描的图像采集装置，其特征在于：所述图像采集设备包括三台RGB
‑
D相机；每个RGB
‑
D相机均与所述电机连接；所述控制器包括三个相机控制芯片和电机驱动芯片；所述相机控制芯片与所述RGB
‑
D相机一一对应连接，所述相机控制芯片用于控制所述RGB
‑
D相机的拍摄动作，从而使三台RGB
‑
D相机进行协同扫描拍摄；
所述电机驱动芯片用于控制所述电机向每个RGB
‑
D相机的驱动输出，从而使每个RGB
‑
D相机能够进行同步转向动作。6.根据权利要求5所述的多相机协同扫描的图像采集装置，其特征在于：在三个相机控制芯片中，其中一个相机控制芯片为主控制芯片，其余两个相机控制芯片为副控制芯片；所述主控制芯片与所述副控制芯片之间能够相互读取对方的信息；所述主控制芯片与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐浩楠，赵晨希，钱津洋，付晓凡，张昊，华国凯，李嘉凡，
申请(专利权)人：司岚光电科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：