本发明专利技术公开了一种去除图像模糊的图像采集装置，主要解决现有技术装置占用空间大、无法去除图像模糊的问题，其包括摄像头、上位机、单片机、舵机控制器、舵机、6自由度机械臂；舵机安装在6自由度机械臂上，上位机与单片机连接，单片机中设有提取图像运动前景、确定摄像头运动方向、预测摄像头和目标物体速度相同时刻的功能模块，且与舵机控制器连接；舵机控制器与舵机连接，单片机控制舵机控制器使舵机转动；摄像头固定在6自由度机械臂的上端，通过舵机控制摄像头的运动方向，在摄像头与运动目标物体速度一致时通过单片机指令进行图像拍摄。本发明专利技术占用空间小，稳固耐用性高，可用于消除图像的运动模糊，获得高质量的图像数据。获得高质量的图像数据。获得高质量的图像数据。
【技术实现步骤摘要】
去除图像模糊的图像采集装置
[0001]本专利技术属于图像处理
，具体涉及一种图像采集装置，可用于消除图像的运动模糊，获得高质量的图像数据。
技术介绍
[0002]图像模糊通常是在相机曝光的时间内，运动目标物体与摄像机发生相对运动造成的。由于物体位移运动的任意性以及各种噪声的复杂性，使得图像去模糊问题变得十分困难。传统方法是使用高速摄像机进行拍摄，虽然高速摄像机可以避免运动模糊，但高速摄像机在1秒内可以产生1.3GB数据，这不仅要求摄像机具备较高的存储能力，而且大量的数据也会给后续的实验分析带来极大的挑战和困难。此外，高速摄像机价格也相当昂贵，目前市场上国产的高速摄像机价格一般在十几万左右，进口的高速摄像机价格则在二十到一百多万元之间。为了解决这些问题，现有技术提出了有关消除图像运动模糊的方法及系统技术方案。
[0003]公开号为CN102436639B的中国专利文献公开了一种去除图像模糊的图像采集方法和图像采集系统。其工作时，由深度相机采集的深度图像和彩色相机采集的彩色图像，对彩色图像进行分块，估计每个图像块的模糊核和确定每个图像块模糊核的置信权值，得到运动在空间的初始分布，再将其代入贝叶斯公式，求取对应的后验分布最大化的图像，作为清晰图像。该系统适用于具有大深度范围的光线不足场景的图像采集与去模糊应用，其收敛速度和鲁棒性较好，但由于存在计算复杂和速度慢的问题，无法满足实时去图像模糊的要求。
[0004]公开号为CN113538294A的专利文献公开了一种消除图像运动模糊的方法及系统。其采用四杆曲柄摇杆机构，将四杆曲柄摇杆机构一端的摇杆与相机连接，另一端的偏心轴与电机连接，利用相机角速度控制电机的转速，使摇杆的最大角速度大于等于相机角速度；当相机的曝光中心时刻处于摇杆运动到角速度的时刻，进行拍摄，实现图像运动模糊消除。该系统实现简单，不用改动相机，消除运动模糊效果好，但四杆曲柄摇杆机构占用空间大，容易损坏。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种去除图像模糊的图像采集装置，通过软硬件的结合，避免使用复杂算法进行运动模糊去除，提高计算效率，减小占用空间，提升稳固耐用性，满足实时去除图像模糊的要求。
[0006]本专利技术的技术思路是：从硬件和软件两个方面设计一套可以显著降低运动模糊的图像采集装置，在摄像头速度和目标物体速度尽可能一致时，进行图像拍摄，其实现方案如下：
[0007]一种去除图像模糊的图像采集装置，包括摄像头1和控制系统2，其特征在于：
[0008]所述控制系统包括上位机21、单片机22、舵机控制器23、舵机24、6自由度机械臂25
和CH340芯片26；舵机24安装在6自由度机械臂25上，上位机21与单片机22连接，单片机22中设有提取图像运动前景、确定摄像头运动方向、预测摄像头和目标物体速度相同时刻的功能模块，且与舵机控制器23连接；舵机控制器23与6自由度机械臂25上的舵机24连接，通过单片机22控制舵机控制器23发送脉冲宽度调制信号以使舵机24转动；
[0009]所述摄像头1固定在6自由度机械臂25的最上端，通过舵机24控制摄像头的运动方向，在摄像头与运动目标物体速度一致时，单片机22发送摄像头工作指令，进行图像拍摄。
[0010]进一步，所述单片机22中设有运动检测模块221、运动目标追踪模块222，预测摄像头运动模块223，该运动检测模块221负责从图像中提取运动前景，该运动目标追踪模块222利用提取的运动前景通过投影法确定摄像头的运动方向，该预测摄像头运动模块223使用扩展卡尔曼滤波器估计摄像头角度变化模型，预测摄像头和目标物体速度相同的时刻，此时发送摄像头工作指令，进行图像拍摄。
[0011]进一步，所述运动检测模块221，包括：
[0012]背景获取子模块221a，用于获取背景图像；
[0013]背景差分子模块221b，用于利用当前图像与背景图像的差分获取运动前景图像。
[0014]进一步，所述运动目标追踪模块222，包括：
[0015]图像投影子模块222a，用于确定运动目标轮廓的位置和大小；
[0016]目标追踪子模块222b，用于根据前一帧图像运动目标轮廓与后一帧图像运动目标轮廓的投影差值，来确定摄像头的运动方向。
[0017]进一步，所述预测摄像头运动模块223，包括：
[0018]摄像头运动子模块223a，用于推导摄像头角度变化模型。
[0019]扩展卡尔曼滤波器子模块223b，用于预测摄像头角度变化模型在什么时刻满足摄像头与目标物体运动速度一致的要求。
[0020]进一步，所述6自由度机械臂25，其包括：
[0021]大U型底座251、第一长U型支架252、第二长U型支架253、第一多功能支架254、第二多功能支架255、第三多功能支架256、延长杆257、第一直角L支架258、第二直角L支架259、异形开孔U支架2510、机械爪2511；
[0022]该第一多功能支架254固定在第一长U型支架252上；
[0023]该第二多功能支架255固定在第二长U型支架253上，第二长U型支架253与第一长U型支架252固定连接；
[0024]该延长杆257的两端分别固定在第一直角L支架258和第二直角L支架259上；
[0025]该第一直角L支架258通过第二多功能支架255与第二长U型支架253连接；
[0026]该第二直角L支架259通过第三多功能支架256与异形开孔U支架2510连接；
[0027]所述舵机24，设为6个，其与6自由度机械臂25的连接关系如下：
[0028]该第一舵机241固定在大U型底座251上，并与第一多功能支架254连接；
[0029]该第二舵机242固定在第一多功能支架254上；
[0030]该第三舵机243固定在第二多功能支架255上；
[0031]该第四舵机244固定在第三多功能支架256上；
[0032]该第五舵机245固定在异形开孔U支架2510上；
[0033]该第六舵机246固定在机械爪2511上，并通过螺丝与第五舵机245连接。
[0034]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：
[0035]第一，本专利技术将摄像头1与控制系统2结合，在摄像头速度和目标物体速度尽可能一致时进行图像拍摄，避免了运动目标物体与摄像头发生相对运动造成的图像模糊。相比使用其他复杂方法消除图像模糊，计算更简单，速度更快，可以实现实时图像去模糊的要求。
[0036]第二，本专利技术将摄像头1安装到控制系统的6自由度机械臂25上，由于6自由度机械臂25整套金属件采用2mm厚度的硬铝合金材料，占用空间小，并采用大U型底座，稳固耐用，使用过程中不易侧翻，实用性强。
[0037]第三，本专利技术由于在单片机22中设有提取图像运动前景、确定摄像头运动方向、预测摄像头和目标物体速度相同时刻的功能模本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种去除图像模糊的图像采集装置，包括摄像头(1)和控制系统(2)，其特征在于:所述控制系统包括上位机(21)、单片机(22)、舵机控制器(23)、舵机(24)、6自由度机械臂(25)和CH340芯片(26)；舵机(24)安装在6自由度机械臂(25)上，上位机(21)与单片机(22)连接，单片机(22)中设有提取图像运动前景、确定摄像头运动方向、预测摄像头和目标物体速度相同时刻的功能模块，且与舵机控制器(23)连接；舵机控制器(23)与6自由度机械臂(25)上的舵机(24)连接，通过单片机控制舵机控制器发送脉冲宽度调制信号以使舵机(24)转动；所述摄像头(1)固定在6自由度机械臂(25)的最上端，通过舵机(24)控制摄像头的运动方向，在摄像头与运动目标物体速度一致时，单片机(22)发送摄像头工作指令，进行图像拍摄。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单片机(22)中设有运动检测模块(221)、运动目标追踪模块(222)，预测摄像头运动模块(223)，该运动检测模块(221)负责从图像中提取运动前景，该运动目标追踪模块(222)利用提取的运动前景通过投影法确定摄像头的运动方向，该预测摄像头运动模块(223)使用扩展卡尔曼滤波器估计摄像头角度变化模型，预测摄像头和目标物体速度相同的时刻，此时发送摄像头工作指令，进行图像拍摄。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，运动检测模块(221)，包括：背景获取子模块(221a),用于获取背景图像；背景差分子模块(221b)，用于利用当前图像与背景图像的差分获取运动前景图像。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，运动目标追踪模块(222)，包括：图像投影子模块(222a)，用于确定运动目标轮廓的位置和大小；目标追踪子模块(222b)，用于根据前一帧图像运动目标轮廓与后一帧图像运动目标轮廓的投影差值，来确定摄像头的运动方向。5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，预测摄像头运动模块(223)，包括：摄像头运动子模块(223a)，用于推导摄像头角度变化模型。扩展卡尔曼滤波器子模块(223b)，用于预测摄像头角度变化模型在什么时刻满足摄像头与目标物体运动速度一致的要求。6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：张彤，高天，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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