一种管道内360度全景深旋转式视觉成像装置及拍摄方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种管道内360度全景深旋转式视觉成像装置及拍摄方法，包括支架、具有测距

【技术实现步骤摘要】
一种管道内360度全景深旋转式视觉成像装置及拍摄方法


[0001]本专利技术涉及管道成像领域，具体涉及一种管道内360度全景深旋转式视觉成像装置及拍摄方法。

技术介绍

[0002]目前基于机器视觉的管道成像检测应用越来越广泛，然而对于管径小或不规则的管道动态成像仍然充满挑战。常规管道内成像技术在面向不同尺寸管道、异型管道等管道中所存在的适应性不佳、成像困难等问题。例如现有的折反射全景成像，折反射全景成像装置将相机与锥面镜、双曲面镜等满足单视点约束的透镜和反射镜相结合，利用反射镜将360
°
全景图像通过光学原理投影到二维平面上。但在自由场景下，管径变化复杂，获得的全景展开图会存在畸变严重，矫正算法无法适用的问题，难以获得正确的全景图。
[0003]为实现大跨度、宽适应性、多种管道内的全景成像，应研制径向360
°
全景深成像装置，使获得在垂直或水平方向上360
°
的视场角。此外，现有的360
°
全景成像方式下获取的管道内壁全景图像大都表现为规则且对称的圆形图像，但管道截面形状不规则，内部各位置尺寸不均衡，同一轴线不同位置处的景深具有差异。现有的成像装置难以满足管道内复杂的成像要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种管道内360度全景深旋转式视觉成像装置及拍摄方法，针对管道内表面高分辨力成像难题，本专利技术能够同步获取管道内表面全景图像序列，并通过图像拼接融合方法得到内表面高清全景图像，解决现有装置成像清晰度不足、适应性差、景深不匹配等管道内表面缺陷检测难题，提高异型管道内全景成像的效率。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的实施例提供一种管道内360度全景深旋转式视觉成像装置，包括支架、具有测距
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变焦功能的测距
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变焦摄像头模块和控制模块，所述测距
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变焦摄像头模块包括摄像头和深度传感器，所述支架顶部安装有滑环，所述滑环的上方安装有测距
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变焦摄像头模块，所述滑环的两侧分别设有电机和编码器，所述滑环在电机的作用下带动测距
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变焦摄像头模块旋转活动，所述编码器在滑环旋转过程中将旋转位移数据转换成数字脉冲信息传输至控制模块，所述控制模块设置在支架内部，所述控制模块与测距
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变焦摄像头模块、电机、编码器连接。
[0006]其中，所述电机上设置有第一齿轮，所述滑环的侧边设置有卡齿，所述第一齿轮上的卡齿与滑环侧边的卡齿相适配，所述电机带动第一齿轮转动并由第一齿轮带动滑环转动。
[0007]其中，所述滑环设置为凸轮结构，所述滑环的一侧设有微动开关，所述滑环在电机的作用下转动时，所述凸轮结构在转动下触发所述微动开关实现感知滑环转动位置。
[0008]其中，所述编码器的输出端上安装有第二齿轮，与电机上设置的第一齿轮、滑环上设置的卡齿相互啮合传动，用于编码器实时反馈旋转位移，并将反馈到的旋转位移传输至
控制模块。
[0009]其中，所述深度传感器为视场角小于90度的的深度传感器。
[0010]其中，所述控制模块为嵌入式控制器。
[0011]本专利技术的实施例还提供一种管道内360度全景深旋转式视觉成像的拍摄方法，包括以下步骤：
[0012]S1、装置工作时，启动电机，固定于电机出轴上的第一齿轮通过传动，带动滑环凸轮结构和第二齿轮转动，实现测距
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变焦摄像头模块中的深度传感器沿着滑环旋转轴方向360
°
旋转，测量出周向管道的距离，获得周向全景深度数据，得到管道内场景深度分布曲线；
[0013]S2、根据步骤S1得到的管道内场景深度分布曲线，进行周向场景深度分布曲线的周向全景视角分割，结合成像传感器视角α及初始位置角度β，进行周向场景深度分布曲线的周向全景视角分割，并将计算出的结果反馈至控制模块进行成像控制；
[0014]S3、根据步骤S2中决策确定的初始角度、对应角度位置的聚焦成像次数，再次旋转测距
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变焦摄像头模块一周完成管道内一周的拍摄，获得管道内全景图像序列；
[0015]S4、将获得的图像材料数字图像拼接融合算法获得高清晰的360
°
全景图像。
[0016]其中，步骤S2中，周向全景视角分割原则包括以下步骤：
[0017]S2.1、首先分析计算相关分割视角范围内的测量场景深度数据及景深的后景深最大值d
fmax
及前景深最小值d
bmin
；
[0018]S2.2、基于跨模式的自适应混合聚焦全景深成像方法自动分析单视角景深数据、评估相应视角下的成像方式，获取对应的聚焦成像次数M
i
；
[0019]S2.3、统计成像视角分割方式下周向成像时聚焦成像总次数N，其中N＝∑M
i
。
[0020]本专利技术上述技术方案的有益效果如下：
[0021](1)本专利技术能够同步获取管道内表面全景图像序列，并通过图像拼接融合方法得到内表面高清全景图像，解决现有装置成像清晰度不足、适应性差、景深不匹配等问题，提高异型管道内全景成像的效率；
[0022](2)本专利技术具有体积小、集成度高、成像快等特点，克服了现有管道内表面成像装置结构复杂、体积庞大、造价高昂等缺陷；
[0023](3)本专利技术具有微型伺服旋转机构与电路系统，能够实现连续多元旋转，实现周向360
°
多视点全聚焦成像并获得管道内表面具有全聚焦性能的全景序列图像。
附图说明
[0024]图1为本专利技术中管道内360度全景深旋转式视觉成像装置的结构示意图一；
[0025]图2为本专利技术中管道内360度全景深旋转式视觉成像装置的结构示意图二；
[0026]图3为本专利技术中管道内360度全景深旋转式视觉成像装置的目标景深的深度(最近景深及最大景深)曲线分布示意图及拍摄视角示意图；
[0027]图4为本专利技术中管道内360度全景深旋转式视觉成像装置拍摄方法中场景深度分布曲线分割示意图。
[0028]附图标记说明：
[0029]1、测距
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变焦摄像头模块；2、控制模块；3、支架；4、滑环；5、电机；6、第一齿轮；7、编
码器；8、第二齿轮；9、微动开关。
具体实施方式
[0030]为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0031]如图1、图2所示，本专利技术的实施例提供一种管道内360度全景深旋转式视觉成像装置及拍摄方法，其硬件包括支架3、具有测距
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变焦功能的测距
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变焦摄像头模块1和控制模块2，所述测距
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变焦摄像头模块1包括摄像头和深度传感器，所述支架3顶部安装有滑环4，所述滑环4的上方安装有测距
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管道内360度全景深旋转式视觉成像装置，其特征在于，包括支架、具有测距
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变焦功能的测距
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变焦摄像头模块和控制模块，所述测距
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变焦摄像头模块包括摄像头和深度传感器，所述支架顶部安装有滑环，所述滑环的上方安装有测距
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变焦摄像头模块，所述滑环的两侧分别设有电机和编码器，所述滑环在电机的作用下带动测距
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变焦摄像头模块旋转活动，所述编码器在滑环旋转过程中将旋转位移数据转换成数字脉冲信息传输至控制模块，所述控制模块设置在支架内部。2.根据权利要求1所述的管道内360度全景深旋转式视觉成像装置，其特征在于，所述电机上设置有第一齿轮，所述滑环的侧边设置有卡齿，所述第一齿轮上的卡齿与滑环侧边的卡齿相适配，所述电机带动第一齿轮转动并由第一齿轮带动滑环转动。3.根据权利要求1所述的管道内360度全景深旋转式视觉成像装置，其特征在于，所述滑环设置为凸轮结构，所述滑环的一侧设有微动开关，所述滑环在电机的作用下转动时，所述凸轮结构在转动下触发所述微动开关实现感知滑环转动位置。4.根据权利要求1所述的管道内360度全景深旋转式视觉成像装置，其特征在于，所述编码器的输出端上安装有第二齿轮，与电机上设置的第一齿轮、滑环上设置的卡齿相互啮合传动。5.根据权利要求1所述的管道内360度全景深旋转式视觉成像装置，其特征在于，所述深度传感器为视场角小于90度的深度传感器。6.根据权利要求1所述的管道内360度全景深旋转式视觉成像装置，其特征在于，所述控制模块为嵌入式控制器。7.一种管道内360...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢强，黄媛媛，陈嘉烨，张培好，金义德，吴红勤，杨宝权，蒋佳雯，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：