一种拍摄装置及拍摄位置寻优的方法与流程

本发明涉及视觉技术领域，特别是涉及一种拍摄装置及拍摄位置寻优的方法。

背景技术：

计算机视觉从实现方法来分，主要分为主动视觉和被动视觉两类，其中，通过用到结构光主动编辑物体表面特征信息的方法称为主动视觉。主动视觉能主动控制环境光等对目标对象的影响，克服了被动视觉中存在的不确定性因素，同时增大了立体视觉三维重建的精度。由此，主动视觉相对于被动视觉有着更大的应用价值。在由结构光源和相机组成的主动视觉系统中，结构光源与相机的具体位置对成像的质量有重要影响。

目前而言，对于由结构光源与相机组成的成像系统中，结构光源与相机分别固定在导轨上而不能自由移动，无法实现根据不同大小、远近的物体自动找到结构光源和相机的最优拍摄位置，进而影响了成像的质量。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种拍摄装置及拍摄位置寻优的方法，能够更好的避开遮挡，并根据图像的预采集获取最优拍摄位置。

为解决上述技术问题，本发明采用的第一个技术方案是提供一种拍摄装置，该装置包括：结构光源、相机、滑动模块、位置传感器、处理器；结构光源和相机分别与滑动模块连接连接；

位置传感器具体用于记录并存储相机与结构光源的位置坐标，相机具体用于在多个不同位置采集包含目标对象一系列图像的图像合集；

处理器具体用于从图像合集中获取与图像合集匹配度最高的帧图像，将匹配度最高的帧图像所对应的相机与结构光源的位置坐标确定为最优拍摄位置。

为解决上述技术问题，本发明采用的第二个技术方案是提供一种拍摄位置寻优的方法，该方法包括：

获取拍摄装置标定的参数信息；

通过滑动模块控制相机和/或结构光源移动，相机在多个不同位置采集包含目标对象一系列图像的图像合集，位置传感器记录并存储相机和/或结构光源在移动过程中相机与结构光源的一系列位置坐标；

通过处理器从图像合集中获取与图像合集匹配度最高的帧图像，将匹配度最高的帧图像所对应的相机与结构光源的位置坐标确定为最优拍摄位置。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过滑动模块控制相机和/或结构光源移动，相机在多个不同位置采集包含目标对象一系列图像的图像合集，处理器从图像合集中获取与该图像合集匹配度最高的帧图像，将匹配度最高的帧图像所对应的相机与结构光源的位置坐标确定为最优拍摄位置。这样能够更好的避开遮挡，并实现了根据不同大小、远近的物体自动找到结构光源和相机的最优拍摄位置，进而提高了拍摄图像的显示质量。

附图说明

图1是本发明提供的一种拍摄装置第一实施例的结构示意图；

图2是本发明提供的一种拍摄装置第二实施例的结构示意图；

图3是本发明提供的一种拍摄装置第三实施例的结构示意图；

图4是本发明提供的一种拍摄位置寻优的方法一实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。

为了根据不同大小、远近的物体自动找到结构光源和相机的最优拍摄位置，本发明提供的拍摄装置包括结构光源、相机、滑动模块、位置传感器、处理器；结构光源和相机分别与滑动模块连接。

具体地，滑动模块包括滑动电控装置和导轨，位置传感器为位置编码器，滑动电控装置用于控制相机和/或结构光源在导轨上移动，位置编码器用于记录并存储相机与结构光源的位置坐标；相机用于在多个不同位置采集包含目标对象一系列图像的图像合集，处理器从图像合集中获取包含目标对象元素最多的帧图像，将该图像所对应的相机与结构光源的位置坐标确定为最优拍摄位置。

为了清楚说明上述拍摄装置的工作过程，请参阅图1～图4。

请参阅图1，图1是本发明提供的拍摄装置第一实施例的结构示意图，如图1所示，该拍摄装置包括：位置编码器101、结构光源102、滑动电控装置103、相机104、导轨105、处理器(图中未示出)。滑动电控装置103和导轨105一起构成滑动模块。其中，导轨105为直线型导轨，相机104为双目相机，相机104在其他实施例中也可为单目相机或多目相机，具体不作限定。结构光源102以及相机104分别与导轨105连接，相机104与滑动电控装置103电连接，滑动电控装置103用于控制相机104在导轨105上移动，位置编码器101用于记录并存储相机104和结构光源102的位置坐标，相机104用于在多个不同位置采集包含目标对象一系列图像的图像合集，处理器从该图像合集中获取包含目标对象内容元素最多的帧图像，将该图像所对应的相机104与结构光源102的位置坐标确定为最优拍摄位置。

在一个具体的实施方式中，为了确定最优拍摄位置，将结构光源102和相机104分别固定在导轨105的两端，将滑动电控装置103安装在相机104上，通过滑动电控装置103控制相机104在导轨105上朝着靠近结构光源102的方向移动，在整个移动过程中，位置编码器101记录并存储了相机104与结构光源102的位置坐标，相机104在多个不同位置采集了包含目标对象一系列图像的图像合集，处理器从该图像合集中选出包含目标对象内容元素最多的帧图像，将该图像所对应的相机104与结构光源102的位置坐标确定为最优拍摄位置。其中，在整个移动过程中，对结构光源102和相机104的具体移动方式不作限定。例如，在其他实施方式中，先将结构光源102和相机104固定在导轨105的同一端，再通过滑动电控装置103控制相机104移向导轨105的另一端。

只在相机104上安装滑动电控装置103是一具体的实施方式，在其他实施方式中，可以在结构光源102和相机104上均安装滑动电控装置，通过滑动电控装置控制结构光源102和相机104同时在导轨105上移动。

当目标对象在世界坐标系中的位置坐标发生变化时，通过该拍摄装置重新获取最优拍摄位置或者根据目标对象在世界坐标系中位置坐标的变化通过滑动电控装置103自动调节相机104在导轨105上的位置。

请参阅图2，图2是本发明提供的拍摄装置第二实施例的结构示意图，如图2所示，该拍摄装置包括：位置编码器201、结构光源202、第一滑动电控装置203、相机204、第二滑动电控装置205、导轨206、处理器(图中未示出)。第一滑动电控装置203、第二滑动电控装置205和导轨206共同构成滑动模块。其中，导轨206为曲线型导轨，相机204为双目相机，相机204在其他实施例中也可为单目相机或多目相机，具体不作限定。结构光源202以及相机204分别与导轨206连接，结构光源202和相机204分别与第一滑动电控装置203和第二滑动电控装置205电连接，第一滑动电控装置203和第二滑动电控装置205分别控制结构光源202和相机204在导轨206上移动，位置编码器201用于记录并存储相机204和结构光源202的位置坐标，相机204用于在多个不同位置采集包含目标对象一系列图像的图像合集，处理器从该图像合集中获取包含目标对象内容元素最多的帧图像，将该图像所对应的相机204与结构光源202的位置坐标确定为最优拍摄位置。

在一个具体的实施方式中，为了确定最优拍摄位置，先将结构光源202和相机204分别固定在导轨206的两端，再通过第一滑动电控装置203和第二滑动电控装置205分别控制结构光源202和相机204朝向导轨206的中间处移动，在整个移动过程中，位置编码器201记录并存储了相机204与结构光源202的位置坐标，相机204在多个不同位置采集了包含目标对象一系列图像的图像合集，处理器从该图像合集中选出包含目标对象内容元素最多的帧图像，将该图像所对应的相机204与结构光源202的位置坐标确定为最优拍摄位置。其中，在整个移动过程中，对结构光源202和相机204的具体移动方式不作限定。例如，在其他实施方式中，先将结构光源202和相机204都固定在导轨206的中间处，再通过第一滑动电控装置203和第二滑动电控装置205分别控制结构光源202和相机204移向导轨206的两端；或者先将结构光源202和相机204均固定在导轨206的一端，再通过滑动电控装置控制结构光源202和相机204移向导轨206的另一端。

在结构光源202和相机204上均安装滑动电控装置是一具体的实施方式，在其他实施方式中，可以只在结构光源202或相机204上安装滑动电控装置。

当目标对象在世界坐标系中的位置坐标发生变化时，通过该拍摄装置重新获取最优拍摄位置或者根据目标对象在世界坐标系中位置坐标的变化通过第一滑动电控装置203和第二滑动电控装置205自动调节结构光源202和相机204在导轨206上的位置。

请参阅图3，图3是本发明提供的拍摄装置第三实施例的结构示意图，如图3所示，该拍摄装置包括：位置编码器301、结构光源302、第一滑动电控装置303、第一相机304、第一导轨305、第二滑动电控装置306、第二相机307、第二导轨308、处理器(图中未示出)。第一滑动电控装置303、第一导轨305、第二滑动电控装置306和第二导轨308共同构成滑动模块。其中，第一导轨305和第二导轨308均为直线型导轨，两个导轨形成夹角，在其他实施例中也可以为曲线型导轨。两个相机均为双目相机，两个相机在其他实施例中也可为单目相机或多目相机，具体不作限定。结构光源302以及第一相机304分别与第一导轨305连接，第二相机307与第二导轨308连接，第一滑动电控装置303和第二滑动电控装置306分别与第一相机304和第二相机307电连接，两个滑动电控装置分别控制两个相机在第一导轨305和第二导轨308上移动，位置编码器301用于记录并存储两个相机和结构光源302的位置坐标，两个相机用于在多个不同的位置采集包含目标对象一系列图像的图像合集，处理器从该图像合集中获取包含目标对象内容元素最多的帧图像，将该图像所对应的相机与结构光源302的位置坐标确定为最优拍摄位置。

在一个具体的实施方式中，为了确定最优拍摄位置，先将结构光源302和第一相机304分别固定在第一导轨305的两端，并将第二相机307固定在第二导轨308的一端，再通过第一滑动电控装置303和第二滑动电控装置306分别控制第一相机304和第二相机307朝向第一导轨305和第二导轨308的另一端移动，在整个移动过程中，位置编码器301记录并存储两个相机与结构光源302的位置坐标，两个相机在多个不同的位置采集了包含目标对象一系列图像的图像合集，处理器从该图像合集中选出包含目标对象内容元素最多的帧图像，将该图像所对应的相机与结构光源302的位置坐标确定为最优拍摄位置。其中，在整个移动过程中，对结构光源302和两个相机的具体移动方式不作限定。例如，在其他实施方式中，先将结构光源302和第一相机304都固定在第一导轨305的同一端，并将第二相机307固定在第二导轨308的一端，再通过第一滑动电控装置303和第二滑动电控装置306分别控制第一相机304和第二相机307朝向第一导轨305和第二导轨308的另一端移动；或者先将结构光源302和第一相机304均固定在第一导轨305的中间处，并将第二相机307固定在第二导轨308的一端，再通过滑动电控装置控制第一相机304在第一导轨305上朝着远离结构光源302的方向移动以及控制第二相机307移向第二导轨308的另一端。

在两个相机上分别安装滑动电控装置是一具体的实施方式，在其他实施方式中，可以在结构光源302和两个相机上均安装滑动电控装置。

当目标对象在世界坐标系中的位置坐标发生变化时，通过该拍摄装置重新获取最优拍摄位置或者根据目标对象在世界坐标系中位置坐标的变化通过滑动电控装置自动调节相机在导轨上的位置。

由上述可知，本发明通过滑动模块控制相机和/或结构光源移动，相机在多个不同位置采集包含目标对象一系列图像的图像合集，处理器从图像合集中获取与该图像合集匹配度最高的帧图像，将匹配度最高的帧图像所对应的相机与结构光源的位置坐标确定为最优拍摄位置。这样能够更好的避开遮挡，并实现了根据不同大小、远近的物体自动找到结构光源和相机的最优拍摄位置，进而提高了拍摄图像的显示质量。

请参阅图4，图4是本发明提供的一种拍摄位置寻优的方法一实施例的流程示意图。以下，详细说明该方法的具体步骤。

s401：获取拍摄装置标定的参数信息。

相机在获取目标物图像信息的过程中，为确定目标物表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系，必须建立相机成像的几何模型，这些几何模型参数就是相机的参数，获取这些参数的过程称为相机的标定。本实施方式中的相机为单目、双目或多目相机。

在一具体实施方式中，相机的标定包括内部参数和外部参数的标定，通过标定获取主点坐标、焦距、径向畸变系数、横向畸变系数等内部参数信息以及旋转矩阵、平移矩阵等外部参数信息。

s402：通过滑动模块控制相机和/或结构光源移动，相机在多个不同位置采集包含目标对象一系列图像的图像合集，位置传感器记录并存储相机和/或结构光源在移动过程中相机与结构光源的一系列位置坐标。

在相机和/或结构光源上安装滑动电控装置，通过滑动电控装置控制相机和/或结构光源在导轨上移动，在整个移动的过程中，相机在多个不同位置采集包含目标对象一系列图像的图像合集，位置编码器记录并存储相机和/或结构光源在导轨上移动过程中相机与结构光源的一系列位置坐标。具体地，如图1所示，图1中相机和导轨的数量均为一个，在相机104上安装有滑动电控装置103，将结构光源102和相机104分别固定在导轨105的两端，通过滑动电控装置103控制相机104在导轨105上朝着靠近结构光源102的方向移动，在整个移动过程中，相机104采集了包含目标对象一系列图像的图像合集，位置编码器101记录并存储了相机104与结构光源102的一系列位置坐标。其中，在整个移动过程中，对结构光源102和相机104的具体移动方式不作限定。例如，在其他实施方式中，先将结构光源102和相机104固定在导轨105的同一端，再通过滑动电控装置103控制相机104移向导轨105的另一端。只在相机104上安装滑动电控装置103是一具体的实施方式，在其他实施方式中，可以在结构光源102和相机104上均安装滑动电控装置，通过滑动电控装置控制结构光源102和相机104同时在导轨105上移动。

在其他实施方式中，相机和导轨的数量均为两个。具体地，如图3所示，图3中的两导轨均为直线型导轨，两相机均为双目相机，两相机也可以为单目或多目相机，具体不作限定。在两个相机上均安装有滑动电控装置，先将结构光源302和第一相机304分别固定在第一导轨305的两端，并将第二相机307固定在第二导轨308的一端，再通过第一滑动电控装置303和第二滑动电控装置306分别控制第一相机304和第二相机307朝向第一导轨305和第二导轨308的另一端移动，在整个移动过程中，两个相机在多个不同位置采集了包含目标对象一系列图像的图像合集，位置编码器301记录并存储两个相机与结构光源302的一系列位置坐标。其中，在整个移动过程中，对结构光源302和两个相机的具体移动方式不作限定。例如，在其他实施方式中，先将结构光源302和第一相机304都固定在第一导轨305的同一端，并将第二相机307固定在第二导轨308的一端，再通过第一滑动电控装置303和第二滑动电控装置306分别控制第一相机304和第二相机307朝向第一导轨305和第二导轨308的另一端移动；或者先将结构光源302和第一相机304均固定在第一导轨305的中间处，并将第二相机307固定在第二导轨308的一端，再通过滑动电控装置控制第一相机304在第一导轨305上朝着远离结构光源302的方向移动以及控制第二相机307移向第二导轨308的另一端。在两个相机上分别安装滑动电控装置是一具体的实施方式，在其他实施方式中，可以在结构光源302和两个相机上均安装滑动电控装置。

s403：通过处理器从图像合集中获取与图像合集匹配度最高的帧图像，将匹配度最高的帧图像所对应的相机与结构光源的位置坐标确定为最优拍摄位置。

在s402中得到了整个移动过程中相机采集目标对象的一系列图像的图像合集以及相机与结构光源的一系列位置坐标，再通过处理器从该图像合集中获取与该图像合集匹配度最高的帧图像，将该匹配度最高的帧图像所对应的相机与结构光源的位置坐标确定为最优拍摄位置。其中，从图像合集中获取与该图像合集匹配度最高的帧图像具体为从图像合集中获取包含目标对象内容元素最多的帧图像。具体地，如图1所示，当相机104在多个不同位置采集到整个移动过程中一系列图像的图像合集及位置编码器101采集到一系列位置坐标后，处理器从采集到的图像合集中选出包含目标对象内容元素最多的帧图像，并将该选出的图像所对应的相机104与结构光源102的位置坐标确定为最优拍摄位置。

当目标对象在世界坐标系中的位置坐标发生变化时，通过该拍摄装置重新获取最优拍摄位置或者根据目标对象在世界坐标系中位置坐标的变化通过滑动电控装置103自动调节相机104在导轨105上的位置。

在其他实施方式中，相机和导轨的数量均为两个。具体地，如图3所示，图3中的两导轨均为直线型导轨，两相机均为双目相机，两相机也可以为单目或多目相机，具体不作限定。当两个相机在多个不同位置采集了包含目标对象一系列图像的图像合集以及位置编码器301记录并存储两个相机与结构光源302的一系列位置坐标后，处理器从采集到的图像合集中选出包含目标对象内容元素最多的帧图像，并将该选出的图像所对应的相机与结构光源302的位置坐标确定为最优拍摄位置。

当目标对象在世界坐标系中的位置坐标发生变化时，通过该拍摄装置重新获取最优拍摄位置或者根据目标对象在世界坐标系中位置坐标的变化通过滑动电控装置自动调节相机在导轨上的位置。

区别于现有技术的情况，本发明通过滑动模块控制相机和/或结构光源移动，相机在多个不同位置采集包含目标对象一系列图像的图像合集，处理器从图像合集中获取与该图像合集匹配度最高的帧图像，将匹配度最高的帧图像所对应的相机与结构光源的位置坐标确定为最优拍摄位置。这样能够更好的避开遮挡，并实现了根据不同大小、远近的物体自动找到结构光源和相机的最优拍摄位置，进而提高了拍摄图像的显示质量。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。