本發(fā)明涉及三維成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種立體圖形采集裝置及方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)相機只能記錄三維場景在二維平面的投影，是一種2d的成像裝置。隨著3d影音、vr/ar、3d打印等行業(yè)的發(fā)展，市場對立體成像技術(shù)的需求也日益增加，能夠記錄完整三維立體場景的裝置必將擁有廣闊的發(fā)展空間。

為了記錄一個完整的三維場景，就需要記錄該場景不同角度的圖像，再通過圖像處理重建出該場景的三維模型。目前常見的方案有包括相機陣列成像和移動相機成像。

相機陣列成像是指，在立體空間里，圍繞著目標物體架設(shè)多部相機，通過相機陣列采集多幅不同視角的圖像；

移動相機成像是指，只采用一臺相機，讓相機圍繞著目標物體體旋轉(zhuǎn)，記錄下不同角度的圖像，或者固定相機的位置，將目標物體體放在旋轉(zhuǎn)臺上，通過物體的旋轉(zhuǎn)，用相機記錄下不同角度的圖像。

相機陣列成像的方案成本高昂，需要占用較大的拍攝場地，移動相機方案則需引入了機械移動技術(shù)，影響成像質(zhì)量。

本發(fā)明旨在提出一種價格低廉、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的立體圖像采集裝置及方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種立體圖形采集裝置及方法，其借助多面反射體及反射鏡陣列可快速、準確地采集目標物立體圖像，還具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，成本低的特點。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

立體圖形采集裝置，包括相機、多面反射體、反射鏡陣列及支撐框架；

所述相機固定在支撐框架頂部，支撐框架底部用于放置目標物體；所述多面反射體固定在支撐框架中間，且多面反射體位于相機正下方及目標物體上方；所述反射鏡陣列含環(huán)繞在多面反射體周圍的若干塊反射鏡且各反射鏡均固定在支撐框架上；多面反射體的各反射面均為相機可照射到的傾斜面，且各反射面與反射鏡陣列中的反射鏡一一對應(yīng)，反射面與其對應(yīng)的反射鏡處于同一個豎直平面內(nèi)；

所述反射鏡陣列的環(huán)繞范圍大于其下方的目標物體，以使各反射鏡能夠?qū)⒛繕宋矬w各視角的光線分別反射至與其對應(yīng)的多面反射體的各反射面。

所述支撐框架為豎向設(shè)置的長方體框架。

所述多面反射體至少具有5個反射面，且每個反射面傾斜角度相同，所述反射鏡陣列由5片以上的反射鏡組成。

所述多面反射體呈六棱錐型，該六棱錐型的多面反射體頂部的錐尖部被削去。

所述相機、多面反射體及反射鏡陣列具有同一條中心線。

所述反射鏡陣列的所有反射鏡以同樣的傾斜角度環(huán)繞固定在多面反射體周圍。

上述立體圖形采集裝置的圖像采集方法，包括由反射鏡陣列的各反射鏡將目標物體的各視角光線反射至多面反射體的各反射面，相機從各反射面采集到目標物體的各視角圖像，最后采用圖像合成算法將各所有視角圖像合成為完整的目標物體三維圖像。

采用上述方案后，本發(fā)明有益效果在于：本發(fā)明借助一多面反射體及反射鏡陣列將待采集圖像的目標物體分割為若干個圖像，再由一個相機獲取分割的圖像，實現(xiàn)圖像和準確地快速采集，兼具了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、成本地的特點；

另外，本發(fā)明將相機和反射結(jié)構(gòu)（多面反射體及反射鏡陣列）置于目標物體體上方，不占用目標物體體所在水平空間，通過分割相機成像面的方法，使目標物體體不同方向的圖像同時成像在相機的圖像傳感器上，可以用于運動場景的立體拍攝。

以下結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明多面反射體的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明多面反射體的俯視圖；

圖4是本發(fā)明反射鏡陣列的俯視圖；

圖5是本發(fā)明的成像原理圖；

圖6是本發(fā)明相機采集到的目標物體圖像。

標號說明

相機100，多面反射體200，反射鏡陣列300，目標物體400，支撐框架500。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明揭示的立體圖形采集裝置，包括包括相機100、多面反射體200、反射鏡陣列300及支撐框架500；

相機100固定支撐框架500頂部，支撐框架500底部用于放置目標物體400；多面反射體200固定在支撐框架500中間，且多面反射體200位于相機100正下方及目標物體400上方；反射鏡陣列300含環(huán)繞多面反射體周圍的若干塊反射鏡且各反射鏡均固定在支撐框架500上；多面反射體200的各反射面均為相機100可照射到的傾斜面，且各反射面與反射鏡陣列中的反射鏡一一對應(yīng)，反射面與其對應(yīng)的反射鏡處于同一個豎直平面內(nèi)；

反射鏡陣列300的環(huán)繞范圍大于其下方的目標物體400，以使各反射鏡能夠?qū)⒛繕宋矬w各視角的光線分別反射至與其對應(yīng)的多面反射體的各反射面。

本實施例中，支撐框架500為豎向設(shè)置的長方體框架。多面反射體200至少具有5個反射面，且每個反射面傾斜角度相同，反射鏡陣列300由5片以上的反射鏡組成，反射鏡陣列300沿著一個圓周面環(huán)繞在多面反射體200周圍。如果增加反射鏡陣列300中反射鏡的數(shù)量，則會增加目標物體400的采樣角度的數(shù)量，也會導(dǎo)致每個反射鏡拍攝到的物體的視場角減少。采樣數(shù)量的增加意味著獲得物體更多角度的圖像，這樣會利于3d物體合成。然而，視場角減小會導(dǎo)致相機不能拍攝到物體的全貌，為了解決這一問題，就需要增加相機與目標物體之間的距離，即增加反射鏡陣列所在圓周的半徑，這樣勢必會增大立體圖像采集裝置的體積。因此，在保持圓周半徑不變的前提下，需合理的選擇反射鏡的數(shù)量。5片反射鏡既可以最低限度獲得合成3d物體所需的圖像素材，也可以有效控制整個裝置的體積。如圖2、3及圖4所示，以六棱錐型的多面反射體200為例，該六棱錐型的多面反射體200頂部的錐尖部被削去，具有反射面201、202、203、204、205和206，各反射面形狀、面積均相同，相應(yīng)的反射鏡陣列300具有6塊反射鏡301、302、303、304、305及306，相鄰反射鏡之間間隔相同，而且相機100、多面反射體200及反射鏡陣列300具有同一條中心線，相鄰反射鏡與該中心線構(gòu)成的三角形均為60°，反射鏡陣列300的所有反射鏡以同樣的傾斜角度環(huán)繞固定在多面反射體周圍，如此以來，反射鏡301、302、303、304、305及306對于下方目標物體400光線的入射角相同，相機100最后采集到的各視角圖像來自于相同的角度，可以完全覆蓋目標物體200，保證圖像完整性。

本發(fā)明還揭示了上述立體圖形采集裝置的圖像采集方法，包括由反射鏡陣列300的各反射鏡將目標物體400的各視角光線反射至多面反射體200的各反射面，相機100從各反射面采集到目標物體400的各視角圖像，最后采用圖像合成算法將各所有視角圖像合成為完整的目標物體圖像。

如圖4和5所示，來自目標物體的光線被反射鏡301反射，又經(jīng)反射面201反射至相機100，此時，相機采集到了目標物體一個視角方向圖像1，同理，其他反射鏡302、303、304、305及306分別配合反射面202、203、204、205和206將目標物體另外5個視角方向的圖像同時反射到相機上。

相機100采集的到圖像如圖6所示。其中，圖像1為反射面201和反射鏡301反射的第一視角圖像；圖像2為反射面202和反射鏡302反射的第二視角圖像；圖像3為反射面203和反射鏡303反射的第三視角圖像；圖像4為反射面204和反射鏡304反射的第四視角圖像；圖像5為反射面205和反射鏡305反射的第五視角圖像；圖像6為反射面206和反射鏡306反射的第六視角圖像，最后相機100內(nèi)置的圖像傳感器統(tǒng)一傳輸這些圖像，并通過圖像合成算法將圖像1-6合成完整的三維圖像。

以上僅為本發(fā)明的具體實施例，并非對本發(fā)明的保護范圍的限定。凡依本案的設(shè)計思路所做的等同變化，均落入本案的保護范圍。