本發(fā)明涉及光學(xué)電子產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于工業(yè)數(shù)字相機矩陣的圖像獲取裝置。

背景技術(shù)：

為了采用圖像拍攝的方式獲得被拍攝物體的三維立體圖像，相關(guān)技術(shù)提供了如下方法：將四個型號、鏡頭完全相同的數(shù)碼相機以2×2矩陣的形式設(shè)置在拍攝場景中，該四個數(shù)碼相機對拍攝場景中被拍攝物體拍攝得到的多張圖片，對獲取的多張圖片進行圖像處理與運算，得到被拍攝物體的三維立體圖像。

在三維運算時，由于相機采用了平面矩陣方式，極大簡化了三維運算量，提高了三維運算的準確性。但該方法需要將平行方向的相機的水平行對齊，將垂直方向的相機的垂直列對齊，也就是說要求相機組成幾何尺寸精確的矩形結(jié)構(gòu)，同時，還要求相機的感光元件保持在同一個水平面上。矩陣相機結(jié)構(gòu)的幾何精度越高，其對應(yīng)的測量精度和準確性也越高。

目前，可以將四個現(xiàn)有數(shù)碼相機安裝在一套固定的機械結(jié)構(gòu)上，依靠對相機的精確定位，滿足以上對相機矩陣結(jié)構(gòu)的位置精度的要求，但該方法存在以下問題：

1、上述相關(guān)技術(shù)中采用由四個數(shù)碼相機形成的相機矩陣對被拍攝物體進行拍攝，由于數(shù)碼相機本身具有外殼，且外殼具有一定的尺寸，四個數(shù)碼相機的鏡頭均位于數(shù)碼相機的中間位置，極限情況下，兩個相鄰的數(shù)碼相機的鏡頭之間的距離最小為一個數(shù)碼相機的外殼寬度。由于相關(guān)技術(shù)中在對被拍攝物體進行拍攝時，兩個相鄰的數(shù)碼相機的鏡頭之間的距離最小為一個數(shù)碼相機的外殼寬度，無法再進一步縮小，使機構(gòu)尺寸變大，同時相關(guān)技術(shù)中的圖像拍攝方式無法拍攝得到更加近距離的圖像，導(dǎo)致最終得到的三維立體圖像拍攝范圍有限，無法得到近距離物體的三維立體圖像。

2、由于采用既有相機加機械安裝結(jié)構(gòu)的方式，機械安裝結(jié)構(gòu)本身存在誤差，同時，由于加工制造的不一致性，相機的光軸、感光面與外殼之間存在幾何尺寸的不一致性，這樣，導(dǎo)致最后感光元件不能保證在同一水平面上，感光元件的光軸也不能保證相互平行，同時也不能保證組成一個標準的矩形結(jié)構(gòu)。以上誤差雖然可以通過事后標定做一些彌補，但誤差的存在極大影響了三維計算的精度和準確性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于工業(yè)數(shù)字相機矩陣的圖像獲取裝置，其中，采用將矩陣結(jié)構(gòu)的感光元件在一塊板上加工、焊接或制作的方式，以及將矩陣結(jié)構(gòu)的鏡頭安裝在一塊一次加工成型的固定板上，保證感光元件相互位置的幾何精度，以及鏡頭光軸的平行以及矩陣結(jié)構(gòu)的幾何精度，也可以縮小相鄰的鏡頭之間的距離，通過以上措施，保證三維立體圖像精確度和準確度更高，測量范圍更大，相機的集成度更高，方便加工制作，使該裝置成為真正意義上的集成化小型化的三維圖像采集裝置。

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種基于工業(yè)數(shù)字相機矩陣的圖像獲取裝置，包括相互平行設(shè)置的第一基板和第二基板；

所述第一基板上設(shè)置有鏡頭矩陣，所述鏡頭矩陣中的各個鏡頭的軸線分別垂直于所述第一基板所在平面；

所述第二基板朝向所述第一基板的表面上設(shè)置有感光元件矩陣，所述感光元件矩陣中的各個感光元件與各個所述鏡頭一一對應(yīng)設(shè)置。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面第一種可能的實施方式，其中，所述鏡頭矩陣中的各個所述鏡頭以m×n形式設(shè)置，其中m大于等于2，n大于等于2。

結(jié)合第一方面第一種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面第二種可能的實施方式，其中，所述鏡頭矩陣中水平方向上的各個所述鏡頭等間距設(shè)置，相鄰的兩個所述鏡頭之間的間距大于等于10毫米；

所述鏡頭矩陣中豎直方向上的各個所述鏡頭等間距設(shè)置，相鄰的兩個所述鏡頭之間的間距大于等于10毫米。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面第三種可能的實施方式，其中，所述感光元件矩陣中的各個所述感光元件與所述第二基板一體成形；或者，所述感光元件矩陣中的各個所述感光元件焊接安裝在所述第二基板上。

結(jié)合第一方面第三種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面第四種可能的實施方式，其中，所述感光元件矩陣中的各個所述感光元件加工或焊接時，要求水平方向?qū)?yīng)像素行對齊，垂直方向?qū)?yīng)像素列對齊。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面第五種可能的實施方式，其中，還包括控制電路板，所述控制電路板包括依次連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號處理器、控制模塊和通信模塊；

所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于接收所述感光元件發(fā)送的模擬圖像，將所述模擬圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像；

所述數(shù)字信號處理器，用于相機矩陣的系統(tǒng)控制，完成圖像采集的各種控制功能，包括圖像采集、圖像傳輸、圖像增益和快門控制、通信協(xié)議交互管理、定時中斷、任務(wù)切換、存儲管理、相機參數(shù)設(shè)置、采集模式和采集格式定義；

所述控制模塊，用于接收和發(fā)出拍攝觸發(fā)信號以及在所述鏡頭為自動鏡頭時調(diào)節(jié)所述鏡頭的拍攝參數(shù)；

所述通信模塊，用于在所述數(shù)字信號處理器的控制下將采集到的多幅所述數(shù)字圖像按通訊協(xié)議輸出到上位終端。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面第六種可能的實施方式，其中，所述第一基板上開設(shè)有安裝通孔，所述鏡頭矩陣中的所述鏡頭通過所述安裝通孔安裝在所述第一基板上。

結(jié)合第一方面第五種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面第七種可能的實施方式，其中，還包括固定后殼，所述固定后殼與所述第一基板固定連接，所述控制電路板位于所述固定后殼內(nèi)部，通過固定柱與所述第二基板固定連接。

結(jié)合第一方面第七種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面第八種可能的實施方式，其中，所述固定后殼上設(shè)置有電源輸入口和數(shù)據(jù)通信接口；

所述電源輸入口用于，連接電源線，通過所述電源線為所述感光元件和所述控制電路板供電；

所述數(shù)據(jù)通信接口用于，連接數(shù)據(jù)線，所述控制模塊和所述數(shù)字信號處理器通過所述數(shù)據(jù)線接收拍攝參數(shù)設(shè)置命令和所述拍攝觸發(fā)信號，所述通信模塊通過所述數(shù)據(jù)線將多幅所述數(shù)字圖像輸出。

結(jié)合第一方面上述的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面第九種可能的實施方式，其中，所述裝置還包括鏡頭保護罩，所述鏡頭保護罩用于保護所述鏡頭矩陣中的各個鏡頭。

本發(fā)明實施例中，將多個鏡頭組成的鏡頭矩陣集成在同一塊基板上，并且將多個感光元件組成的感光元件矩陣集成在同一塊基板上，保持各個感光元件與各個鏡頭一一對應(yīng)設(shè)置。與相關(guān)技術(shù)相比，由于本發(fā)明實施例中的基于工業(yè)數(shù)字相機矩陣的圖像獲取裝置將多個鏡頭布置在同一塊基板上，將多個感光元件組成的感光元件矩陣集成在同一塊基板上，因此能夠保證感光元件相互位置的幾何精度，以及鏡頭光軸的平行以及矩陣結(jié)構(gòu)的幾何精度，也可以根據(jù)需要縮小相鄰的鏡頭之間的距離。以上措施，保證了三維立體圖像精確度和準確度更高，測量范圍更大，相機的集成度更高，方便加工制作，使該裝置成為真正意義上的三維圖像采集裝置。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1示出了本發(fā)明實施例所提供的圖像獲取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了本發(fā)明實施例所提供的第一基板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3示出了本發(fā)明實施例所提供的圖像獲取裝置的裝配示意圖；

圖4示出了本發(fā)明實施例所提供的圖像獲取裝置的爆炸示意圖；

圖5示出了本發(fā)明實施例所提供的圖像獲取裝置的裝配剖面示意圖；

圖6示出了本發(fā)明實施例所提供的圖像獲取裝置的固定后殼示意圖；

圖7示出了本發(fā)明實施例所提供的控制電路板的模塊組成示意圖。

附圖標記如下：

第一基板100、鏡頭101、安裝通孔102；

第二基板200、感光元件201；

控制電路板300、固定柱301；

固定后殼400、電源輸入口401、數(shù)據(jù)通信接口402。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例。基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

考慮到相關(guān)技術(shù)中的圖像拍攝方式無法拍攝得到幾何位置關(guān)系滿足精度要求的圖像，導(dǎo)致最終得到的三維立體圖像精確度和準確性有限，無法得到更加精準的三維立體圖像，本發(fā)明提供了一種基于工業(yè)數(shù)字相機矩陣的圖像獲取裝置，下面通過實施例進行具體描述。

圖1示出了本發(fā)明實施例所提供的圖像獲取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本發(fā)明實施例中的圖像獲取裝置包括相互平行設(shè)置的第一基板100和第二基板200；

第一基板100上設(shè)置有鏡頭矩陣，鏡頭矩陣中的各個鏡頭101的軸線分別垂直于第一基板100所在平面；

第二基板200朝向第一基板100的表面上設(shè)置有感光元件矩陣，感光元件矩陣中的各個感光元件201與各個鏡頭101一一對應(yīng)設(shè)置。

本發(fā)明實施例中，將多個鏡頭組成的鏡頭矩陣集成在同一塊基板上，并且將多個感光元件組成的感光元件矩陣集成在同一塊基板上，保持各個感光元件與各個鏡頭一一對應(yīng)設(shè)置。與相關(guān)技術(shù)相比，由于本發(fā)明實施例中的基于工業(yè)數(shù)字相機矩陣的圖像獲取裝置將多個鏡頭布置在同一塊基板上，將多個感光元件組成的感光元件矩陣集成在同一塊基板上，因此能夠保證感光元件相互位置的幾何精度，以及鏡頭光軸的平行以及矩陣結(jié)構(gòu)的幾何精度，也可以根據(jù)需要縮小相鄰的鏡頭之間的距離。以上措施，保證了三維立體圖像精確度和準確度更高，測量范圍更大，相機的集成度更高，方便加工制作，使該裝置成為真正意義上的三維圖像采集裝置。

本發(fā)明實施例中，鏡頭為工業(yè)鏡頭，每個鏡頭與對應(yīng)的感光元件組成一個工業(yè)數(shù)字相機，從而形成由多個工業(yè)數(shù)字相機形成的工業(yè)數(shù)字相機矩陣，其中，工業(yè)數(shù)字相機以下簡稱相機，工業(yè)數(shù)字相機矩陣以下簡稱相機矩陣。

上述鏡頭矩陣中的各個鏡頭101型號、類型完全相同，其可以為定焦鏡頭，也可以為變焦鏡頭。上述感光元件矩陣中的各個感光元件201的作用是將鏡頭101捕獲到的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，以便于后續(xù)圖像處理，其可以為CCD(Charge-coupled Device，圖像傳感器)，也可以為CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金屬氧化物半導(dǎo)體)，當然，也可以為其他公知的能夠應(yīng)用在圖像獲取過程中實現(xiàn)光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕碾娖骷?/p>

由于每個鏡頭101捕獲到的光信號需要準確進入對應(yīng)的感光元件201，因此需要保證第一基板100和第二基板200相互平行，且各個感光元件201與各個鏡頭101一一對應(yīng)設(shè)置。

第一基板100和第二基板200的連接精度應(yīng)該能夠滿足第一基板100上鏡頭101的光軸垂直于第二基板200上的各個感光元件201，且穿過感光元件201的中心，同時感光元件201的感光面與鏡頭101之間的距離，能夠滿足鏡頭清晰成像的要求。本發(fā)明實施例中，優(yōu)選鏡頭矩陣中的各個鏡頭101以m×n形式設(shè)置，其中m大于等于2，n大于等于2。

具體地，鏡頭矩陣中的各個鏡頭101可以以2×2形式設(shè)置，或者2×3形式設(shè)置，或者3×3形式設(shè)置，或者4×5形式設(shè)置，這里不再做一一列舉。

本實施例中，采用m×n形式設(shè)置各個鏡頭101，能夠保證取景范圍合適，拍攝到完整的被拍攝物體或被拍攝場景。

研究發(fā)現(xiàn)，鏡頭矩陣中各個鏡頭101之間的間距對拍攝視場范圍存在影響，本實施例中，優(yōu)選鏡頭矩陣中水平方向上的各個鏡頭101等間距設(shè)置，相鄰的兩個鏡頭101之間的間距大于等于10毫米，同樣地，鏡頭矩陣中豎直方向上的各個鏡頭101等間距設(shè)置，相鄰的兩個鏡頭101之間的間距大于等于10毫米。

將鏡頭矩陣中水平方向上的各個鏡頭101等間距設(shè)置，以及鏡頭矩陣中豎直方向上的各個鏡頭101等間距設(shè)置，便于后期圖像三維處理運算，便于第一基板100的生產(chǎn)和鏡頭101的安裝。另外考慮到鏡頭矩陣中各個鏡頭101之間的間距過大時，拍攝得到的多張照片接近程度會下降，導(dǎo)致最終合成的三維立體圖像精確度不高，另一種優(yōu)選的實施方式中，優(yōu)選鏡頭矩陣中水平方向上的各個鏡頭101等間距設(shè)置，相鄰的兩個鏡頭101之間的間距大于等于10毫米且小于等于120毫米，同樣地，鏡頭矩陣中豎直方向上的各個鏡頭101等間距設(shè)置，相鄰的兩個鏡頭101之間的間距大于等于10毫米且小于等于120毫米。

使水平方向或者豎直方向相鄰的兩個鏡頭101之間的間距大于等于10毫米且小于等于120毫米，能夠避免每張照片接近程度下降，導(dǎo)致最終合成的三維立體圖像精確度不高的問題，還能夠減小圖像獲取設(shè)備的尺寸，便于圖像獲取設(shè)備的生產(chǎn)加工。

需要說明的是，在水平方向或者豎直方向相鄰的兩個鏡頭101之間的間距大于等于10毫米的基礎(chǔ)上，間距的上限不局限于120毫米，也可以是150毫米或者180毫米，可以根據(jù)實際需要確定。一般來說，鏡頭焦距值越大，拍攝物體的視場范圍越大，相鄰鏡頭的間距也需要越大。

為了進一步保證多個鏡頭101拍攝得到的圖像規(guī)律有序，優(yōu)選鏡頭矩陣中水平方向上相鄰的兩個鏡頭101之間的間距與鏡頭矩陣中豎直方向上相鄰的兩個鏡頭101之間的間距相等。

本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，感光元件矩陣中的各個感光元件201與鏡頭矩陣中的各個鏡頭101一一對應(yīng)設(shè)置，因此感光元件矩陣中的各個感光元件201的布設(shè)方式、各個感光元件201之間的間距均與各個鏡頭101一致，這里不再贅述。

圖1中，感光元件矩陣中的各個感光元件201與第二基板200一體成形；或者，感光元件矩陣中的各個感光元件201焊接安裝在第二基板200上。其中，第二基板200上的感光元件201加工或焊接時，要求水平方向?qū)?yīng)像素行對齊，垂直方向?qū)?yīng)像素列對齊。

相關(guān)技術(shù)中已有的各種類型的獨立的感光元件201均包括CCD和/或CMOS，并且技術(shù)已經(jīng)十分成熟，根據(jù)視場范圍、測量精度和測量速度等要求，可以選擇適合使用的感光元件201，然后設(shè)計對應(yīng)的第二基板200，第二基板200可以采用PCB(Printed Circuit Board，印制電路板)電路板的方式，然后將各個感光元件201按照前述的鏡頭101的布設(shè)要求焊接在第二基板200上。采用焊接方式時，為了保證焊接精度，可使用專用的感光元件定位卡具，保證焊接后各感光元件201的位置精度。

采用焊接的方式將感光元件201焊接在第二基板200上。目前CCD和CMOS等感光元件基本都是按照像素的行和列的數(shù)量加工成矩形，由于三維運算時，要求同一行的對應(yīng)坐標位置的像素行需要在同一條直線上，同時，同一列對應(yīng)坐標位置的像素列也需要在同一條直線上，因此本實施例中要求各個感光元件201組成標準矩形時，感光元件矩陣中的像素所在的位置(該位置用行和列的值表示)也要組成對應(yīng)的矩形結(jié)構(gòu)，從而保證三維運算的精準度，所以，第二基板200上的感光元件201加工或焊接時，要求水平方向?qū)?yīng)像素行對齊，垂直方向?qū)?yīng)像素列對齊，從而保證三維運算的精準度。

由于，CCD和CMOS等感光元件的像素間距一般為微米級，感光元件201在焊接時很難保證其對應(yīng)的像素行或列完全對齊，必然會產(chǎn)生對應(yīng)像素行或列的相對偏移或相對旋轉(zhuǎn)，為了彌補以上誤差，就需要在加工后，對以上加工誤差進行測量和標定，可以在三維計算中進行彌補和軟件上的修正。

或者，采用同步加工的方式將感光元件201與第二基板200一體成形。根據(jù)矩陣幾何精度的需要，為保證感光元件矩陣中的各個像素位置也形成標準的矩形結(jié)構(gòu)，提高三維運算的精度和速度，可以定制加工第二基板200，將各個感光元件201和第二基板200一體成形，在加工第二基板200的過程中加工完成各個感光元件201，也就是相當于加工一塊由多個組成矩形的感光區(qū)域而形成的一個大型的CCD或CMOS。該方法避免了前述的焊接方法造成的誤差，減少圖像運算時間，使三維圖像數(shù)據(jù)更加準確。

圖2示出了本發(fā)明實施例所提供的第一基板100的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，第一基板100開設(shè)有安裝通孔102，鏡頭矩陣中的鏡頭101通過安裝通孔102安裝在第一基板100上。

本發(fā)明實施例中，第一基板可采用加工中心一次成型的方式，或采用模型一次成型的方法，以便保證第一基板的幾何精度滿足要求。第一基板作為整個采集裝置的安裝和定位基礎(chǔ)，其幾何精度直接影響相機的精度，其幾何精度的具體要求是：鏡頭和第二基板的上下安裝面平行，兩個平面間的距離符合清晰成像的精度要求，鏡頭安裝通孔102與第一基板垂直，安裝通孔102的位置精度滿足要求等。

一種實施方式中，鏡頭101上設(shè)置有外螺紋，安裝通孔102上設(shè)置有內(nèi)螺紋，通過螺紋連接的方式將鏡頭101通過安裝通孔102安裝在第一基板100上。另一種實施方式中，鏡頭101上設(shè)置有第一卡接結(jié)構(gòu)，安裝通孔102上設(shè)置有第二卡接結(jié)構(gòu)，通過卡接的方式將鏡頭101通過安裝通孔102安裝在第一基板100上，其中，卡接方式可以為卡扣連接。

基于前述內(nèi)容，由于各個鏡頭101的布設(shè)方式和各個鏡頭101之間的間距需要滿足一定要求，因此第一基板100上的各個安裝通孔102也需要滿足相同的要求，具體要求參見前述內(nèi)容，這里不再贅述。

圖3示出了本發(fā)明實施例所提供的圖像獲取裝置的裝配示意圖，圖4示出了本發(fā)明實施例所提供的圖像獲取裝置的爆炸示意圖，如圖3和圖4所示，本實施例中的圖像獲取裝置還包括固定后殼400，固定后殼400與第一基板100固定連接，第二基板200位于固定后殼400內(nèi)部。其中，固定后殼400可以與第一基板100螺紋連接，也可以與第一基板100卡接。

如圖4所示，本實施例中的圖像獲取裝置還包括控制電路板300，控制電路板300位于固定后殼400內(nèi)部，第一基板100、第二基板200和控制電路板300依次排列，控制電路板300通過固定柱301與第二基板200固定連接，控制電路板300用于接收感光元件201輸出的電信號，并進行模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、存儲、數(shù)據(jù)輸出、采集參數(shù)設(shè)置、采集控制、采集觸發(fā)和鏡頭控制等操作。

圖5示出了本發(fā)明實施例所提供的圖像獲取裝置的裝配剖面示意圖，如圖5所示，第二基板200與第一基板100的上表面相接觸，控制電路板300通過固定柱301與第二基板200固定連接，從而第二基板200和控制電路板300均與第一基板100固定連接，達到安裝固定第二基板200和控制電路板300的目的。

本實施例中，為了保證鏡頭101與感光元件201之間的距離符合使用標準，在第二基板200與第一基板100相接觸的情況下，設(shè)置第一基板100的厚度為18.656毫米，或者為13.656毫米。其中，當鏡頭101為C接口鏡頭時，第一基板100的厚度為18.656毫米，當鏡頭101為CS接口鏡頭時，第一基板100的厚度為13.656毫米。

由圖5可以看出，第一基板100的下表面用于安裝鏡頭101，第一基板100的上表面用于與第二基板200相接觸。第一基板100的上表面包括位于兩端的凸起結(jié)構(gòu)，第一基板100的厚度指的是凸起結(jié)構(gòu)的表面與第一表面之間的距離。

圖6示出了本發(fā)明實施例所提供的圖像獲取裝置的固定后殼400示意圖，如圖6所示，固定后殼400上設(shè)置有電源輸入口401和數(shù)據(jù)通信接口402，電源輸入口401用于連接電源線，通過電源線為感光元件201和控制電路板300供電，數(shù)據(jù)通信接口402用于連接數(shù)據(jù)線，向控制電路板300發(fā)送數(shù)據(jù)，并將控制電路板300輸出的數(shù)據(jù)輸出。

考慮到鏡頭101的易破損性，另外一種實施方式中，圖像獲取裝置還包括鏡頭保護罩，鏡頭保護罩覆蓋在鏡頭101表面，用于保護鏡頭矩陣中的各個鏡頭101。優(yōu)選地，鏡頭保護罩與第一基板100固定連接，覆蓋第一基板100上的各個鏡頭101，從而避免鏡頭101損壞。鏡頭保護罩覆蓋可以為塑料材質(zhì)。

圖7是本發(fā)明實施例所提供的控制電路板的模塊組成示意圖，如圖7所示，本發(fā)明實施例中的控制電路板300包括依次連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器701、數(shù)字信號處理器702、控制模塊703和通信模塊704；模數(shù)轉(zhuǎn)換器701，用于接收感光元件201發(fā)送的模擬圖像，將模擬圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像；數(shù)字信號處理器702，用于相機矩陣的系統(tǒng)控制，完成圖像采集的各種控制功能，包括圖像采集、圖像傳輸、圖像增益和快門控制、通信協(xié)議交互管理、定時中斷、任務(wù)切換、存儲管理、相機參數(shù)設(shè)置、采集模式和采集格式定義等；控制模塊703，用于接收和發(fā)出拍攝觸發(fā)信號以及在鏡頭101為自動鏡頭時調(diào)節(jié)鏡頭101的拍攝參數(shù)；通信模塊704，用于在數(shù)字信號處理器702的控制下將采集到的多幅數(shù)字圖像按通訊協(xié)議輸出到上位終端。其中，拍攝參數(shù)包括鏡頭101的焦距、光圈和清晰度。

具體地，數(shù)字信號處理器702類似嵌入式計算機上的CPU(Central Processing Unit，中央處理器)芯片，其可以是DSP(Digital Signal Processing，數(shù)字信號處理器)、ARM(Acorn RISC Machine，RISC微處理器)、FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程邏輯門陣列)等芯片，是整個圖像采集系統(tǒng)的控制核心。數(shù)字信號處理器702運行時，首先調(diào)入內(nèi)嵌程序，與上位終端通訊，執(zhí)行相機的初始化命令，設(shè)置相機參數(shù)，例如曝光時間、觸發(fā)方式、圖像增益等，將相機內(nèi)部參數(shù)發(fā)送到上位終端，例如相機編號等，在得到拍攝命令后，控制各個相機的圖像采集，采集完成后，依次將圖像傳輸?shù)缴衔唤K端。

當圖像拍攝采用軟觸發(fā)時，上位終端向通信模塊704發(fā)送拍攝觸發(fā)信號，通信模塊704將該拍攝觸發(fā)信號發(fā)送至數(shù)字信號處理器702，數(shù)字信號處理器702根據(jù)該拍攝觸發(fā)信號將鏡頭101聚焦在感光元件201上的光信號采集得到模擬圖像信號，并控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器701將模擬圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像，以及控制通信模塊704將多幅數(shù)字圖像輸出至上位終端。

當圖像拍攝采用硬觸發(fā)時，上位終端向通信模塊704發(fā)送拍攝觸發(fā)信號，通信模塊704將該拍攝觸發(fā)信號發(fā)送至控制模塊703，控制模塊703將該拍攝觸發(fā)信號發(fā)送至數(shù)字信號處理器702，數(shù)字信號處理器702根據(jù)該拍攝觸發(fā)信號控制感光元件201將聚焦在感光元件201上的光信號，采集得到模擬圖像信號，并控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器701將模擬圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像，以及控制通信模塊704將多幅數(shù)字圖像輸出至上位終端。

本發(fā)明實施例中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器701的數(shù)量與鏡頭101的數(shù)量和感光元件201的數(shù)量一致，圖7中以四個鏡頭為例進行說明。

如圖7所示，控制電路板300還包括非易失性存儲器705和電源模塊706，電源模塊706分別與控制電路板300上的各個用電器件電連接，為各個用電器件供電。非易失性存儲器705與數(shù)字信號處理器702連接，用于存儲數(shù)字信號處理器702在圖像處理過程中生成的變量以及多幅數(shù)字圖像。

上述通信模塊704包括：數(shù)據(jù)交換電路或設(shè)備以及對應(yīng)的輸出輸入接口。數(shù)據(jù)交換電路或設(shè)備就像網(wǎng)絡(luò)交換機，可以將相機矩陣采集到的圖像集中到同一個網(wǎng)絡(luò)接口輸出，也可以采用多個網(wǎng)絡(luò)接口并行輸出，輸出接口的數(shù)量與采集圖像需要的時間相對應(yīng)。

通信模塊704的輸出輸入接口包括：系統(tǒng)總線接口、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口和I/O控制接口，系統(tǒng)總線接口、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口和I/O控制接口分別與數(shù)字信號處理器702連接，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口和I/O控制接口分別與電源模塊706連接。系統(tǒng)總線接口，用于將采集得到的多幅數(shù)字圖像通過系統(tǒng)總線傳輸出去，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口，用于將得到的多幅數(shù)字圖像通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳輸出去，I/O控制接口和控制模塊703連接，用于接收外部設(shè)備發(fā)出的拍攝觸發(fā)信號。

上述系統(tǒng)總線接口，包括但不限于：RS-232/485接口、1394接口、USB接口和camerlink接口。上述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口，包括但不限于：RJ-45接口、RJ-11接口、SC光纖接口、FDDI接口、AUI接口、BNC接口和Console接口，還可以是3G、4G、WIFI(WIreless-Fidelity，無線保真)等無線網(wǎng)絡(luò)接口。

對應(yīng)如圖7所示的控制電路板300，上述數(shù)據(jù)通信接口402具體用于連接數(shù)據(jù)線，控制模塊703和數(shù)字信號處理器702通過數(shù)據(jù)線接收上位終端發(fā)送的拍攝參數(shù)設(shè)置命令和上述拍攝觸發(fā)信號，該拍攝觸發(fā)信號能夠由圖像獲取裝置的上位終端發(fā)送，通信模塊704通過數(shù)據(jù)線將多幅數(shù)字圖像輸出，優(yōu)選輸出至該圖像獲取裝置的上位終端。

本實施例中，第二基板200和控制電路板300之間通過電路接口進行連接，在具體電路設(shè)計過程中，可根據(jù)外殼尺寸和具體情況，將控制電路板300部分模塊例如模數(shù)轉(zhuǎn)換電路上移到第二基板200，或為了縮小電路板面積，將控制電路板300部分模塊分割為另一個電路板，以上的改變，并不影響具體相機功能的實現(xiàn)，只是方便了封裝和外形尺寸的設(shè)計要求。

本發(fā)明實施例中的圖像獲取裝置能夠放置在拍攝場景中，對被拍攝物體進行拍照，其中，各個鏡頭和感光元件可組成一個單獨的相機，本發(fā)明實施例是將組成平行矩陣的多個相機加工在一套機器盒內(nèi)，形成三維立體圖像采集裝置。

本發(fā)明實施例中的圖像獲取裝置在拍攝圖像之前，需要對該裝置的一些具體參數(shù)進行標定和檢測，標定和檢測的內(nèi)容包括：鏡頭的焦距、畸變、光軸幾何位置；感光元件的幾何位置關(guān)系、實際測量間距、行和列的偏移和旋轉(zhuǎn)等等，標定和檢測需要采用專用標定設(shè)備和軟件，標定完成后，需要將測量后的參數(shù)提供給三維圖像處理軟件，將相關(guān)測量尺寸輸入三維運算公式，計算三維坐標尺寸，同時，通過軟件補償制造和安裝誤差，提高三維數(shù)據(jù)精度。

上述圖像采集裝置，一般采用同步方式采集物體多幅平面二維圖像。在獲得拍攝信號后，各個感光元件獲取各個鏡頭傳輸?shù)墓庑盘?，控制電路板將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號，將電信號轉(zhuǎn)換為平面二維圖像的數(shù)據(jù)格式，得到的多幅平面二維圖像通過數(shù)據(jù)通信接口402傳輸至外部圖像數(shù)據(jù)處理裝置進行處理，通過外部圖像數(shù)據(jù)處理裝置對多幅平面二維圖像進行處理，進而得到被拍攝物體的三維立體圖像。

其中，外部圖像數(shù)據(jù)處理裝置對矩陣平面二維圖像形式的圖像數(shù)據(jù)進行處理的過程為：對拍攝得到的多張圖像進行特征點匹配運算，根據(jù)匹配好的特征點像坐標，計算特征點的空間位置坐標，根據(jù)得到的各個特征點的空間位置坐標，計算被測物的其它需要特別測量的三維尺寸，形成三維點云數(shù)據(jù)，建立三維點云圖形，進行三維立體重現(xiàn)。

需要說明的是，本發(fā)明實施例中，設(shè)置相鄰的四個鏡頭101組成的矩陣為圖像獲取單元，當鏡頭101只有四個時，則存在一個圖像獲取單元，當鏡頭101大于四個時，則每次向右或者向下偏移一個鏡頭，采用鏡頭可以重疊的原則確定多個圖像獲取單元，如鏡頭101為6個鏡頭組成的矩陣時，則得到兩個圖像獲取單元，其中有兩個鏡頭101為重疊狀態(tài)，在兩個圖像獲取單元中均出現(xiàn)。

本實施例中，按照相鄰的四個鏡頭101組成的矩陣為圖像獲取單元，對每個圖像獲取單元獲取得到的圖像進行處理，從而得到被拍攝物體的三維立體圖像。

以上圖像獲取裝置以及對應(yīng)的外部圖像數(shù)據(jù)處理裝置獲取物體三維數(shù)據(jù)的方式，與人眼看世界的方式相同，由于采用平面矩陣方式拍攝二維圖像，就像人從不同角度看物體一樣，通過標準程序運算，將不同位置圖像上，同一特征點的視差計算出來，就能夠得到物體的三維外形尺寸。

由于目前三維運算計算量巨大，獨立和小型的電路難以勝任如此海量的運算，只能將三維運算放置在上位運算的終端上，未來隨著計算芯片功能的逐步強大，以及功耗的逐步降低，相信未來一定會出現(xiàn)本地三維數(shù)據(jù)自動處理的電路板和芯片。

應(yīng)注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

最后應(yīng)說明的是：以上所述實施例，僅為本發(fā)明的具體實施方式，用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制，本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進行修改或可輕易想到變化，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改、變化或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實施例技術(shù)方案的精神和范圍。都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護范圍為準。