CN113218324A - 一种可移动文物时域数据采集平台及其采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于图像数据采集技术领域，涉及一种可移动文物时域数据采集平台及其采集方法，解决了对文物图像数据采集不全面的问题，本发明提供技术方案，其包括机架、置物平台、图像采集设备和控制***，所述置物平台设置在机架上，置物平台用于承载待测物体，并带动待测物体旋转，所述图像采集设备用于对待测物体的各个角度进行图像采集，所述控制***分别与置物平台、图像采集设备连接，其目的在于：针对使用传统三维扫描技术无法采集的、尤其是易损的特定物品，通过本平台三维720°数据采集，对文物的质感、纹理、尺寸精度做到精确的复制，使其不止能够满足感官的认知，更可以直接作为专业人员研究的样品，达到精准复制，永久性记录的目的。

Description

一种可移动文物时域数据采集平台及其采集方法

技术领域

本发明属于图像数据采集技术领域，具体涉及一种可移动文物时域数据采集平台及其采集方法。

背景技术

文物的数字化记录具有非常重要的意义。在文物保护方面，对于大量正在受到腐蚀氧化的文物，可以在现阶段尽可能的在电脑上保留其原貌。在欣赏和研究方面，学者、爱好者和收藏家可以通过网络在任意地方和任意时间方便快捷的观赏和研究文物，并且不会对文物造成任何破坏。目前文物的数字化记录及展现形式多为以下三种形式：

其一，平面图片展现形式，该种形式只能展示被拍摄文物的一个侧面的静态图片，只能提供场景的某一角度图像，即使是广角镜头，也不能有效全面的对场景进行表现不能360度全方位的展示，且不是三维立体，观察不便。

其二，动态视频展现形式，且分辨率较低虽然可以让用户对场景有全面的了解，可图像视角依然有限，且不具有放大、缩小及自由切换视角的功能，观看方式取决于拍摄者的拍摄方式，由视频的制作者固定安排，使用者被动接受，并不自由。

其三，三维立体建模展现形式，该种形式一般用精度比较低的三维成像技术，对物品的质感、纹理、尺寸精度没有精确的记录，只能满足感官的认知，且对液体、黑色的、过小的、高光强烈、高反光、高透明、镂空、存在精密或细微的缝隙、使用传统三维扫描技术均无法采集，且实际获得三维模型精度存在材质属性维度和表征精度上的双重损失，达不到精准复制的目的。

针对现有技术存在的问题，经检索，公开号为CN205726052U的中国专利，公开了一种文物保护三维数据采集拍摄一体化装置，采取文物数据采集最新技术是采用360度全景摄影，它是一种运用数码相机对现有场景进行多角度环视拍摄然后进行后期拼合而成的一种三维影像技术，其包括：置物台、设置在所述置物台上的转台、设置在所述转台上用于放置被采集物的托盘以及用于采集背采集物数据的多个数据采集器，其中，多个所述数据采集器均朝向所述被采集物并沿一圆弧布置，通过自传平台和多个数据采集器的配合，最大程度的获得被采集物的全方位立体式的数据，将数据后期处理成可放大缩小的三维立体影像模型。

但是该装置还存在以下不足：1)采集装置与被测文物之间夹角呈0～90°分布，且相对位置不可调节，无法对文物下部的图像进行数据采集，不能做到720°无死角数据采集；2)自转平台与采集装置的相对距离固定，针对不同体积、不同轮廓的文物，采集装置与文物之间的距离会影响其测量精度；3)一共6个数据采集器，每个采集器相隔15°夹角分布，采集到的文物数据量过少，也会影响其最终结果的精度4)对液体、黑色的、过小的、高光强烈、高反光、高透明、镂空、存在精密或细微的缝隙的物体图像采集，存在对物体本身材质属性维度和表征精度上的双重损失，达不到精准复制的目的。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种可移动文物时域数据采集平台，其目的在于：针对博物馆的馆藏文物、贵重的物品，尤其是易损的特定物品，通过本平台三维720°数据采集，对文物的质感、纹理、尺寸精度做到精确的复制，使其不止能够满足感官的认知，更可以直接作为专业人员研究的样品，达到精准复制，永久性记录的目的。

本发明采用的技术方案如下：

一种可移动文物时域数据采集平台，其特征在于，包括机架、置物平台、图像采集设备和控制***，所述置物平台设置在机架上，置物平台用于承载待测物体，并带动待测物体旋转，所述图像采集设备用于对待测物体的各个角度进行图像采集，所述控制***分别与置物平台和图像采集设备连接。

所述置物平台上设置有透明的旋转盘，待测物体放置在旋转盘上，所述图像采集设备连接有驱动臂，所述驱动臂用于调整图像采集设备与待测物品的相对位置，对待测物品进行全方位图像采集。

采用上述技术方案，通过将文物放置在透明的旋转盘上，旋转盘能够带动文物在水平面上自转360°，所述的图像采集设备即可上对文物在一个水平面上360°无死角图像采集，图像采集设备设置在驱动臂上，驱动臂可带动图像采集设备在竖直平面摆动，控制***控制旋转盘和驱动臂，不断调整文物和相机的相对采集角度，可实现对文物进行全方位无死角图像数据采集，获取到物品各个角度、方位的图像数据，后续在由专业软件对其图像数据进行图像合成与数据处理，准确进行三维再生，对液体、黑色的、过小的、高光强烈、高反光、高透明、镂空、存在精密或细微的缝隙的物体、质感、纹理、尺寸精度做到精确的复制，避免对其材质属性维度和表征精度上的损失，使其不止能够满足感官的认知，更可以直接作为专业人员研究的样品，达到精准复制，永久性记录的目的。

优选的，所述置物平台还包括第一电机，第一电机连接有减速器，减速器与旋转盘之间设置有传动组件，第一电机通过传动组件带动旋转盘在水平面上旋转。

进一步优选的，所述传动组件包括齿轮外圈，所述齿轮外圈与减速器输出轴啮合连接，所述旋转盘固设在齿轮外圈内，第一电机驱动齿轮外圈旋转，从而带动旋转盘在水平面上360°旋转。采用该优选的技术方案，通过第一电机输出轴与齿轮外圈啮合的方式，驱动齿轮外圈在水平面上旋转，齿轮外圈再带动旋转盘上旋转，从而实现使旋转盘上的文物可在水平面上旋转360°

进一步优选的，所述传动组件包括导向轮和皮带，所述皮带张紧套设在减速器输出轴和导向轮上，旋转盘边缘与皮带紧密贴合，第一电机驱动皮带运动，从而带动旋转盘在水平面上360°旋转。采用该优选的技术方案，通过第一电机输出轴带动皮带运动的方式，驱动旋转盘旋转，从而实现使旋转盘上的文物可在水平面上旋转360°

优选的，所述机架一侧还设置有机箱，机箱上设置有水平方向的旋转轴和第一限位装置，所述旋转轴与驱动臂互相垂直且固定连接，机箱内设置有第二电机和减速器，第二电机的输出轴与旋转轴之间通过减速器连接，所述第一限位装置为设置在旋转轴上下两侧的两个感应限位器。采用该优选的技术方案，通过在第二电机输出轴与驱动臂的旋转轴之间设置有减速器，降低第二电机的输出转速，可使驱动臂的转动角度调节更为精准，通过在旋转轴上下两侧竖直设置有感应限位器，当驱动臂从水平位置旋转至垂直地面时，驱动臂与感应限位器接触，控制***控制第二电机断电停机，即可保证驱动臂在竖直平面摆动角度为0～180°。

优选的，所述置物平台下方还设置有升降机构，所述升降机构包括两个第三电机和升降杆，两个第三电机对称分布在机架的两侧，所述第三电机输出轴连接有螺旋升降机，螺旋升降机驱动升降杆在竖直方向上往复运动，从而实现对置物平台的高度的调节。

进一步优选的，所述驱动臂上设置有滑轨和丝杆，丝杆一端设置有第四电机，第四电机连接有行星减速器，行星减速器与丝杆通过皮带连接，所述驱动臂上设置有用于固定图像采集设备的连接臂，所述连接臂套设在丝杠上且与滑轨滑动连接，滑轨上设置有第二限位装置，所述第二限位装置为分布在滑轨两端的两个感应限位器。

采用上述两个优选的技术方案，升降机构可调节置物平台的高度，第四电机可驱动安装有图像采集设备的连接臂在滑轨上滑动，调节连接臂在滑轨上的位置，针对体积不同，轮廓不同的文物时，通过调节其置物平台的高度和相机与置物平台的距离，实现对文物复杂轮廓精准拍摄，保证针对不同的文物，都达到高清晰度、高精度的图像采集，通过丝杆的方式驱动，可以实现对相机位置的精准调节，通过设置有第二限位装置，防止连接臂向里运动导致与置物平台产生干涉或者连接比往外移动导致其脱轨。

优选的，所述连接臂末端设置有用于固定图像采集设备的固定框，固定框四周设置有冷却装置，所述冷却装置包括设置在固定框上的金属板，金属板上设置有气孔，气孔通过冷风气管连通有压缩冷空气。采用该优选的技术方案，相机长时间不停拍摄会产生大量的热量，通过设置的冷却装置散去相机表面的热量，保证相机在合适的温度下正常工作，保证拍摄图片的质量，金属板导热性好，具有吸热快散热快的特性，对相机的散热效果好，在金属板上还设置有冷风管道，冷风管道连通有压缩冷空气，相比于其余的冷却方式，采用风冷的方式，在不影响相机的正常工作的前提下，可以最大程度的加速金属板上的热量挥发。

优选的，所述控制***为PLC控制器，所述第一电机、第二电机、第三电机和第四电机均与PLC控制器连接。采用该优选的技术方案，伺服电机和PLC控制器具有精准控制的特性，保证装置对旋转盘旋转角度，置物平台高度，驱动臂转动角度，相机在滑轨上的位置的调节精度。

优选的，所述置物平台上还设置有光源，所述光源为设置在置物平台四端的发光二极管光源或者设置在外部的外置LED摄影灯。采用该优选的技术方案，通过调整光源不同的光照强度和角度，为文物图像采集时提供良好的光线环境，使图像拍摄出来无光线死角和阴影，提升图像的质感和清晰度。

优选的，所述机架底部设置有万向轮，所述万向轮上设置有刹车装置。采用该优选的技术方案，通过设置有万向轮，提升整个装置转运便捷性，万向轮上设置有刹车装置，固定万向轮，防止装置固定时随意移动。

优选的，所述装置设置在无尘空间内，因为本装置的采集精度已达到微米级，或投入更高精度图像采集设备可达到纳米级别，如果不将装置设置在无尘空间内，图像采集时会将文物表面的灰尘一并采集，影响整个图像的质感和观察效果。

优选的，所述图像采集设备为型号为丹麦中画幅工业相机Phase One IQ4 150MP、Phase One IXH 150MP的特种相机，分别率达到1.5亿级像素，使图像放大数倍后，其图像显示程度依旧清晰。

一种可移动文物时域数据采集平台的采集方法，包括以下步骤：

步骤1：将文物放置于旋转盘中部；

步骤2：根据文物的大小调整置物平台的高度，以及相机与待测物体的距离；

步骤3：测光，根据文物的材质和形状布置光照角度和强度，保证待测物体各部位光照均匀；

步骤4：设定相机对文物进行焦点堆叠的参数；

步骤5：设定置物平台旋转的参数；

步骤6：设定驱动臂摆动的参数；

步骤7：按照预定的参数，调整相机与文物的相对拍摄角度，在每一个拍摄角度采集到多个焦平面的图像；

步骤8：将相机采集到的数据进行处理。

采用上述技术方案，通过调整相机与文物的相对采集角度，实现采集到文物每一个角度的数据，通过焦点堆叠的采集方法，采集同一角度的不同焦平面的图像数据，后期将不同焦平面的图像数据叠加起来，让采集到的图像中没有虚化的部分，保证每一个角度的图像每一个点都是清晰的，采集完毕后将将文物各个角度、方位的近十万张图像数据进行图像合成与数据处理，准确进行三维再生，对文物的质感、纹理、尺寸精度做到精确的复制，可以将文物1：1虚拟展示或复制，精度可以达到纳米级别，超过人体肉眼的分辨极限，甚至物体表面附着的灰尘也可以清晰的观察到，远超过现有3D扫描技术。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.通过不断调整文物和特种相机的相对拍摄角度，可实现对文物进行全方位无死角图像数据采集，获取到物品各个角度、方位的图像数据，后续在由专业软件对其图像数据进行图像合成与数据处理，准确进行三维再生，对液体、黑色的、过小的、高光强烈、高反光、高透明、镂空、存在精密或细微的缝隙的物体、使避免对其材质属性维度和表征精度上的损失，使其不止能够满足感官的认知，更可以直接作为专业人员研究的样品，达到精准复制，永久性记录的目的。

2.通过第一电机输出轴与齿轮外圈啮合的方式，驱动齿轮外圈在水平面上旋转，齿轮外圈再带动旋转盘上旋转，从而实现使旋转盘上的文物可在水平面上旋转360°。

3.通过第一电机输出轴带动皮带运动的方式，驱动旋转盘旋转，从而实现使旋转盘上的文物可在水平面上旋转360°

4.通过在第二电机输出轴与驱动臂的旋转轴之间设置有减速器，降低第二电机的输出转速，可使驱动臂的转动角度调节更为精准，通过在旋转轴上下两侧竖直设置有感应限位器，当驱动臂从水平位置旋转至垂直地面时，驱动臂与感应限位器接触，控制***控制第二电机断电停机，即可保证驱动臂在竖直平面摆动角度为0～180°。

5.升降机构可调节置物平台的高度，第四电机可驱动安装有相机的连接臂在滑轨上滑动，调节连接臂在滑轨上的位置，针对体积不同，轮廓不同的文物时，通过调节其置物平台的高度和相机与置物平台的距离，实现对文物复杂轮廓精准拍摄，保证针对不同的文物，都达到高清晰度、高精度的图像采集，通过丝杆的方式驱动，可以实现对相机位置的精准调节，通过设置有第二限位装置，防止连接臂向里运动导致与置物平台产生干涉或者连接比往外移动导致其脱轨。

6.相机长时间不停拍摄会产生大量的热量，通过设置的冷却装置散去相机表面的热量，保证相机在合适的温度下正常工作，保证拍摄图片的质量，冷却装置采用导热性好的金属板，金属板具有吸热快散热快的特性，对相机的散热效果好，在金属板上还设置有冷风管道，冷风管道接通有压缩冷空气，相比于其余的冷却方式，采用风冷的方式，在不影响相机的正常工作的前提下，可以最大程度的加速金属板上的热量挥发。

7.所述控制***为PLC控制器，所述第一电机、第二电机、第三电机和第四电机均与PLC控制器连接，伺服电机和PLC控制器具有精准控制的特性，保证装置对旋转盘旋转角度，置物平台高度，驱动臂转动角度，相机在滑轨上的位置的调节精度。

8.所述置物平台上还设置有光源，所述光源为设置在置物平台四端的发光二极管光源或者设置在外部的外置LED摄影灯，四根发光二极管或者外置LED摄影灯为文物图像采集时提供良好的光线，使图像拍摄出来无光线死角和阴影，提升图像的质感和清晰度。

9.所述机架底部设置有万向轮，所述万向轮上设置有刹车装置，通过设置有万向轮，提升整个装置转运便捷性，万向轮上设置有刹车装置，固定万向轮，防止装置固定时随意移动。

10.一种时域数据采集的方法，通过调整相机与文物的相对采集角度，实现采集到文物每一个角度的数据，通过焦点堆叠的采集方法，采集同一角度的不同焦平面的图像数据，后期将不同焦平面的图像数据叠加起来，让采集到的图像中没有虚化的部分，保证每一个角度的图像每一个点都是清晰的，采集完毕后将将文物各个角度、方位的近十万张图像数据进行图像合成与数据处理，准确进行三维再生，对文物的质感、纹理、尺寸精度做到精确的复制，可以将文物1：1虚拟展示或复制，精度可以达到纳米级别，超过人体肉眼的分辨极限，甚至物体表面附着的灰尘也可以清晰的观察到，远超过现有3D扫描技术。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明中一种可移动文物时域数据采集平台结构示意图；

图2是本发明中机架的结构示意图；

图3是本发明实施例1中驱动臂的结构示意图；

图4是本发明实施例1中第一限位装置安装示意图；

图5是本发明实施例1中置物平台结构示意图1；

图6是本发明实施例2中置物平台结构示意图2；

图7是本发明实施例1中固定框结构示意图。

附图标注

1-机架、2-置物平台、3-图像采集设备、4-旋转盘、5-驱动臂、6-第一电机、7-齿轮外圈、8-导向轮、9-皮带、10-机箱、11-旋转轴、12-第二电机、13-第一限位装置、14-滑轨、15-丝杆、16-第四电机、17-连接臂、18-第二限位装置、19-固定框、20-金属板、21-气孔、22-升降机构、23-第三电机、24-螺旋升降机。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1～图7对本发明作详细说明。

实施例1：

如图1所示，一种可移动文物时域数据采集平台，包括机架1、置物平台2、图像采集设备3和控制***，置物平台2设置在机架1上，所述置物平台2上设置有透明的旋转盘4，待测文物放置于旋转盘4中部，旋转盘4在第一电机6的驱动下能够在水平面上自转360°，所述机架1一侧上还设置有机箱10，机箱10靠近置物平台2的一侧设置有驱动臂5，所述图像采集设备3设置在驱动臂5上，驱动臂5一端设置有水平方向的旋转轴11，驱动臂5带动图像采集设备3绕旋转轴11在竖直平面摆动，机箱10上还设置有第一限位装置13，所述第一限位装置13为竖直设置在旋转轴11上下两侧的两个感应限位器，当驱动臂5从水平位置旋转至垂直地面时，驱动臂5与感应限位器接触，控制***控制第二电机12断电停机，即可保证驱动臂5在竖直平面摆动角度为0～180°，控制***分别与置物平台2、图像采集设备3连接，控制***控制旋转盘4旋转和驱动臂5摆动，不断调整文物和图像采集设备3的相对采集角度，可实现对文物进行720°全方位图像数据采集，将物品各个角度、方位的图像数据进行图像合成与数据处理，准确进行三维再生，对文物的质感、纹理、尺寸精度做到精确的复制，使其不止能够满足感官的认知，更可以直接作为专业人员研究的样品，达到精准复制，永久性记录的目的。

考虑到文物放置在旋转盘4上，其底部的图像数据采集不便的问题，采用具有高透光，无反射的特性特种玻璃制作旋转盘4，使其隔着玻璃能够真实采集到文物底部的图像数据。

需要说明的是，当被测物体不需要采集底部的图像数据时，考虑到旋转盘的成本，可以将透明的玻璃盘更换成不透明的材质，例如塑料和质量较轻的金属等，旋转盘带动被测物体在水平面上360°自转，驱动臂控制图像采集设备在水平面向上摆动90°，通过控制图像采集设备与被测物体相对角度，即可完成对待测物体的图像采集。

由于需要对采集图像的分辨率要求特别高，本平台上采用的图像采集设备3型号为丹麦中画幅工业相机Phase One IXH 150MP或者是Phase One IQ4 150MP的特种相机，分别率达到1.5亿级像素，使图像放大数倍后，其图像显示程度依旧清晰，需要说明的是，本实施例中，相机的选用不限制于这两种型号，还可以包括其他能达到本设备图像采集标准的采集设备。

如图5所示，本实施例中，所述置物平台2还包括第一电机6和齿轮外圈7，所述旋转盘4卡接放置在齿轮外圈7内，第一电机6连接有减速器，减速器采用高精度的RV减速器，RV减速器具有振动小，噪音低，能耗低的优点，所述减速器输出轴与齿轮外圈7啮合，第一电机6驱动齿轮外圈7旋转，带动旋转盘4旋转，从而实现使旋转盘4上的文物可在水平面上旋转360°，其旋转的速度和角度连续精准可调，使得相机能够同一水平面360°任意角度采集文物图像。

如图3所示，本实施例中，机箱10内设置有第二电机12和高精度的RV减速器，第二电机12输出轴与旋转轴11之间连接有减速器，降低第二电机12的输出转速，可使驱动臂5的转动角度调节更为精准。

如图2所示，本实施例中，所述置物平台2下方还设置有升降机构，所述升降机构包括两个第三电机23、升降杆24和螺旋升降机24，两个第三电机23对称分布在机架1的两侧，所述第三电机23输出轴连接有螺旋升降机24，螺旋升降机24驱动升降杆24在竖直方向上往复运动，升降杆24另一端固定在置物平台2下侧面，从而实现对置物平台2的高度的调节，其调节的行程为0～180mm，螺旋升降机24作为一种现代的升降设备其使用领域很广，广泛应用于升降舞台，同步升降台，钢铁/造纸/啤酒/军工等行业，其具有自锁性能、同步性、精度定位、速度控制、推力控制的特性，保证对置物平台2高度的精准控制。

如图3所示，本实施例中所述驱动臂5上设置有滑轨14和丝杆15，丝杆15一端设置有第四电机16，第四电机16连接有高精度行星减速器，丝杆15一侧设置有从动轮，行星减速器与从动轮通过皮带桡性连接，第四电机16通过皮带驱动丝杆15旋转，所述驱动臂5上垂直设置有固定相机的连接臂17，所述连接臂17套设在丝杠15上且与滑轨14滑动连接，连接臂17上设置有与丝杠配合的内螺纹孔，丝杠转动带动连接臂17沿滑轨14方向往复移动，滑轨14的上还设置有第二限位装置18，所述第二限位装置18为分别设置在滑轨14两端的两个感应限位器，第四电机16可驱动安装有相机的连接臂17在滑轨14上滑动，调节连接臂17在滑轨14上的位置，针对体积不同，轮廓不同的文物时，通过调节其置物平台2的高度和相机与置物平台2的距离，实现对文物复杂轮廓精准拍摄，保证针对不同的文物，都达到高清晰度、高精度的图像采集，通过丝杆15的方式驱动，可以实现对相机位置的精准调节，通过设置有第二限位装置18，防止连接臂17向里运动导致与置物平台2产生干涉或者连接比往外移动导致其脱轨。

如图7所示，本实施例中，所述连接臂17末端设置有固定框19，固定框19内安装相机，由于相机长时间不停拍摄会产生大量的热量，固定框19上设置有冷却装置，所述冷却装置包括设置在相机固定框上的金属板20，金属板20上设置有气孔21，气孔21通过冷风气管连接有冷风机，通过设置的冷却装置散去相机表面的热量，保证相机在合适的温度下正常工作，保证拍摄图片的质量，金属板20导热性好，具有吸热快散热快的特性，对相机的散热效果好，在金属板20上还设置有冷风管道，冷风管道连接有空气压缩机，空气压缩器机向冷风管道中吹入压缩冷空气，相比于其余的水冷或者油冷的冷却方式，采用压缩冷空气冷却的方式，在不影响相机的正常工作的前提下，可以最大程度的加速金属板上的热量挥发。

本实施例中，所述控制***为PLC控制器，所述第一电机6、第二电机12、第三电机23和第四电机16均均为松下独立私服电机，且与PLC控制器连接，伺服电机和PLC控制器具有精准控制的特性，保证装置对旋转盘4旋转角度，置物平台2高度，驱动臂5转动角度，相机在滑轨14上的位置的调节精度。

本实施例中，所述置物平台2上还设置有光源，所述光源为设置在置物平台2四端的发光二极管光源(图中未示出)，四根发光二极管为文物图像采集时提供良好的光线，使图像拍摄出来无光线死角和阴影，提升图像的质感和清晰度。

本实施例中，所述机架1底部设置有万向轮，所述万向轮上设置有刹车装置，通过设置有万向轮，提升整个装置转运便捷性，万向轮上设置有刹车装置，固定万向轮，防止装置固定时随意移动，以适应不同场地的需要。

本实施例中，所述装置设置在无尘空间内，因为其采集的精度已达到纳米级，会将文物表面的灰尘一并采集，故文物表面如果有灰尘，会被一并采集，后期影响整个图像的质感和观察效果。

本实施例中，所述机箱10上设置有LED控制显示屏以及控制面板。

本实施例中，该平台还配备有高精度角度测量仪器，用于调整平台保持水平。

本实施例中，整机采用轻量化设计，主体材质选用强度高，质量轻的不锈钢。

一种可移动文物时域数据采集平台的采集方法，包括以下步骤：

步骤1：将文物放置于旋转盘4中部；

步骤2：根据文物的大小调整置物平台2的高度，以及相机与待测物体的距离；

步骤3：测光，根据文物的材质和形状布置光照角度和强度，保证待测物体各部位光照均匀；

步骤4：手动输入设定相机对文物进行焦点堆叠的参数；

步骤5：手动输入设定置物平台2旋转的参数；

步骤6：手动输入设定驱动臂5摆动的参数；

步骤7：按照预定的参数，调整相机与文物的相对拍摄角度，在每一个拍摄角度采集到多个焦平面的图像；

步骤8：将相机采集到的数据进行处理。

本实施例中，置物平台2旋转参数设定为64组旋转动作，每组旋转盘4自转5.625°；驱动臂5摆动参数设定为33组摆动动作，每组驱动臂5摆动5.625°；相机焦点堆叠的参数设置根据时域特定算法自动计算对应大小物体的焦平面采集数量，若同一拍摄角度采集60组不同焦平面的图像数据，待测文物720°全方位所有角度采集图像总数供64×33×60＝126720张。

本实施例中，本平台使用专业的图像处理软件，用于将126720张图像数据进行图像合成与数据处理，准确的进行多方位数据采集，将三维数据进行精准保存。

需要说明的是，本实施例中，置物平台、驱动臂以及相机焦点堆叠的参数不限于这一组设定，可以根据被采集物体的体积大小，客户对采集精度的要求、时间、成本的要求等实际情况的不同，对采集平台设定不同组别的采集参数。

本实施例中，通过调整相机与文物的相对采集角度，实现采集到文物每一个角度的数据，通过焦点堆叠的采集方法解决衍射极限光圈(DLA，Diffraction LimitedAperture)问题，任何光圈都会导致衍射，当光圈小到一定的程度便会带来严重影响画质的衍射效应，光圈越小，衍射效应越严重，埃里斑越大，获取到的数据质量便会受到影响，采集同一角度的不同焦平面的图像数据，后期将不同焦平面的图像数据叠加起来，让采集到的图像中没有虚化的部分，保证每一个角度的图像每一个点都是清晰的，采集完毕后将将文物各个角度、方位的近十万张图像数据进行图像合成与数据处理，准确进行三维再生，对文物的质感、纹理、尺寸精度做到精确的复制，可以将文物1：1虚拟展示或复制，精度可以达到纳米级别，超过人体肉眼的分辨极限，甚至物体表面附着的灰尘也可以清晰的观察到，远超过现有3D扫描技术。

进一步的，如果客户对解决衍射极限光圈(DLA，Diffraction Limited Aperture)问题不做考虑或适当降低即可等要求，则不需要进行焦点堆叠或堆叠数量降低，数据的采集时间和采集数据量将大幅减少。

实施例2：

如图6所示，与实施例1不同之处在于，本实施例中，所述旋转盘4的驱动方式为皮带驱动，所述置物平台2还包括第一电机6、导向轮8、皮带9，所述第一电机6连接有减速器，所述皮带张紧套设在减速器输出轴和导向轮8上，皮带与旋转盘4边缘紧密贴合，第一电机6驱动皮带9运动，从而带动旋转盘4在水平面上360°旋转，可实现对旋转盘4上的文物，在同一水平面360°任一角度进行图像采集。

实施例3(图中未示出)：

与实施例1不同之处在于，本实施例中，所述置物平台2上还设置有外置光源，所述外置光源设置在外部的外置LED摄影灯，外置的LED摄影灯可根据实际情况设置不同的光源位置，为文物图像采集时提供良好的光线，使图像拍摄出来无光线死角和阴影，提升图像的质感和清晰度。

实施例4(图中未示出)：

与实施例1不同之处在于，本实施例中，图像采集设备3可以为多个相机，多个相机均设置在独立的驱动臂5上，采用多个相机配合的方式，实现对文物的图像采集，以提高采集效率。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种可移动文物时域数据采集平台，其特征在于，包括机架(1)、置物平台(2)、图像采集设备(3)和控制***，所述置物平台(2)设置在机架(1)上，置物平台(2)用于承载待测物体，并带动待测物体旋转，所述图像采集设备(3)用于对待测物体的各个角度进行图像采集，所述控制***分别与置物平台(2)和图像采集设备(3)连接。

2.根据权利要求1所述的一种可移动文物时域数据采集平台，其特征在于，所述置物平台(2)上设置有透明的旋转盘(4)，待测物体放置在旋转盘(4)上，所述图像采集设备(3)连接有驱动臂(5)，所述驱动臂(5)用于调整图像采集设备(3)与待测物品的相对位置，对待测物品进行全方位图像采集。

3.根据权利要求2所述的一种可移动文物时域数据采集平台，其特征在于，所述置物平台(2)还包括第一电机(6)，第一电机(6)连接有减速器，减速器与旋转盘之间设置有传动组件，第一电机通过传动组件带动旋转盘在水平面上旋转。

4.根据权利要求3所述的一种可移动文物时域数据采集平台，其特征在于，所述传动组件包括齿轮外圈(7)，所述齿轮外圈(7)与减速器输出轴啮合连接，所述旋转盘(4)固设在齿轮外圈(7)内，第一电机(6)驱动齿轮外圈(7)旋转，从而带动旋转盘(4)在水平面上360°旋转。

5.根据权利要求3所述的一种可移动文物时域数据采集平台，其特征在于，所述传动组件包括导向轮(8)和皮带(9)，所述皮带张紧套设在减速器输出轴和导向轮(8)上，旋转盘(4)边缘与皮带紧密贴合，第一电机(6)驱动皮带(9)运动，从而带动旋转盘(4)在水平面上360°旋转。

6.根据权利要求2所述的一种可移动文物时域数据采集平台，其特征在于，所述机架(1)一侧还设置有机箱(10)，机箱(10)上设置有水平方向的旋转轴(11)和第一限位装置，所述旋转轴(11)与驱动臂(5)互相垂直且固定连接，机箱(10)内设置有第二电机(12)和减速器，第二电机(12)的输出轴与旋转轴(11)之间通过减速器连接，所述第一限位装置(13)为设置在旋转轴(11)上下两侧的两个感应限位器，用于限制驱动臂(5)在0～180°范围内摆动。

7.根据权利要求6所述的一种可移动文物时域数据采集平台，其特征在于，所述驱动臂(5)上设置有滑轨(14)和丝杆(15)，丝杆(15)一端设置有第四电机(16)，第四电机(16)连接有行星减速器，行星减速器与丝杆(15)通过皮带连接，所述驱动臂(5)上设置有用于固定图像采集设备(3)的连接臂(17)，所述连接臂(17)套设在丝杠(15)上且与滑轨(14)滑动连接，滑轨(14)上设置有第二限位装置(18)，所述第二限位装置(18)为分布在滑轨两端的两个感应限位器。

8.根据权利要求7所述的一种可移动文物时域数据采集平台，其特征在于，所述连接臂(17)末端设置有用于固定图像采集设备(3)的固定框(19)，固定框(19)四周设置有冷却装置，所述冷却装置包括设置在固定框(19)上的金属板(20)，金属板(20)上设置有气孔(21)，气孔(21)通过冷风气管连通有压缩冷空气。

9.根据权利要求1所述的一种可移动文物时域数据采集平台，其特征在于，所述置物平台(2)下方还设置有升降机构，所述升降机构包括两个第三电机(23)和升降杆(22)，两个第三电机(23)对称分布在机架(1)的两侧，所述第三电机(23)输出轴连接有螺旋升降机(24)，螺旋升降机(24)驱动升降杆(22)在竖直方向上往复运动。

10.一种可移动文物时域数据采集平台的采集方法，基于权利要求1～9任一项所述的一种可移动文物时域数据采集平台，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将待测物体放置于旋转盘(4)中部；

步骤2：根据待测物体的大小调整置物平台(2)的高度以及图像采集设备(3)与待测物体的距离；

步骤3：测光，根据待测物体的材质和形状布置光照角度和强度，保证待测物体各部位光照均匀；

步骤4：设定图像采集设备(3)对待测物体进行焦点堆叠的参数；

步骤5：设定置物平台(2)旋转的参数；

步骤6：设定驱动臂(5)摆动的参数；

步骤7：按照设定的参数，调整图像采集设备(3)与待测物体的相对拍摄角度，在每一个拍摄角度采集到多个焦平面的图像；

步骤8：将图像采集设备(3)采集到的数据进行处理。

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