CN206489355U - 一种多聚焦序列图像采集的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多聚焦序列图像采集的驱动装置，包括驱动***，驱动***用于驱动成像***做直线运动，并保持成像***采集拍摄对象的像距、焦距不变；成像***受驱动***驱动做直线运动的过程中，采集拍摄对象的多聚焦序列图像。本实用新型采用移动成像***的原理实现多聚焦图像采集，获取的多聚焦序列图像聚焦区域的放大率相同，有利于进行图像配准；获取的多聚焦序列图像具有明确的深度信息，有利于进行三维重建；本实用新型采用定量的方式获取多聚焦序列图像，通过设置相邻两次成像中聚焦位置的移动距离，可保证移动的距离小于镜头景深的范围，保证最终获取的多聚焦序列图像不丢失聚焦信息。

Description

一种多聚焦序列图像采集的驱动装置

技术领域

本实用新型涉及图像采集仪器领域，具体涉及一种多聚焦序列图像采集的驱动装置。

背景技术

由于镜头景深的限制，相机单次成像往往不能获取拍摄对象的全清晰图像。一种常用的解决办法是采用相机获取拍摄对象不同聚焦深度位置的多聚焦序列图像，然后融合成一幅全清晰的图像，该过程称为多聚焦图像融合。融合后的全清晰图像有利于人眼感知，也有利于计算机进行图像检测、图像识别和图像理解。

除了上述多聚焦图像融合领域外，多聚焦序列图像还用于三维重建领域，例如在聚焦形貌恢复(Shape from focus)、离焦形貌恢复(Shape from defocus)等技术中也会用到多聚焦序列图像。

目前多聚焦序列图像的采集多采用移动镜头的原理实现，即通过移动成像***中镜头的位置获取多聚焦序列图像，该方法的缺点是很难定量地获取所需要的多聚焦序列图像，并且由于镜头移动距离与景深位置移动之间的非线性关系，容易导致获取的多聚焦序列图像缺少部分聚焦信息，这将影响最终的图像融合效果，并且这种多聚焦序列图像之间不容易建立精确的几何关系和深度关系，不利于进行图像配准和三维重构。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种多聚焦序列图像采集的驱动装置，包括驱动***，所述驱动***用于驱动成像***做直线运动，并保持成像***采集拍摄对象的像距、焦距不变；

所述驱动***包括动力***、传动导向机构和支架，所述动力***与传动导向机构相连接，用于驱动传动导向机构；传动导向机构用于将安装成像***，并为成像***提供运动轨道；动力***和传动导向机构均安装在支架上。

进一步地，动力***包括控制器、驱动器、步进电机、和电源，所述控制器与驱动器相连接，驱动器与步进电机相连接，控制器和驱动器分别与电源相连接。

进一步地，所述传动导向机构包括联轴器、滚珠螺杆、心轴、运动导向板和相机连接板，所述联轴器的一端与滚珠螺杆相连接，联轴器的另一端与步进电机相连接；所述滚珠螺杆和心轴均与运动导向板相连接；所述滚珠螺杆和心轴的两端均由嵌有滚动轴承的支撑座支撑；所述相机连接板的一端与运动导向板相连接，相机连接板的另一端与成像***相连接。

进一步地，述支架包括上支撑板、立柱、下支撑板和脚座；所述上支撑板和下支撑板之间通过立柱支撑，所述脚座安装在下支撑板上；

所述控制器、驱动器、步进电机支撑座和电源固定在上支撑板上，所述心轴和滚珠螺杆的两端分别固定在上支撑板和下支撑板上。

进一步地，所述心轴的轴线方向与成像***的光轴方向平行。

本实用新型还提供了一种多聚焦序列图像采集装置，成像***受驱动***驱动做直线运动的过程中，采集拍摄对象的多聚焦序列图像。

进一步地，驱动***驱动成像***做的直线运动是匀速直线运动，成像***在直线运动过程中等时间间隔采集多聚焦序列图像。

进一步地，驱动***驱动成像***做的直线运动是间歇性的等距离直线运动，成像***在运动停止的时间间隔内采集多聚焦序列图像。

进一步地，相邻两次图像采集成像***运动的距离小于成像***的景深。

与现有技术相比，本实用新型具有以下技术效果：

1.本实用新型采用移动成像***的原理实现多聚焦图像采集，获取的多聚焦序列图像聚焦区域的放大率相同，有利于进行图像配准；获取的多聚焦序列图像具有明确的深度信息，有利于进行三维重建；

2.本实用新型采用定量的方式获取多聚焦序列图像，通过设置相邻两次成像中聚焦位置的移动距离，可保证移动的距离小于镜头景深的范围，保证最终获取的多聚焦序列图像不丢失聚焦信息；

3.本实用新型结构简单，采用步进电机驱动成像***，实现方便且成本低。

附图说明

图1为本实用新型多聚焦序列图像采集装置的主视图；

图2为本实用新型采集的多聚焦序列图像所对应的拍摄对象的聚焦位置；

图中标号代表:1—控制其；2—驱动器；3—导线；4—步进电机；5—电源；6—联轴器；7—步进电机支撑座；8—滚珠螺杆；9—心轴；10—运动导向板；11—下支撑板；12—拍摄对象；13脚座；14—成像***；15—相机连接板；16—立柱；17—上支撑板。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种多聚焦序列图像采集的驱动装置，包括驱动***，所述驱动***用于驱动成像***做直线运动，并保持成像***采集拍摄对象的像距、焦距不变；

本实施例中，驱动***包括动力***、传动导向机构和支架。

所述动力***与传动导向机构相连接，用于驱动传动导向机构；传动导向机构用于安装成像***，并为成像***14提供运动轨道；动力***和传动导向机构均安装在支架上。

如图1所示，本实施例中，所述动力***包括控制器1、驱动器2、导线3、步进电机4、步进电机支撑座7和电源5；所述控制器1与驱动器2、驱动器2与步进电机4、控制器1与电源5、驱动器2与电源5通过导线3 连接，所述步进电机4与步进电机支撑座7通过螺钉固定连接。

如图1所示，本实施例中，所述传动导向***包括联轴器6、滚珠螺杆 (带螺帽)8、心轴(带直线轴承)9、运动导向板10和相机连接板15；所述联轴器6的一端与滚珠螺杆8的输入端连接，另一端与步进电机4的输出轴连接；所述滚珠螺杆8上的螺帽和心轴9上的直线轴承均通过螺钉与运动导向板10固定连接；所述滚珠螺杆8和心轴9的两端均由嵌有滚动轴承的支撑座支撑；所述相机连接板15的一端与运动导向板10通过螺钉固定连接，另一端与成像***14固定连接；

如图1所示，本实施例中，所述支架包括上支撑板17、立柱16、下支撑板11和脚座13；所述上支撑板17和下支撑板11之间由立柱16和螺钉支撑、固定；所述脚座13安装在下支撑板上；

如图1所示，本实施例中，所述控制器1、驱动器2、步进电机支撑座 7和电源5通过螺钉固定在上支撑板17上，所述心轴9和滚珠螺杆8两端的支撑座分别通过螺钉固定在上支撑板17和下支撑板11上。

如图1所示，本实施例中，心轴9的轴线方向与成像***14的光轴方向平行,使得成像***14采集的图像更加精确。

如图1所示，本实施例中，成像***14由相机连接板15悬于支架之外，避免支架造成成像遮挡。

本实施例中，采集多聚焦图像时，可以操作控制器1使驱动器2连续均匀地向步进电机4发送脉冲，驱动步进电机4使成像***14做速度为v的匀速直线运动，控制成像***14以相同的时间间隔t对拍摄对象12进行图像采集，相邻两次图像采集成像系14运动的距离S为：S＝v·t

本实施例中，采集多聚焦图像时，也可以操作控制器1使驱动器2以一定的时间间隔向步进电机4发送相同数量的脉冲，驱动步进电机4使成像***14进行等间距间歇运动，在运动停止的时间间隔内，控制成像***14 对拍摄对象12进行图像采集，从而获得多聚焦序列图像。驱动器发送脉冲数的计算公式为：

式中，n为驱动器的细分数，S为成像***每次运动的距离(mm)，θ为步进电机的步进角(°)，L为滚珠螺杆的螺距(mm)。

实施例2

本实施例提供了一种利用实施例1的驱动装置驱动的多聚焦序列图像采集装置，成像***14受驱动***驱动做直线运动的过程中，采集拍摄对象12的多聚焦序列图像。

本实施例中，驱动***驱动成像***14做的直线运动可以是匀速直线运动，成像***14在运动过程中等时间间隔采集多聚焦序列图像；驱动***驱动成像***14做的直线运动也可以是间歇性的等距离直线运动，成像***14在运动停止的时间间隔内采集多聚焦序列图像。

本实施例中，相邻两次图像采集成像***14运动的距离S应小于成像***的景深，从而保证最终获取的多聚焦序列图像不丢失聚焦信息。

本实施例中，该装置可以横向放置，用于获取水平场景的多聚焦序列图像。

本实施例中，采集的多聚焦图像所对应的拍摄对象的聚焦位置如图2 所示，其聚焦位置在深度方向是等间距的，能够与景深对应，从而可以避免丢失聚焦信息，采集的多聚焦序列图像能较好地应用在多聚焦图像融合和聚焦深度恢复领域。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (3)

1.一种多聚焦序列图像采集的驱动装置，其特征在于，包括驱动***，所述驱动***用于驱动成像***(14)做直线运动，并保持成像***(14)采集拍摄对象(12)的像距、焦距不变；

所述驱动***包括动力***、传动导向机构和支架，所述动力***与传动导向机构相连接，用于驱动传动导向机构；传动导向机构用于安装成像***，并为成像***(14)提供运动轨道；动力***和传动导向机构均安装在支架上；

所述动力***包括控制器(1)、驱动器(2)、步进电机(4)和电源(5)，所述控制器(1)与驱动器(2)相连接，驱动器(2)与步进电机(4)相连接，控制器(1)和驱动器(2)分别与电源(5)相连接；

所述传动导向机构包括联轴器(6)、滚珠螺杆(8)、心轴(9)、运动导向板(10)和相机连接板(15)，所述联轴器(6)的一端与滚珠螺杆(8)相连接，联轴器(6)的另一端与步进电机(4)相连接；所述滚珠螺杆(8)和心轴(9)均与运动导向板(10)相连接；所述滚珠螺杆(8)和心轴(9)的两端均由嵌有滚动轴承的支撑座支撑；所述相机连接板(15)的一端与运动导向板(10)相连接，相机连接板(15)的另一端与成像***(14)相连接。

2.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述支架包括上支撑板(17)、立柱(16)、下支撑板(11)和脚座(13)；所述上支撑板(17)和下支撑板(11)之间通过立柱(16)支撑，所述脚座(13)安装在下支撑板上；

所述控制器(1)、驱动器(2)、步进电机支撑座(7)和电源(5)固定在上支撑板(17)上，所述心轴(9)和滚珠螺杆(8)的两端分别固定在上支撑板(17)和下支撑板(11)上。

3.如权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，所述心轴(9)的轴线方向与成像***(14)的光轴方向平行。