一種圖像采集設備和圖像采集方法，用于采集物體的深度信息和色度亮度信息，圖像采集設備包括：線性光發生單元，用于產生線性投射光，并投射至被拍攝物體；成像單元，包括圖像傳感器，用于接收從被拍攝物體反射的環境光和線性投射光，形成該被拍攝物體對應的圖像；光路控制單元，用于控制圖像傳感器是否形成圖像；時序控制單元，用于控制光路控制單元和線性光發生單元的開啟時間，以在線性投射光的投射期間開啟光路控制單元；處理單元，用于接收并處理圖像傳感器生成的圖像并存儲，并根據時序控制單元的信號，確定圖像為第一類圖像或第二類圖像，其中，處理單元根據第二類圖像和第一類圖像獲得被拍攝物體的該被拍攝物體的深度信息。

技術領域

本發明涉及圖像采集領域，尤其涉及一種圖像采集設備和圖像采集方法。

背景技術

在圖像采集領域，利用被拍攝物體反射的光獲取被拍攝物體的表面色度亮度信息已是傳統并且常見的圖像采集手段。現有常見的拍照均是采集并存儲被拍攝物體表面的色度亮度信息。

圖1所示為電子成像設備的基本原理。如圖1所示，被拍攝物體m反射自然光，光線通過電子成像設備90’的鏡頭10’后在圖像傳感器30’表面成像，圖像傳感器30’的每一個像素感受對應位置的光線強度，轉換成電信號輸出至處理單元40’。為了合理控制圖像傳感器30’的曝光時間，電子成像設備90上通常設置有機械或電子快門20’，快門20’的開啟和關閉能夠控制外界傳送至圖像傳感器30’的光路的通斷。

隨著科技的進步，除了采集物體表面的色度亮度信息之外，現有技術還可以實現采集被拍攝物體的局部深度信息，即某個或某些點距離鏡頭的距離。通過局部深度信息進行拼接等計算，獲得被拍攝物體的三維外形信息。

圖2所示為局部深度信息的測量方法的示意圖。如圖2所示，局部深度信息的采集通常是利用激光等投射光，通過三角測量法在被拍攝物體的表面投射。如圖2所示，點A所在的直線代表激光平面，該平面距離鏡頭中心線的距離為d，在這個平面上成像平面的點A，經過鏡頭后在成像平面上成像為點a，距離中心線的距離為x，鏡頭距離成像平面為f。

根據三角形幾何關系，利用已知的信息f、d和x可以計算出點A離成像平面的距離h，因此當被拍攝物體的一部分位于點A時，可以計算出被拍攝物體的該點距離成像平面的距離h。在采集了被拍攝物體的每一個點距離成像平面的距離h時后，就可以獲得該被拍攝物體的三維信息。

目前，利用激光測量被拍攝物體的深度信息的主要方法大致包括單目激光測量法、雙目激光測量法、和雙目結構光測量法。

單目激光測量法是利用一個圖像傳感器獲取圖像信息，再利用處理單元從圖像傳感器中獲取圖像信息，根據像素點的亮度檢測出激光線成像后對應的像素點序列，再根據這些像素點的位置信息利用三角測量的原理計算對應該像素點的深度信息。

通常在實際使用中，激光選用紅外激光，圖像傳感器鏡頭帶有濾鏡，過濾可見光，通過紅外光，使得圖像傳感器的圖像，在有激光照射的位置的像素亮度顯著高于無激光照射位置的像素的亮度。或者在使用中，采用亮度較高的激光束照射，減小圖像傳感器的曝光時間，使得圖像傳感器的圖像，在有激光照射的位置的像素亮度顯著高于無激光照射位置的像素的亮度。

圖3A所示為單目激光測量方法的示意圖。圖3B所示為單目激光測量方法所測得的圖像的示意圖。如圖3A和圖3B所示，在使用線激光的情況下，每次拍攝檢測，能得到物體表面激光線照射的一條線的深度信息。移動物體或移動拍攝設備，使得激光線掃過整個物體的表面，即可得到物體表面所有點的深度信息，構建出物體表面的三維數據。

圖3C所示為雙目激光測量方法所測得的圖像的示意圖。圖3D所示為雙目激光測量方法的左右傳感器成像的示意圖。在單目激光測量方法的基礎上，增加了一組鏡頭和圖像傳感器。但是，單目激光測量方法的精度較低、效率低下，而雙目激光測量方法需要分別從左右圖像中找到同一個區域對應的位置像素，局限性較大，同樣存在精度較低的問題。