(74)专利代理机构 北京众合诚成知识产权代理 有限公司 11246
代理人 苗艳荣
(51)Int .Cl . H04N 5/247(2006 .01) H04N 5/33(2006 .01) H04N 9/09(2006 .01) H04N 9/097(2006 .01)
( 54 )实用新型名称 一种多光谱立体成像系统
背景技术 [0002] 随着成像技术和视觉传感器制作工艺的不断发展，各种类型的摄像机逐渐步入到 我们的生活当中，在交通、制造业、安防、检验、文档分析、医疗诊断、军事等领域有着广泛的 应用。最常见的视觉传感器是可见光摄像机，包括拍摄灰度图像的可见光摄像机和彩色图 像的彩色摄像机 (RGB摄像机) 。然而 ，可见光仅是整个太阳光谱的 一小部分 ，因而可见光摄 像机所获取的信息相对有限 ，其获取条件也较为苛刻，对环境的光照条件较为敏感，在夜 晚、强光照或雾霾天气下难以有效拍摄。因而，出现了拍摄不同波段的不可见光的视觉传感 器 ，包括紫外摄像机、近红外摄像机、中红外摄像机、远红外摄像机等 ，不过 ，由 于单一传感 器所获取的 信息源单一 ，信息采集能力有限 ，因而能够采集多种光谱的多光谱摄像机应运 而生。多光谱摄像机使用滤光片，从场景获得的具有各种波段的光中分离出特定波段，并利 用特定的成像器件进行感光，从而获取不同频谱的信息。从获取图像的频谱来看，现有的多 光谱摄像机的成像范围集中于可见光波段、紫外波段、近红外波段，少数涉及到了中红外波 段。特别地，一些多光谱相机将其获取的光谱限定到了特定波长，如880nm近红外、650nm红 光、550nm绿光、450nm蓝光等，其获取的是特定波长光谱的图像。 [0003] 从多种光谱的获取方式来看，现有的多光谱摄像机可以分为以下三类：第一类多 光谱摄像机采 用相机阵 列的形式 ，阵 列中的每一个位置对应一个普通摄像机或多光谱摄像 机。这 种多光谱摄像机将获得不同 频谱的 相机组合起来 ，从而能 够同时获得场景中的 多种 频谱信息 ，但是由于阵 列中每个相机的光路不同 ，因而整个摄像机很难对准同一目标物 ，获 取的图像重叠精度差。 [0004] 第二类多光谱摄像机，只包含一个镜头和一个成像元器件(即使用同一光路)。这 类摄像机通过在不同时 刻使 用不同滤光片的方式 ，获得场景中不同 波段的频谱信息。通常 滤光片的 更换以 一个高速旋转的 滤光片轮的 形式来实现 ，该轮盘一般包含6-8个可更换滤 光片 ，转速最高可达每秒100圈 ，该类相机拍摄时要求场景是静止的 ，这样才能保证不同频 谱的图像间具有较高的重叠精度。 [0005] 第三类多光谱摄像机，只包含一个镜头，但包含多个滤光片和成像元器件。该类摄 像机利 用分光镜 ，将从 场景中获取的 光线分解成若干束 ，每一束光经过其对应的 滤光片投 射到 相应的成像元器件上 ，从而获得特定光谱的图 像。这类摄像机主要在可见光、紫外、近 红外波段同时获取2-3种不同频谱的图像信息，不同频谱间图像的重叠精度高，且不要求拍 摄场景静止，但成本很高，成本直接与分光后的光路数量相关。 [0006] 以上所述多光谱摄像机均是被动接受场景中的各种光谱进行成像。除此之外，市 面上还有通过接收主动发射的红外、结构光或激光来感知场景三维特性的摄像机，这类摄 像机可统称为RGB-D摄像机，其使用可见光摄像机获取场景物体的颜色信息，而主动发射/ 接收部分则能够获取场景物体的深度信息，继而实现同时获得可见光信息和深度信息的功
(10)授权公告号 CN 209787294 U (45)授权公告日 2019.12.13 H04N 13/243(2018 .01) G01B 11/22(2006 .01) G06T 7/80(2017 .01) ( ESM )同样的发明创造已同日申请发明专利
权利要求书1页 说明书6页 附图3页
每台所述的 多光谱摄像机 (2) 包含一台可见光-近红外 (RGB-NIR) 摄像机 (3) 、一台远红 外(FIR)摄像机(4)和一个镀膜分光镜(5) ，该分光镜能够透过远红外波段的光束，同时反射 可见光和近红外波段的光束；
所述视觉 信息处理 系统 包括视觉处理计算机 、单片机 和数 据传输线 ，视觉处理计算机 通过数据传输线与单片机 相连 ，向单片机传送采集开始和采集终止信号 ；单片机通过数据 传输线与各个摄像机连接 ，向各摄像机传输 周期性触发 信号 ；各个摄像机通过千兆网线经 千兆以太网口/USB3 .0接口与视觉处理计算机连接。
( 57 )摘要 一种多光谱立体成像系统 ，由视觉信息获取
系统和视觉信息处理系统两部分构成，视觉信息 获取系统包括支架，在支架上安装两台同样的多 光谱摄像机 ，其同向对齐设置、光轴平行 ；多光谱 摄像机包含可见光-近红外摄像机、远红外摄像 机和镀膜分光镜；视觉信息处理系统包括视觉处 理计算机 、单片机 和数 据传输线 ，视觉处理计算 机通过数据传输线与单片机相连，向单片机传送 采集开始和采集终止信号；单片机通过数据传输 线与各个摄像机连接；各个摄像机与视觉处理计 算机连接。本实用新型利用同一光路同时获得多 段光谱信息 ，使拍摄条件不局限于静止场景条 件 ，不 局限 拍摄距离以 及光照条件 ，并保证图 像 间具有高重叠度。
2 .如权利要求1所述的一种多光谱立体成像系统，其特征在于，所述可见光-近红外摄 像机(3)与远红外摄像机(4)的光轴垂直，镀膜分光镜(5)为边长6 .5cm的正方形状。
2பைடு நூலகம்
CN 209787294 U
说 明 书
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一种多光谱立体成像系统
技术领域 [0001] 本实用新型属于光谱成像领域，具体涉及一种多光谱立体成像系统。
CN 209787294 U
CN 209787294 U
权 利 要 求 书
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1 .一种多光谱立体成像系统，其特征在于，由视觉信息获取系统和视觉信息处理系统 两部分构成，所述视觉信息获取系统包括支架(1) ，在支架(1)上安装两台同样的多光谱摄 像机(2) ，两台多光谱摄像机同向对齐设置、光轴平行 ；
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )实 用新型专利
(21)申请号 201920048300 .5
(22)申请日 2019 .01 .11
(73)专利权人 南京理工大学 地址 210094 江苏省南京市玄武区孝陵卫 200号
(72)发明人 孔慧 杨健 高以成 顾硕 张翼弓 郭宇斌