(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210925942.5 (22)申请日 2022.07.31 (71)申请人 天津大学 地址 300072 天津市南 开区卫津路9 2号 (72)发明人 杨嘉琛　龚奕成　 (51)Int.Cl. F16M 11/04(2006.01) F16M 11/08(2006.01) F16M 11/10(2006.01) F16M 11/18(2006.01) H04N 5/04(2006.01) H04N 5/232(2006.01) H04N 5/247(2006.01) (54)发明名称 一种多自由度样本图像同步采集装置 (57)摘要 随着计算机图像处理技术的不断发展， 现有 的计算机图像处理技术已经可以胜任多种工作， 如： 目标检测、 物体分类、 三维重建、 目标生成等。 由于这些应用需要大量的数据集来支持采集， 如 三维重建、 物体分类等应用。 当某些工程需要建 立要素齐全、 品类繁多的数据集时， 需要对若干 物体进行多个俯视角以及环绕一周的拍摄。 当在 科研或工程中遇到这种样本采集任务， 纯靠人工 采集不仅需要耗费大量的人力和精力， 同时每个 角度的间隔凭借人工很难精确控制。 本发明专利 设计了一种多自由度样本图像同步采集装置， 其 特征在于： 所述多自由度样本图像同步采集装置 由采集平台、 相机支架和计算机构成， 采集平台 拥有5个自由度的运动方式， 所设计的相机支架 可以架设多台相机， 从而实现多种位姿、 多俯仰 角的同步采集。 同时， 这一装置具有较强的可扩 展性。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 115095759 A 2022.09.23 CN 115095759 A 1.一种多自由度样本图像同步采集装置， 其特征在于： 所述多自由度样本图像同步采 集装置由采集平台、 相机支架和计算机构成， 采集平台拥有多个自由度的运动方式， 所设计 的相机支 架可以架设多台相机， 从而实现多种位姿、 多俯仰角的同步采集。 2.根据权利要求1所述的多自由度样本图像运动平台， 其特征在于： 拥 有多个自由度的 运动方式， 可以实现下述 运动功能： 1)拥有远近调节电动丝杠， 可以带动采集平台以及放置其上的物体进行 前后运动； 2)远近调节电动丝杠上连接左右调节电动丝杠， 可以带动采集平台以及放置其上的物 体进行左右运动， 从而 使得能够 在初始化阶段调整采集平台的圆心至相机支 架所在平面； 3)左右调节电动丝杠上连接 高度调节电动丝杠， 可以带动采集平台以及放置其上的物 体进行上下运动， 从而 使得能够 在初始化阶段调整采集平台的圆心至所需位置； 4)高度调节电动丝杠上连接俯仰调节关节， 使其能够自由地调节俯仰角， 从而使得能 够在初始化阶段调整采集平台至所需俯仰角度； 5)俯仰调节关节上连接旋转关节， 能够带动旋转平台与物体进行完整的圆周运动， 从 而改变物体的拍摄姿态。 3.根据权利要求1所述的同步采集相机支架， 其特征在于： 设计了特殊的机械结构， 使 得相机可以固定在与地面垂 直的方位来拍摄物体， 从而保证经过移动后的物体拥有更大的 裁切范围； 同时设计了与标准尺寸三脚架相连的机械结构， 使得相 机支架可以固定在普通 三脚架上。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115095759 A 2一种多自由度样本图像同步采集装 置 所属技术领域 [0001]本发明专利属于计算机视觉及图像处理领域， 具体涉及 一种多自由度成像角度可 调节的目标图像同步采集装置 。 背景技术 [0002]随着计算机图像处理技术的不断发展， 现有的计算机图像 处理技术已经可以胜任 多种工作， 如： 目标检测、 物体分类、 三维重建、 目标生成等。 由于这些应用需要大量的数据 集来支持采集， 如三维重建工作， Aut odesk公司推出一款软件， 该软件 可以通过不同角度的 拍摄来获得目标物体的图片， 并能够根据这些图片生成对应的模型， 具有较高的精度； 在物 体分类方面， 当某些工程需要建立要 素齐全、 品类繁多的数据集时， 需要对若干物体进行多 个俯视角以及环绕一周的拍摄。 当每次拍照间隔为5度、 分为三个俯仰角时， 单个物体就需 要拍摄216张照 片。 当在科研或工程中遇到这种样 本采集任务， 纯靠人工采集不仅需要耗费 大量的人力和精力， 同时每 个角度的间隔凭借 人工很难精确控制。 发明内容 [0003]经过专利申请人检索， 陈路在专利 “一种多自由度成像角 度可调节的目标图像自 动采集装置 ”(申请号CN202121406335.5)中提出了一种多自由度成像角度可调节的目标图 像自动采集装置， 主要实现了单相 机多角度的采集。 但是该发明专利仅具备三个 自由度运 动的能力， 无法实现对目标物体的环绕采集， 同时无法实现同步采集多俯视角度图像。 [0004]精确控制角度旋转需要用到伺服电机。 伺服电机(servo  motor)是指在伺服系统 中控制机械元件运转的发动机， 是一种补助马达间接变速装置。 伺服电机可以控制速度， 位 置精度非常准确， 可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对 象。 伺服电机转子转速 受输入信号控制， 并能快速反应， 在自动控制系统中， 用作执行元件， 且具有机电时间常数 小、 线性度高等特性， 可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。 由于 这些优点， 伺服电机经常被用于高精度控制系统中作为机械动力源使用。 在本专利中， 使用 5只伺服电机作为主要动力源， 分别实现5个自由度的姿态调整， 分别为横向、 纵向、 俯仰、 旋 转和倾斜， 从而实现多自由度的采集。 [0005]由于某些物体需要多个俯视角 度的采集， 例如对水杯进行建模时， 为获取内部与 外部的结构信息， 通常需要采集图像的俯视角度和平视角度。 在进 行科研任务时， 有时需要 同时采集多个俯仰角的图像， 这时如果使用单相机反复调整俯仰角度会十分麻烦， 同时控 制相机的位置和姿态完全一致将变得困难。 因此， 本专利在相 机采集部分设计了一套多相 机吊臂系统， 使得 可以安装多台相机， 实现对同一物体不同角度的同步采集。 附图说明 [0006]图1所提方法示 意图 [0007](a)总体图                (b)采集平台图说　明　书 1/3 页 3 CN 115095759 A 3