[发明专利]图像采集装置及其应用系统

说明书

本发明公开了一种多光谱图像采集装置，和应用该装置的物体识别系统、全景相机系统及车辆导航避障系统。根据本发明的图像采集装置，包括：传感单元，包括图像传感器和镜头；照明单元，包括发光器件和驱动发光器件的驱动电路；控制单元，与传感单元和照明单元连接，并用于产生控制传感单元的图像传感器曝光的曝光时序和曝光增益，以及控制照明单元的照明时序；其中，在一个曝光时序周期内，至少两帧曝光增益值相同，且在发光器件关闭的情况下，至少两帧曝光增益值不同。本发明采用单目摄像头即可采集多光谱的图像，并且通过对图像曝光增益控制和/或帧间图像处理，提高对光照的适应性，且能够输出3D的深度图，从而能够提供广泛的应用。

技术领域

本发明涉及图像采集领域，特别涉及一种图像采集装置、物体识别系统、全景相机系统及车辆导航避障系统。

背景技术

目前图像采集装置的单目相机，在一个时间段只能采集一个光谱的图像或视频。比如，普通相机依靠环境光照明，采集可见光(RGB)图像或视频；日夜切换的监控相机，在正常光照下，设置成RGB模式，拍摄RGB谱段的图像或视频，而在昏暗条件下，切换成近红外(NIR，需发光器件照明)拍摄模式。

此外，采用近红外主动发光器件照明的相机，比如三维成像相机，会受到环境光源如阳光中强烈的近红外成分的影响，使得近红外图像的光线方向和强度收到影响，从而难以达到预期的相机效果。

总之，现有单目相机在同一时段无法采集多个光谱的图像或视频，并且采用近红外主动光源的相机，会受到环境光特别是强烈阳光的干扰，从而降低了输出图像质量，限制的相机的有效使用范围。

发明内容

本发明提供了一种能够使用单目相机在短时间内分时采集多光谱图像的图像采集装置、物体识别系统、全景相机系统及车辆导航避障系统。能够在黑暗弱光和强烈阳光下稳定输出多光谱图像。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

依据本发明的一个方面，提供了一种图像采集装置，包括：传感单元，包括图像传感器和镜头；照明单元，包括至少一个光谱波段的发光器件和驱动发光器件的驱动电路；控制单元，与传感单元和照明单元连接，并用于产生控制传感单元的图像传感器曝光的曝光时序和曝光增益，以及控制照明单元的照明时序；其中，在一个曝光时序周期内，至少两帧曝光增益值相同，且在发光器件关闭的情况下，至少两帧曝光增益值不同。

优选地，图像采集装置还包括用于检测环境光照强度的光敏单元，控制单元根据光敏单元检测的光照强度控制在一个曝光时序周期内部分帧的曝光增益值。

优选地，传感单元还包括滤光单元，滤光单元为多带通滤光片或设置在所述镜头的玻片上的多带通滤光镀膜；滤光单元允许发光器件的多光谱波段光线通过，并允许环境光照中部分光谱波段的光线通过。

优选地，图像采集装置还包括用于计算传感单元获取的发光器件开启时采集的图像与发光器件关闭时采集的图像之间的差分图像的运算处理。

优选地，照明单元还包括光刻掩膜，用于在发光器件照射下透过所述光刻掩膜，在采集对象上形成结构光斑，使得传感单元对采集对象进行拍摄采集后得到结构光斑图像。

优选地，图像采集装置还包括从结构光斑图像中计算采集对象的三维深度的第一三维深度计算单元。

优选地，图像采集装置还包括对结构光图像进行结构光斑消除，并重建完整图像的重建单元。

优选地，图像采集装置还包括采用飞行时间方法计算三维深度的第二三维深度计算单元。

优选地，一种物体识别系统，包括前述的图像采集装置和物体检测单元，所述物体检测单元从所述图像采集装置所采集的图像中检测物体并获取所检测物体的图像。

优选地，物体识别系统还包括从所检测物体的图像中提取特征的特征提取单元。