(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202222343568.6 (22)申请日 2022.09.01 (66)本国优先权数据 202221018562.5 202 2.04.28 CN (73)专利权人 广东工业大 学 地址 510090 广东省广州市越秀区东 风东 路729号 (72)发明人 王天玮　唐惠玲　赖敏玲　毕齐林　 刘志军　陈柏任　 (74)专利代理 机构 广州粤高专利商标代理有限 公司 44102 专利代理师 刘俊 (51)Int.Cl. H04N 5/225(2006.01) H04N 5/232(2006.01)H04N 5/355(2011.01) (54)实用新型名称 一种光程差一致的高动态范围成像装置 (57)摘要 本实用新型提出一种光程差一致的高动态 范围成像装置， 涉及视觉成像设备设计的技术领 域， 高动态光照光线从滤光镜入射， 经多棱镜分 束为同一平 面上的若干 路光线， 并分别入射每一 个平面镜， 每一个平面镜将入射至其表面的光线 反射至相应的图像采集装置， 每一路光线辅助相 应的图像采集装置获取不同曝光参数下的成像， 滤光镜、 多 棱镜、 平面镜配合形成了光路系统， 保 证了光线光程差的一致性， 使得高动态范围成像 装置前期拍摄采集的各个局部图像 分辨率相同， 间接降低了后续处理的工作量， 提高图像帧率， 通过外壳与底 座扣合形成闭合空间容纳腔， 光学 采集成像设备、 信号通讯器、 处理器均设置于容 纳腔内， 避免装置受外界环境光照的影响， 提高 成像信噪比。 权利要求书1页 说明书6页 附图4页 CN 218006385 U 2022.12.09 CN 218006385 U 1.一种光程差一致的高动态范围成像装置， 其特征在于， 包括： 外壳(1)、 底座(2)、 光学 采集成像设备(3)、 信号通讯器(4)、 处理器(5)及供电模块(6)， 所述外壳(1)扣设于底座(2) 上， 与底座(2)之间形成容纳腔， 光学采集成像设备(3)、 信号通讯器(4)、 处理器(5)及供电 模块(6)均设置于容纳腔内， 供电模块(6)为光学采集 成像设备(3)、 信号通讯器(4)、 处理器 (5)供电； 所述底座(2)上开设有滤光镜槽(21)， 滤光镜槽(21)内设有滤光镜(211)， 滤光镜 (211)上方设有多棱镜(212)， 底座(2)上还设有与多棱镜(212)的棱数相等数目的固定槽 (213)， 每一个固定槽(213)上倾斜放置有一个平面镜(214)， 高动态光照光线从滤光镜 (211)入射， 经多棱镜(212)分束为同一平面上的若干路光线， 并分别入射每一个平面镜 (214)， 所述光学采集 成像设备(3)内设有与多棱镜(212)的棱数相等数目的、 且平行分布设 置的图像采集装置(31)， 每一个平面镜(214)将入射至其表面的光线反射至相应的图像采 集装置(31)， 图像采集装置(31)连接信号 通讯器(4)， 信号 通讯器(4)连接处 理器(5)。 2.根据权利要求1所述的光程差一致的高动态范围成像装置， 其特征在于， 所述多棱镜 (212)的底面 面积与滤光镜(21 1)的面积相等。 3.根据权利要求1所述的光程差一致的高动态范围成像装置， 其特征在于， 所述供电模 块(6)包括第一供电单元(61)、 第二供电单元(62)及第三供电单元(63)， 所述第一供电单元 (61)为光学采集成像设备(3)供电， 第二供电单元(62)为信号通讯器(4)供电， 第三供电单 元为处理器(5)供电。 4.根据权利要求3所述的光程差一致的高动态范围成像装置， 其特征在于， 所述光学采 集成像设备(3)包括与多棱镜(212)的棱数相等数目的且平行分布设置的图像采集装置 (31)、 光学采集 成像设备本体(32)、 固定夹具(33)， 所述固定夹具(33)的数目与图像采集装 置(31)的数目相同， 每一个固定夹具(33)的一端固定于光学采集成像设备本体(32)上， 另 一端固定一个图像采集装置(31)， 每一个固定夹具(33)上设有一个用于传达光信号并为图 像采集装置(31)传送拍摄命令的光感编码器(34)。 5.根据权利要求4所述的光程差一致的高动态范围成像装置， 其特征在于， 所述多棱镜 (212)为四棱镜 。 6.根据权利要求5所述的光程差一致的高动态范围成像装置， 其特征在于， 所述图像采 集装置(31)共四个， 分别为红外相机、 微 光相机、 大曝光 量彩色相机、 小曝光 量彩色相机 。 7.根据权利要求4所述的光程差一致的高动态范围成像装置， 其特征在于， 所述信号通 讯器(4)为千兆交换机 。 8.根据权利要求7所述的光程差一致的高动态范围成像装置， 其特征在于， 所述信号通 讯器(4)设有若干个通信网口(41)， 包括与图像采集装置(31)相同数目的图像传输网口 (411)及与处理器(5)连接的图像处理传输网口(412)， 每一个图像传输网口(411)与相应的 图像采集装置(31)连接 。 9.根据权利要求1所述的光程差一致的高动态范围成像装置， 其特征在于， 所述底座 (2)上设有第一固定孔(22)， 所述外壳(1)的侧壁上设有第二固定孔(11)， 外部螺栓依次穿 过第二固定孔(1 1)、 第一固定孔(2 2)， 将外壳(1)与底座(2)固定 。 10.根据权利要求2所述的光程差一致的高动态范围成像装置， 其特征在于， 所述供电 模块(6)为电池。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 218006385 U 2一种光程差一致的高动态范 围成像装 置 技术领域 [0001]本实用新型涉及视觉成像设备设计 的技术领域， 更具体地， 涉及一种光程差一致 的高动态范围成像装置 。 背景技术 [0002]所谓高动态范围成像， 是指能够实现高动态光照环境下全信息 的获取， 得到高动 态范围成像环境下 的目标特征， 海面、 焊接、 逆光等成像均为高动态范围成像， 这类成像环 境均为高动态光照环境。 [0003]在自然界， 人眼可观察到的自然场景动 态范围可达 180db， 而普通消费级摄影设备 往往仅能拍摄有限的低动态范围(Low  Dynamic Range,LDR)图像(如60db以下)。 在工业界， 如焊接过程中强弧光下焊缝及熔池的成像、 强光照射下水面 成像， 其光照动态比高达120db 以上， 对于这种高动态光照环境， 传统的相机成像时， 会出现低照度区域成像清晰， 高照度 区域呈现发白的状态现象， 或 高照度区域成像清晰， 低照度区域呈现暗黑的状态现象， 从而 造成高动态光照环境下成像时 目标特征的不完整， 导致后续应用于图像识别时产生误判等 问题。 高动态范围成像作为计算摄像学 的基础任务， 相对于其他计算机视觉技术来说极其 重要， 而且具 备高动态范围的成像装置也发展的越来越成熟。 [0004]为适应后续视觉识别技术在该领域的应用， 通常从后续的识别装置或高动态成像 环境角度进行改变， 高动态范围成像是常用的改进技术手段之一， 传统是对于已采集的一 幅明暗清晰度不同的高动态光照环境下的图像， 然后基于软件变换的方式对图像明暗区等 进行变换， 如瑞士photonfocus公司采用的linlog技术等均是比较成熟的直接通过软件变 换的方式进行的最终 高动态范围成像变换 处理， 采用具备变换 处理功能的处理器进行软件 角度的高动态范围成像处 理是一种比较成熟的技 术手段了 。 [0005]如现有技术中公开了一种高动态范围成像装置， 其是借助复合型相机系统与普通 相机组成混合相机系统， 其中， 第一种普通相机拍摄低动态范围图像， 第二种相机拍摄高动 态范围灰度图， 两者拍摄的图像再输入至处理单元， 即训练好的神经网络中， 最后能融合出 最终的图像， 但混合相 机系统中两个相 机的布置位置随意， 仅利用一个分光镜将入射光线 分为两束， 然后入射光线分别入射至两个相机， 因此， 两路的入射光线的光程差无法保证一 致， 最终所接收到的两个相机各自局 部成像的mm/pixel(分辨率)不相同， 因此后续处理器 需对接收到的局部成像进 行统一分辨率变换等处理， 耗费大量时间， 工作周期时间长， 而且 相机暴露在环境中， 拍摄采集图像时容 易受外界环境 光照的影响。 实用新型内容 [0006]为解决传统的高动 态范围成像装置光程差不一致、 拍摄采集图像时容易受外界环 境光照影响的问题， 导致前期拍摄采集的局部图像分辨率不同， 本实用新型提出一种 具有 光程差一致性的高动态范围成像装置， 保证光路的光程差一致， 且保证拍摄采集图像时不 受外界环境光照影响， 使得高动态范围成像装置前期拍摄采集的各个局部图像分辨率相说　明　书 1/6 页 3 CN 218006385 U 3