[发明专利]一种壁画图像采集装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及文物保护、图像采集与处理装置领域，尤其涉及超高清图像采集处理装置，图像压缩算法研究，具体涉及一种壁画图像采集装置及方法。

背景技术

中国古代壁画承载着丰富的历史信息，美学、艺术、科学价值巨大，但目前大部分受损非常严重。自然环境因素导致壁画起甲、酥碱、空鼓等现象。同时，大气污染严重，游客数量增加，都对壁画带来很大威胁。因此壁画的保护和修复刻不容缓。为了便于壁画的修复研究和文物遗迹所承载的信息真实长久地传播，需要将壁画图像进行图像数据采集，存储和传输。然而，由于壁画通常面积较大，如敦煌壁画面积达4.5万平方米；墓室壁画长宽通常达到数米，而墓道通常较为狭窄，用普通照相设备难以获得一幅完整的壁画，另外，为了进行修复研究和遗迹数字化保存，数字化之后的壁画必须是高清图像，这也导致壁画的数据存储量非常大，普通设备的存储单元无法达到要求。

专利申请公布的“一种自转全景照相机(97248517.1)”，利用万向传动机构、自转中心轴、减速齿轮箱等使照相机在俯、仰角度同时作360度自转拍摄出逼真的长幅全景照片。但该相机只能在固定位置做围绕中心轴的转动，无法在较近距离拍摄巨幅壁画的细节。

专利申请公布的“基于图像拼接的SDI全景摄像系统(201110266153.7)”，利用多个摄像机，将采集到的视频进行拼接，能够获得所拍摄场景的情况。但是为了覆盖拍摄场景，需要使用n个摄像机，同时，还需要n个图像传感器、n个ISP芯片、n个SDI发送器、n个SDI接收器。也就是说，对于不同的拍摄对象，该设备的规模也不能随时进行调整，无法高效的进行不同场景中大小不同的壁画采集。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前古代壁画图像采集需求，为文物保护人员提供一种壁画图像采集装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

其特征在于：包括一台高清相机、一个核心控制器、一个连接相机的固态硬盘、一套照明系统、相机导轨支架系统、和相机无线连接的液晶显示器、遥控器；装置的壁画图像采集主要依靠高清相机，采集的图像存储在连接于相机的固态硬盘中；同时压缩后的图像也实时显示在遥控端的液晶显示屏上，供使用者进行监控。采集前根据壁画的面积大小、高度、所处环境调整导轨支架，根据所处环境由使用者使用遥控器调整系统照明；

所述高清相机，其特征在于能够采集超高清彩色图像，图像质量由文物保护的需要决定；相机能够由遥控器控制，相机视野中的内容能够在核心控制器中编码后通过无线实时传输到遥控端的液晶显示屏上；相机采集的图像能够通过输入到核心控制器进行编码之后通过串口存储到固态硬盘中；

所述连接相机的固态硬盘至少在太字节级别，能满足图像的存储和传输速度的要求。

所述导轨支架系统由接于相机的可通过遥控器远程控制自动调节角度的三维云台、自动调节高度的支撑杆、自动调节高低和长度的滑动导轨构成；所述三维云台能够360度调节相机角度，云台、支撑杆和导轨均能够接收核心控制器发出的信号自动调整角度、高度、长度；支架系统能够保证采集时的稳定性，防止微小晃动导致的图像模糊。

所述导轨支架系统由碳纤维材料制成，质量轻且强度大，可方便搬运。

所述核心控制器，能够接收并解析遥控器的控制信息，并根据解析后的信息发出控制信号，控制整个装置的动作，包括装置的起停，导轨的高度、长度，支撑杆高度，照明系统光强度，拍摄的模式选择，自动采集时壁画长度和高度的输入；核心控制器还负责自动采集模式下根据壁画长度、宽度的采集路径和速度的计算与控制。

所述的和相机无线连接的遥控器由使用者对云台的角度、支撑杆的高低、导轨的长度和高度、相机支撑杆在导轨上的移动方向、照明系统的调节、拍摄模式选择、相机的启停进行操作。遥控器上有一块液晶显示屏，可以对相机的视野进行实时显示。

所述的无线连接可以传输控制信号，实时显示相机所拍摄的画面，数据的传输距离小于100米。

本发明的基于上述装置的壁画图像采集装置和方法，使用时装置进行以下步骤：

(1)估计壁画的长度和高度，将导轨支架置于壁画正前方，距离远近根据拍摄效果调整；