基于線偏振光掠入射式掃描成像方法的室內(nèi)足跡采集裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于足跡采集裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于線偏振光掠入射式掃描成像方法的室內(nèi)足跡采集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在刑偵領(lǐng)域提取現(xiàn)場足跡時，一般采用強警光照射的配光方式，然后通過照相機進行拍照成像。這樣的做法全靠人工操作，且操作繁瑣，費時費力。這種常規(guī)方法的缺陷如下:1、成像環(huán)境受到周圍環(huán)境光的影響;2、有些足跡垂直方向無法辨別出來，但若是利用照相機傾斜拍照，則無法避免由于傾斜成像導(dǎo)致的圖像畸變;3、成像質(zhì)量受到背景的條紋和圖案影響，尤其對于彩色背底上的足跡，很難清晰成像;4、由于光源的不均勻性導(dǎo)致圖像明暗不均，成像質(zhì)量差。上面的這些問題都嚴重影響了足跡的提取和成像質(zhì)量，使得刑偵工作的后續(xù)部分受到一定程度的阻礙。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于線偏振光掠入射式掃描成像方法的室內(nèi)足跡采集裝置，該裝置能夠在有效屏蔽周圍環(huán)境光的前提下，采用線偏振光掠入射配光以及掃描成像的方法，清晰采集到現(xiàn)場的足跡圖像。
[0004]為解決上述技術(shù)上的問題，本發(fā)明的基于線偏振光掠入射式掃描成像方法的室內(nèi)足跡采集裝置包括底部開口的外殼及設(shè)置在外殼內(nèi)的掃描成像單元、直線位移機構(gòu);所述掃描成像單元包括箱體及固定在箱體內(nèi)的掃描成像照明光源，濾光線偏振片和光學(xué)成像系統(tǒng)，箱體與直線位移機構(gòu)的可移動部件固定連接;設(shè)外殼底部所在平面為Xy平面，y向平行于直線位移機構(gòu)的可移動部件移動方向，Z向垂直xy平面;掃描成像照明光源布置在箱體的一側(cè)，采用發(fā)散角小于5°的條形光源，該光源沿X向布置，且其出射的光線與xy平面夾角為0°?30°;掃描成像照明光源的出光端處帶有線偏振片;濾光偏振片固定在箱體內(nèi)與掃描成像照明光源相對的位置，掃描成像單元隨直線位移機構(gòu)可移動部件移動過程中，由掃描成像照明光源射出的線偏振光掠入射到足跡上反射的光透過濾光線偏振片最終成像在光學(xué)成像系統(tǒng)的圖像傳感器上。
[0005]操作時，首先將本發(fā)明的室內(nèi)足跡采集裝置外殼底部開口覆蓋在足跡的上方，然后開啟掃描成像照明光源;經(jīng)掃描成像照明光源出射的線偏振光掠入射到足跡上，足跡漫反射光透過濾光線偏振片后最終由光學(xué)成像系統(tǒng)的圖像傳感器接收，形成一行線陣圖像；兩個線偏振片的作用是屏蔽掉光源光線以及背底的反射光線，確保圖像傳感器接收到的只是足跡的漫反射光線?？刂浦本€位移機構(gòu)的可移動部件沿y向移動，帶動掃描成像單元每次移動固定距離，逐行采集足跡圖像，直到整個足跡圖像都被采集出來為止;采集完整個足跡圖像之后，掃描成像單元回到初始位置，掃描成像照明光源關(guān)閉；掃描得到的一行行線陣圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過拼接、還原等處理過程后得到完整的足跡圖像。
[0006]所述光學(xué)成像系統(tǒng)包括第一、第二、第三、第四反光鏡，聚光鏡和圖像傳感器；由濾光線偏振片透射的足跡漫反射光經(jīng)第一、第二、第三、第四反光鏡反射后入射到聚光鏡，經(jīng)聚光鏡匯聚的光束由圖像傳感器接收。
[0007]所述圖像傳感器采用線陣CXD圖像傳感器或CIS接觸式圖像傳感器。
[0008]進一步，本發(fā)明還包括預(yù)視照明單元、攝像頭和顯示單元;預(yù)視照明單元、攝像頭安裝在外殼內(nèi)，攝像頭與顯示單元連接。
[0009]在開啟掃描成像照明光源進行掃描成像之前，先打開預(yù)視照明單元的光源，其發(fā)出的自然光經(jīng)過足跡平面的反射后被攝像頭接收;移動整個裝置使得攝像頭采集的足跡圖像顯示在顯示單元上，可以保證足跡圖像成像位置的準確性。
[0010]所述預(yù)視照明單元包括布置在外殼內(nèi)靠近底部的四個相互獨立的發(fā)散角小于5°的條形光源，該四個條形光源兩兩相對布置在外殼內(nèi)，且與xy平面平行，與yz平面成10°?40°夾角，其出射光線與xy平面的夾角呈O?30°;攝像頭的光軸與xy平面成O?30°夾角，且平行y z平面。
[0011]預(yù)視照明與掃描成像照明條件相似，在足跡對位時可通過顯示單元預(yù)覽掃描成像效果，以便于調(diào)整照明亮度、曝光時間，分辨率等，從而得到理想的成像效果。
[0012]所述直線位移機構(gòu)包括步進電機、齒輪組、同步帶、導(dǎo)軌、滑輪、滑塊;步進電機和滑輪安裝固定在外殼內(nèi)相對位置的兩個側(cè)面上，導(dǎo)軌沿y向布置在固定在外殼內(nèi)，齒輪組安裝在步進電機的轉(zhuǎn)軸上，同步帶安裝在齒輪組和滑輪上，滑塊固定安裝在同步帶上且與導(dǎo)軌連接，可沿導(dǎo)軌移動;掃描成像單元的箱體固定安裝在滑塊上。
[0013]步進電機通過齒輪組帶動同步帶傳動，從而通過滑塊帶動掃描成像單元沿導(dǎo)軌移動，完成足跡圖像的逐行采集。
[0014]進一步，本發(fā)明還包括總控單元;總控單元安裝于外殼的內(nèi)側(cè)頂部，并通過導(dǎo)線與掃描成像照明光源、掃描成像單元的圖像傳感器、預(yù)視照明單元的四個條形光源及攝像頭、步進電機連接。
[0015]所述掃描成像照明光源由一維排列的一組LED光源、其前端的柱面透鏡及柱面透鏡出光端處固定的線偏振片構(gòu)成。
[0016]所述預(yù)視照明單元的四個條形光源由一維排列的一組LED光源及其前端的柱面透鏡構(gòu)成。
[0017]LED光源相比于冷陰極光源，其功耗低，且不需要預(yù)熱。在LED光源的前方安裝了一塊柱面透鏡，可以使LED發(fā)出的光匯聚成小散射角的條形平行光，光線更均勻。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點:
[0019]1、有效的保證在掃描成像時屏蔽了周圍環(huán)境光的影響，提高了成像的質(zhì)量；
[0020]2、有效保證了成像的準確性，因為采用了掃描成像的方式，所以避免了常規(guī)拍照方式造成的足跡圖像傾斜畸形，保證了每部分的真實情況。
[0021]3、采用了條形線偏振光源掠入射配光的方式，同時保證掃描成像單元接收的光的出射方向貼近足跡平面，保證了足跡的清晰呈現(xiàn)。
[0022]4、掃描成像照明光源前端和足跡漫反射光接收端都配有線偏振片，增大了成像時足跡與背底的反差。
[0023]5、與傳統(tǒng)面陣CXD拍照成像的方式相比，創(chuàng)新使用了以線陣(XD、CIS接觸式圖像傳感器作為感光元件的掃描成像方式。
【附圖說明】
[0024]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0025]圖1為本發(fā)明的基于線偏振光掠入射式掃描成像方法的室內(nèi)足跡采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2為圖1的A—A剖面的俯視圖。
[0027]圖3為預(yù)視照明單元配光的示意圖。
[0028]圖4為掃描成像單元的示意圖。
[0029]圖5為直線位移機構(gòu)的示意圖。
[0030]I外殼，21、22、23、24預(yù)視照明單元四個條形光源，3掃描成像單元，31掃描成像照明光源，32濾光線偏振片，33第一反光鏡、34第二反光鏡、35第三反光鏡、36第四反光鏡，37聚光鏡，38圖像傳感器，39箱體，41步進電機，42齒輪組，43同步帶，44導(dǎo)軌，45滑輪，46滑塊，5總控單元，6顯示單元，7攝像頭。
【具體實施方式】
[0031]如圖1所示，本發(fā)明的基于線偏振光掠入射式掃描成像方法的室內(nèi)足跡采集裝置包括外殼I，預(yù)視照明單元，掃描成像單元3，直線位移機構(gòu)，總控單元5，顯示單元6，攝像頭I。
[0032]所述外殼I為矩形或柱形結(jié)構(gòu)的殼體，其底部開口。預(yù)視照明單元、掃描成像單元
3、直線位移機構(gòu)、總控單元5、顯示單元6、攝像頭7安裝在外殼I的內(nèi)部。
[0033]設(shè)外殼I底部所在平面為xy平面，y向平行于直線位移機構(gòu)的可移動部件移動方向，z向垂直xy平面。如圖1?3所示，預(yù)視照明系統(tǒng)包括四個布置在外殼I內(nèi)靠近底部相互獨立的發(fā)散角小于0.5度的條形光源21、22、23、24，條形光源21、23相對布置在外殼1內(nèi)，條形光源22、24相對布置在外殼I內(nèi)，且四個條形光源21、22、23、24與xy平面平行，與yz平面的夾角β成10°?40°，其出射光線與xy平面的夾角呈O?30° ;與^平面的最近距離為150mm，單個條形光源長度為250mm，條形光源光源的功率為8W。四個條形光源21、22、23、24均由一維排列的一組LED光源及其前端的柱面透鏡構(gòu)成，柱面透鏡起匯聚光束以減小光源散射角的作用。
[0034]所述顯示單元6固定在外殼I頂部內(nèi)側(cè)，用來顯示參數(shù)設(shè)定窗口、利用攝像頭得到的預(yù)視圖像以及利用掃描方式得到的足跡圖像。
[0035]所述攝像頭7設(shè)置在外殼I下部，其光軸與xy平面的夾角γ成O?30°，且平行yz平面，用于提供低角度預(yù)視圖像。
[0036]所述掃描成像單元3包括箱體39及固定在箱體39內(nèi)的掃描成像照明光源31，濾光線偏振片32和光學(xué)成像系統(tǒng);所述掃描成像照明光源31采用散射角小于0.5度的條形光源，該光源沿X向布置，且其出射的光線與xy平面夾角Θ為0°?30°;掃描成像照明光源31的出光端包含線偏振片;濾光線偏振片32固定在箱體39內(nèi)與掃描成像照明光源31相對位置。光學(xué)成像系統(tǒng)固定在箱體39內(nèi)，箱體39與直線位移機構(gòu)的可移動部件固定連接;光學(xué)成像系統(tǒng)包括第一、第二、第三、第四反光鏡33、34、35、36，聚光鏡37和圖像傳感器38;掃描成像單元3隨直線位移機構(gòu)可移動部件移動過程中，由掃描成像照明光源31射出的線偏振光掠入射到足跡上，足跡漫反射光透過濾光線偏振片后，經(jīng)第一、第二、第三、第四反光鏡33、34、35、36反射后入射到聚光鏡37，經(jīng)聚光鏡37匯聚的光束由圖像傳感器38接收，獲得足跡的一維圖像;線偏振片的作用是濾掉足跡背底的反射光，從而增加足跡與足跡平面的亮度反