[發明專利]單相機雙目寬基線折反射全景立體成像方法及其裝置

無效

• 申請號: 200910098235.8
• 申請日: 2009-04-30
• 公開（公告）號: CN101546111A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: 陳炫屹;白劍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G03B35/10
• 分類號: G03B35/10;H04N5/225
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及立體成像技術，尤其涉及一種單相機雙目寬基線折反射全景立體成像方法及其裝置。

背景技術

常規光學成像系統視場較小且只能記錄場景的光強信息，因此重現的場景缺乏沉浸感和立體感。近年來，由于機器視覺和虛擬現實技術的發展，增強了對大場景的立體感知和重現的需求，在光電學、計算機視覺和計算機圖形學發展的推動下，出現了全景立體成像技術。

全景立體成像是通過兩個視點對同一場景成像獲得兩幅全景圖像，利用雙目視覺原理提取場景中的深度信息。常規全景立體成像系統需要使用兩個全景成像鏡頭或多個小視場成像鏡頭對同一場景成像獲取大視場景物的立體信息以實現實時全景立體成像。這類方法需要多個獨立的成像系統，由于系統間存在物理特性差異，而且需要進行立體圖對的校準和拼接，導致系統結構和匹配算法復雜。

單相機雙反射曲面鏡的全景立體成像方法，將兩個曲面鏡上下同軸放置，但由于其曲面鏡之間的有效視點距離(即基線長度)短導致深度提取精度不高。另外，由于其所獲得的兩個圖像具有分辨率差異，需要進行分辨率匹配，導致對應點之間的深度提取精度進一步降低。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有的單相機全景立體成像系統短基線和兩幅全景圖像分辨率不匹配的不足，提供一種具有系統結構和匹配算法簡單、寬基線、圖像分辨率匹配的單相機雙目折反射全景立體成像方法及其裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

單相機雙目寬基線折反射全景立體成像方法是：第一折反射器與第二折反射器同軸相向放置，第一折反射器折射或反射從第一視點所觀察到的全向場景光束，第二折反射器折射或反射從第二視點所觀察到的全向場景光束；光路轉向器放置在第一折反射器和第二折反射器中央且與第一折反射器和第二折反射器同軸；光路轉向器偏轉由第一折反射器和第二折反射器所反射的光束為同一方向；圖像成像器捕捉由光路轉向器所偏轉的光束以形成圖像并輸出含有相同分辨率的第一和第二視圖的圖像。

單相機雙目寬基線折反射全景立體成像裝置包括第一折反射器、第二折反射器、光路轉向器、圖像成像器，在同一軸線上依次設有第一折反射器、光路轉向器、第二折反射器，在光路轉向器同一光軸上設有圖像成像器。

所述第一折反射器、第二折反射器為曲面反射鏡或大視場透鏡。光路轉向器為V型平面鏡或棱鏡。圖像成像器為照相機或攝像機。

本發明與現有技術相比具有的有益效果：

1)圖對分辨率相同，本發明用單個相機獲得的兩幅圖像大小相等(即圖像分辨率匹配)；

2)圖像成像器的成像面利用充分，兩幅并排等大的圓形全景圖像對比兩幅同心圓環全景圖像對能更充分的利用現有長方形CCD的有效成像面積；

3)系統結構和匹配算法簡單，本發明只使用單個相機，降低了系統的復雜性；圖對分辨率相同，降低了匹配算法的難度；

4)寬基線，第一和第二折反射器分離擴大了系統的有效視點間的距離；

5)精度高，由于圖對分辨率相同和寬基線的特點，使得場景立體深度信息的提取精度增加；

6)實時性高，由于匹配算法簡單，降低了計算機的運算需求，提供了系統的實時性；

7)應用范圍廣，本發明能夠應用于機器視覺、虛擬現實和視頻監控等領域。

附圖說明

圖1是單相機雙目寬基線折反射全景立體成像方法原理圖；

圖2是單相機雙目寬基線折反射全景立體成像結構示意圖。

圖中：第一折反射器1、第二折反射器2、光路轉向器3、圖像成像器4。

具體實施方式

下文將結合附圖詳細描述本發明示范性實施例

如圖1所示，單相機雙目寬基線折反射全景立體成像方法是：第一折反射器與第二折反射器同軸相向放置，第一折反射器折射或反射從第一視點所觀察到的全向場景光束，第二折反射器折射或反射從第二視點所觀察到的全向場景光束；光路轉向器放置在第一折反射器和第二折反射器中央且與第一折反射器和第二折反射器同軸；光路轉向器偏轉由第一折反射器和第二折反射器所反射的光束為同一方向；圖像成像器捕捉由光路轉向器所偏轉的光束以形成圖像并輸出含有相同分辨率的第一和第二視圖的圖像。

如圖2所示，單相機雙目寬基線折反射全景立體成像裝置包括第一折反射器1、第二折反射器2、光路轉向器3、圖像成像器4，在同一軸線上依次設有第一折反射器1、光路轉向器3、第二折反射器2，在光路轉向器3同一光軸上設有圖像成像器4。

所述第一折反射器1、第二折反射器2為曲面反射鏡或大視場透鏡。光路轉向器3為V型平面鏡或棱鏡。圖像成像器4為照相機或攝像機。