[發明專利]全景立體攝像裝置

無效

• 申請號: 201110176998.7
• 申請日: 2011-06-28
• 公開（公告）號: CN102243432A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 湯一平;孟炎;田旭園;孫軍;吳立娟;宗明理
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G03B37/04
• 分類號: G03B37/04;G03B35/08;H04N5/232
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強

技術領域

本發明屬于全方位視覺技術、光學技術、計算機視覺技術在全景立體攝像方面的應用。

背景技術

隨著立體電視在全球的普及和互聯網的飛速發展，三維成像技術的應用領域不斷擴大，商業前景十分廣闊。三維成像技術應用的范圍目前非常廣泛，在影視、軍事、攝影、手機、電腦、廣告、教育、設計、醫學、魔術、展覽展示、航空航天、遠程醫療、文體觀賞、娛樂游戲、電子商務等領域均可規模應用。立體電視系統主要由立體攝像機和立體顯示設備組成。作為立體攝像機，它具有雙鏡頭，綜合計算機、測控、圖像處理技術，拍攝過程符合人的視覺機理。目前立體攝像機技術已經比較成熟，但是在全景立體攝像方面的技術極為鮮見。作為立體顯示設備，目前不少國家已研發出立體電視機、電腦顯示器、手機、投影機等顯示設備。在這個背景下需要發展一種新型的全景立體攝像技術。

立體攝像的基本原理是從兩個視點拍攝同一景物，以獲取在不同視角下的感知圖像，通過三角測量原理計算圖像像素間的位置偏差、即視差，來獲取景物的三維信息，這一過程與人類視覺的立體感知過程是類似的。

中國發明專利申請號為200710042938.X公開了一種全景立體環攝數碼照相機，其步進電機、控制電路、A/D轉換器、計算機和與多個如二個照相機鏡頭配套使用的二條線陣CCD之間電連接或信號連接；控制電路、A/D轉換器及步進電機安裝在底座內，二個照相機鏡頭安裝在基座上，并以步進電機轉軸的軸線為對稱中心而分列兩側，二個照相機鏡頭在一條水平線上；安裝在基座上的二條陣CCD與其相對應的照相機鏡頭在一個焦平面上；基座設置在步進電機的轉軸上。該發明合成后的圖像為360°全景，該技術由于存在著時間延遲和拍攝死角，要拍攝運動物體的全景立體視頻圖像就難以實現。

在實時全景立體攝像方面的技術方面，中國發明專利申請號為200510045648.1公開了一種全向立體視覺成像方法及裝置，該專利中將一透視相機鏡頭的光軸和兩反射鏡面的共同對稱軸重合放置，空間中的一點分別經兩反射鏡面反射后分別在所述透視相機的像平面成像于不同的兩點，相當于兩個相機成像；裝置包括兩個反射鏡面、相機，所述相機鏡頭的光軸和兩反射鏡面的共同對稱軸重合。這種方案的存在的問題是：1)由于一幅圖像包括了的特征點“兩幅”全向圖像，允許的圖像視差減小了一半，因此視覺系統的測量范圍至少也減少了一半；2)上下兩個反射鏡面會出現遮擋，影響立體視覺范圍；3)由于同一物體的特征點在上下兩個反射鏡面上經折反射后的成像點在一幅圖像上離中心點的位置不同，上反射鏡面的成像分辨率要比下反射鏡面的成像分辨率高兩倍以上；4)由于透視相機鏡頭存在的對焦問題，只能滿足兩個反射鏡面中的某一個反射鏡面為最佳焦距，因而必然會影響成像質量；5)兩個反射鏡面的焦點距離就是該系統的基線距，因而造成基線距過短；6)這種方式所拍攝的全景立體圖像是上下兩個視角所形成的，不符合人的水平方向的兩個視角所形成的立體視覺習慣。中國發明專利申請號為200810062128.5公開的基于雙目全方位攝像裝置的立體視覺測量裝置、中國發明專利申請號為200810121672.2公開的新型的雙目立體視覺測量裝置、中國發明專利申請號為200810061255.3公開的無死角的雙目立體全方位視覺傳感裝置同樣也存在著所拍攝的全景立體圖像是上下兩個視角所形成的，不符合人的水平方向的兩個視角所形成的立體視覺習慣問題。

發明內容

為了克服已有全景立體視覺成像裝置的不符合人的視覺習慣、制造成本高、視覺范圍有限、缺乏實時全景拍攝能力等不足，本發明提供一種性價比高、操作簡單、能實時地拍攝全景立體視頻圖像的全景立體攝像裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種全景立體攝像裝置，所述全景立體攝像裝置包括四臺具有相同成像參數的全方位攝像裝置和用于對四臺全方位攝像裝置的圖像進行全景立體成像處理的微處理器，四臺全方位攝像裝置的中心軸垂直均勻地配置在同一平面上的四個點上，兩個相鄰的全方位攝像裝置的中心軸之間的距離都為一個定值；對四個全方位攝像裝置進行編號，全方位攝像裝置的編號從第1象限開始以逆時針方向為順序；所述全方位攝像裝置包括雙曲面鏡面、上蓋、支撐桿、透明玻璃面、附加鏡頭框和攝像單元；所述的雙曲面鏡面中間開有一個第一小孔，所述的支撐桿為上粗下細的圓臺，支撐桿粗的上端安裝在所述第一小孔內，支撐桿的下端垂直安裝在透明玻璃面上，且所述支撐桿的下端穿過透明玻璃面上的第二小孔；所述的附加鏡頭框的下部與攝像單元連接，所述的透明玻璃面嵌入在所述的附加鏡頭框上部內；

所述的微處理器包括：