[發明專利]一種三維視頻攝像系統的實現方法

在審

• 申請號: 201310145530.0
• 申請日: 2013-04-25
• 公開（公告）號: CN104123710A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: 李千目;夏彬;侯君;張宏;戚湧
• 申請（專利權）人: 南京理工大學常熟研究院有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T17/00;G03B35/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種三維視頻攝像系統的實現方法，屬于視頻圖像通信技術領域。

背景技術

我們所處的是一個三維的世界，但是照相機與攝像機拍攝的卻只是二維的圖片與視頻，丟失了深度信息。只有二維信息這點在很大程度上使機器視覺在生活中的發展與應用受到了很大程度的限制，三維測量的目的是獲取物體深度圖像的同時獲取三維物體的形態與三維世界坐標，以實現對三維世界更加深刻與準確的理解。

近些年來，有許多國內外的研究者研究出很多種三維測量的方法，例如雙目立體視覺的方法，這種方法是模擬人眼的成像原理，測量某物體時，通過兩個不同角度的二維圖像進行組合處理后獲得該物體的三維信息。雙目立體視覺方法雖然很貼近人眼成像原理，但是確定一個物體三維信息時需要兩張圖片才可以進行，因此在處理方面效率不高，并且兩個模擬人眼的相機的相對位置以及相對于地面的擺放需要有非常嚴格的控制。

由于結構光空間編碼方法只需要通過一張圖片就可以通過三角形法則推算出被測物體上的三維信息，該方法具有非常高的分辨率，且運算速度快，并且實現方法基于三角形法則，其易實現性成為我們研究的重點。

基于結構光空間編碼方法的三維測量，其核心技術在于空間編碼的選擇和排列，現在很多期刊與論文中以彩色空間編碼為主，其理由在于彩色的RGB通道在（0,0,0）、（0，255,255）或（255,0,255）等這些情況下由于單通道的值不是0就是255，所以容易確定該顏色是哪種顏色，并以此確定該色條所處的位置。但是在實際運用中，光柵所照射的物體并不全是純白色的，當遇到彩色的物體時，彩色編碼打上去就會遇到很大的問題，所以本發明方法采用的是灰度級的黑白光柵，從而避免這種無法識別的情況。

發明內容

本發明的目的是針對彩色編碼在照射彩色物體時存在干擾的問題而提供一種基于黑白光柵的三維視頻攝像系統的實現方法，該方法主要采用一個攝像機與一個投影儀為主體三維攝像機，通過計算機對視頻信息進行實時處理，從而實現三維視頻攝像。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種三維視頻攝像系統的實現方法，首先通過一個投影儀向物體投射固定的黑白光柵條紋，然后通過標定后的攝影機對被照射的物體進行攝像，再將視頻信息通過視頻流的形式每一幀地傳輸到計算機中進行實時地解析并進行3D建模，以實現實時的3D景象。

其具體步驟如下：

步驟1：通過投影機向物體照射固定的黑白光柵條紋，對數字攝像機進行標定；

步驟2：正常標定后獲取數字攝像機的有效參數，并將數字攝像機對被照射的物體進行攝像，獲取視頻信息；

步驟3：對視頻信息進行數據處理，將視頻信息通過視頻流的形式每一幀地傳輸到計算機中進行實時地解析并進行3D建模，獲取動態的3D圖像；

步驟4：整合攝取數據合成文件。

本發明的原理是：本發明通過一個Input設備的單次攝影圖片或視頻即可獲取視場內黑白光柵條紋照射到的物體的三維信息，主要運用原理為三角形規則：

其中d為投影機視口與攝像機視口的距離，a為投影機視口所對方向與其視口和攝像機視口連線的夾角的余角，b為攝像機視口所對方向與其視口和投影機視口連線的夾角的余角，l為物體上該點到d的距離，即為物體的深度信息。

除此之外，可根據自身需求改變，將三維攝像機改變為三維照相機功能，通過調用攝像機的API對獲取的圖片進行處理，并且有需要的情況下可以將三維攝像機圍繞某一個物體進行旋轉拍攝即可獲得該物體的全三維信息，即可在計算機上生成360°有紋理的真實物體樣貌。

本發明與現有技術相比，其顯著特點是：

1.??????采用單個Input設備進行圖像攝取，效率更高，數據量較?。?/p>

2.??????采用單幀圖片或多幀視頻生成連續型3DCG與3D視頻，自由度更大；

3.??????采用特定黑白光柵的空間編碼方法以消除實物或場景本身帶有顏色的干擾，以增強抗干擾能力；

4.??????改變傳統水平方向三角形法則，改為垂直方向，設備封裝更合理。

附圖說明

圖1是三角形法則。

圖2是投影機與數字攝像機垂直封裝示意圖。

圖3是三維攝像系統運作流程圖。

圖4是照相機的光學模型。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行詳細描述。