[發(fā)明專利]一種立體成像裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310438065.X
• 申請(qǐng)日: 2013-09-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103472668A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙越;魏永濤;崔笑宇;柳林;王禹松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): G03B35/08
• 分類號(hào): G03B35/08;G06T7/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種立體成像裝置，其特征在于：包括：十字架式帶有刻度的鋼尺、棱鏡固定裝置，攝像頭固定裝置、計(jì)算機(jī)主機(jī)和3D顯示器，此外，還進(jìn)一步包括圖像采集裝置，該裝置主要由棱鏡、卡槽、遮光筒、滑動(dòng)筒和攝像頭，棱鏡固定與卡槽內(nèi)，卡槽與遮光筒一端固定連接，遮光筒內(nèi)設(shè)置有滑動(dòng)筒，且滑動(dòng)筒外表面光滑，與內(nèi)表面光滑的遮光筒滑動(dòng)連接，攝像頭固定于滑動(dòng)筒內(nèi)。?

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體成像裝置，其特征在于：在所述的滑動(dòng)筒的外表面還設(shè)置有刻度。?

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的立體成像裝置，其特征在于：所述的位于滑動(dòng)桶上的刻度，初始的刻度0與遮光筒另一端對(duì)齊。?

4.采用權(quán)利要求1所述的立體成像裝置實(shí)現(xiàn)立體成像的方法，其特征在于：包括以下步驟：?

步驟1：利用圖像采集裝置來(lái)采集圖像，首先調(diào)節(jié)棱鏡固定裝置和攝像頭固定裝置，使得位于棱鏡固定裝置上的攝像頭與兩側(cè)的攝像頭固定裝置上的攝像頭處于同一水平線上；然后，分別開(kāi)啟三個(gè)攝像頭，開(kāi)始對(duì)圖像進(jìn)行采集；?

步驟2：三個(gè)攝像頭分別將采集到的圖像發(fā)送到上位機(jī)中，實(shí)現(xiàn)3D顯示處理，具體包括以下步驟：?

步驟2.1：利用棱鏡模型將圖像采集裝置采集到的圖像分成左半平面圖像和右半平面圖像；?

2.2.1：圖像采集裝置在未放入棱鏡的情況下，采用標(biāo)定方法建立世界坐標(biāo)系中的一點(diǎn)與相機(jī)坐標(biāo)系中的點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，具體為：首先確定圖像采集裝置中的攝像頭的內(nèi)外參數(shù)矩陣，其中，攝像機(jī)的內(nèi)參數(shù)矩陣表示相機(jī)焦距和光學(xué)中心的位置，外部參數(shù)矩陣表示了世界坐標(biāo)系與相機(jī)坐標(biāo)系之間的關(guān)系；然后，利用內(nèi)參數(shù)矩陣和外參數(shù)矩陣建立世界坐標(biāo)系中的一點(diǎn)與相平面坐標(biāo)系上的點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；?

2.2.2：在圖像采集裝置中放入棱鏡，根據(jù)棱鏡的幾何光學(xué)模型以及攝像頭內(nèi)外參數(shù)矩陣，確定物點(diǎn)和像點(diǎn)位置關(guān)系，求解計(jì)算棱鏡的位置參數(shù)，棱鏡的位置參數(shù)指的是棱鏡在攝像機(jī)坐標(biāo)系中的位置信息，主要指棱鏡的三個(gè)側(cè)平面的法向量信息；?

2.2.3：利用棱鏡的位置參數(shù)，根據(jù)法向量的空間關(guān)系，求解出棱鏡后平面所對(duì)的棱在攝像機(jī)坐標(biāo)系中的位置，進(jìn)一步利用投影計(jì)算該棱在相平面坐標(biāo)系中的位置，該位置將圖像采集裝置中的攝像頭的像平面分為左右兩個(gè)部分；?

2.2.4：打開(kāi)兩側(cè)攝像頭固定裝置上的攝像頭以及圖像采集裝置中的攝像頭，向上位機(jī)中輸入采集數(shù)據(jù)，使左側(cè)攝像頭采集到的圖像與右側(cè)攝像頭采集到的圖像交替顯示，且保證在?顯示左側(cè)的攝像頭采集到的圖像時(shí)，同步顯示圖像采集裝置中攝像頭的像平面的左半部分采集到的圖像；在顯示右側(cè)的攝像頭采集到的圖像時(shí)，同步顯示圖像采集裝置中攝像頭的像平面的右半部分采集到的圖像；?

步驟2.2：利用左側(cè)的攝像頭固定裝置上的攝像頭采集的圖像對(duì)像平面的左半部分圖像進(jìn)行校正，利用右側(cè)的攝像頭固定裝置上的攝像頭采集的圖像對(duì)像平面的右半部分圖像進(jìn)行校正；?

2.2.1：利用畸變模型對(duì)圖像采集裝置中的攝像頭的像平面的左、右部分成像效果進(jìn)行畸變校正，減少由于棱鏡的引入對(duì)采集圖像造成的畸變失真影響；?

2.2.2：利用棱鏡的色散補(bǔ)償模型對(duì)圖像采集裝置中的攝像頭像平面的左、右部分成像效果進(jìn)行補(bǔ)償校正，減少由于棱鏡的折射造成的色散對(duì)圖像色度產(chǎn)生的影響；?

2.2.3：利用左、右側(cè)攝像頭的圖像分別對(duì)圖像采集裝置中攝像頭像平面的左、右部分成像效果進(jìn)行匹配校正；?

2.2.4：調(diào)節(jié)圖像采集裝置內(nèi)棱鏡和攝像頭之間的間距，首先，更換棱鏡，重復(fù)執(zhí)行步驟2.2.1、步驟2.2.2、步驟2.2.3的操作；當(dāng)圖像采集裝置中采集到的圖像與左右攝像頭所采集到的圖像的匹配效果相似度達(dá)到90%以上時(shí)，為最佳匹配，記錄下此時(shí)的棱鏡角度、圖像采集裝置內(nèi)的棱鏡與攝像頭之間的間距；?

所述的更換的棱鏡，應(yīng)滿足棱鏡頂角至少為150度，目的是減少棱鏡的光的色散對(duì)圖像質(zhì)量的作用；?

步驟2.3：利用步驟2.2.4確定圖像采集裝置內(nèi)的棱鏡以及棱鏡后平面和攝像頭之間的間距固定重新采集圖像，將校正好的左半平面圖像與右半平面圖像在顯示器上交替顯示，進(jìn)而形成3D效果，包括以下步驟：?

2.3.1：步驟2.2.3完成后，關(guān)閉兩側(cè)攝像頭，使用調(diào)整好的圖像采集裝置重新采集圖像；?

2.3.2：將采集到的數(shù)據(jù)傳遞到上位機(jī)中，繼續(xù)步驟2.2.1和2.2.2操作；?

2.3.2：在上位機(jī)中進(jìn)行3D顯示。?