[發明專利]成像系統和方法

有效

• 申請號: 201580034186.5
• 申請日: 2015-05-05
• 公開（公告）號: CN107027338B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 扎卡里亞·尼亞齊
• 申請（專利權）人: 扎卡里亞·尼亞齊
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;G02B13/06
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 康艷青;姚開麗

一種沒有視差的多相機全景成像系統。在示例中，該多相機全景成像系統包括被布置為并排陣列的多個分立成像系統，其中，每個分立成像系統的視場與每個相鄰的分立成像系統的視場相連結，進一步其中，在這些分立成像系統中任何一個分立成像系統的視場邊緣處的主光線模版將基本上平行于在這些分立成像系統中的任何相鄰的分立成像系統的視場邊緣處的主光線模版，這樣使得當從物體空間觀看時所有基本上平行的主光線模版看起來會聚至公共點。一種用于形成沒有視差的物體圖像的方法。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2014年5月6日提交的美國臨時申請號61/989,136的優先權，該申請的主題通過引用以其全文結合在此。

技術領域

本發明的各個實施例和方面總體上主要涉及光學成像系統、與其相關的方法及其應用；更具體地，涉及全景光學成像系統、與其相關的方法及其應用；并且最具體地，涉及具有零視差或基本上無視差的全景光學成像系統、與其相關的方法及其應用。

背景技術

目前的無視差360度系統采取反射鏡安排來掃描圖像，并且受到每秒10 幀(fps)的成像速度的限制。谷歌使用Immersive Media公司所開發的帶有折射鏡頭的360度相機來為其街景視圖(Streetview)軟件捕捉照片。必須針對視差對這些照片進行后處理和校正，導致花費時間，這降低了谷歌擴展其街景視圖主動性的能力。魚眼鏡頭提供了廣角成像，但以高失真為代價。失真是將較大球形物體映射到較小平坦圖像平面的物理結果。

一些公司已經開發了光學系統來簡化拍攝全景圖像的過程。與轉動相機以進行多次拍攝相反，用許多相機對場景的不同部分進行成像來同時地捕捉所有這些照片。Immersive Media和Greypoint Imaging開發了以$10,000與$100,000 之間的不同標價可獲得的單次拍攝360度相機。這兩家公司都開發了軟件來自動地校正圖像中所產生的偽像(視差)并提供比一個相機(例如，iPhone相機) 所捕捉到的全景圖更好的分辨率。然而，軟件不是完美的，并且圖像中仍然存在許多偽像。舉例而言，谷歌讓一個人帶著Dodeca 360相機(由Immersive Media 提供)圍繞大峽谷(Grand Canyon)，并且不得不雇傭程序員來針對視差所引起的偽像逐幀校正圖像。

光學系統的視差和主光線

視差被定義為“當從不同位置觀看(例如通過取景器和相機的鏡頭)時物體的位置或方向看起來不同的效果”。視差是由于將來自多個相機的圖像拼接在一起而導致的，每個圖像具有其自己唯一的外界視角。

參照圖1，光學系統的主光線是開始于物體的邊緣、在孔徑光闌處與光軸的中心相交、并在檢測器處在圖像的邊緣結束的子午射線。從而，主光線限定了圖像的尺寸。

主光線在由將多個圖像拼接在一起所產生的視差中起關鍵作用。圖2圖示了并排的兩個光學系統(相機)。對于頂部上的鏡頭單元，正方形、三角形和矩形被映射至圖像中的同一點，而對于底部上的鏡頭單元，它們被映射至三個不同點，如所示的。在頂部成像系統中，它們由同一主光線成像，而對于底部成像系統，它們由三個不同的主光線成像。當組合圖3中的兩張圖像時，將產生視差，并且將導致如圖4中所示的圖像。

對可以校正視差的算法的尋找已經持續了很多年。已經提出了很多方案，但即使是使用迄今為止最精細的算法，全景圖像中仍然留下了偽像。有時，這可能不是問題，因為可以雇傭軟件工程師來逐幀地修復圖像；然而，對于一般消費者而言，這種對每張圖像進行校正的選項是不可行的。需要一種在使這種系統對于消費者市場可用之前有效地校正視差的更好方案。優選的是在光學上解決減少圖像中視差的問題，而不是在計算上。