[發明專利]僅采用一個圖像感知元件即可構成立體視覺的方法

在審

• 申請號: 201910129529.6
• 申請日: 2019-02-21
• 公開（公告）號: CN109709759A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 徐然;胡秉宜;徐宇工;張英杰
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G03B35/02
• 分類號: G03B35/02;H04N13/344
• 代理公司: 北京王景林知識產權代理事務所(普通合伙) 11320
• 代理人: 王景林

一種單鏡頭獲取立體圖像的方法，其特征在于，其包括光源切換環，該光源切換環的中心部鏤空；該光源切換環定位于圖像感知記錄元件和被拍攝的物體之間；該光源切換環、圖像感知記錄元件和被拍攝的物體沿中心軸線對準；該光源切換環上分布著多個光源，各光源中，在其中一個或一部分發光時其他光源熄滅，照射被拍攝的物體產生的圖像依次被圖像感知記錄元件拾取，從而形成立體圖像記錄文件。根據本發明，采用從不同角度切換性地對被觀測物體進行觀看，對同樣的被觀測對象依次獲得動態陰影，從而形成了立體感，方法簡單但圖像永不失真，也免去了各種各樣的數字仿真算法和實施設備，使得立體視覺的實現成本大幅降低。

技術領域

本發明涉及一種僅采用一個圖像感知元件即可構成立體視覺的方法，其可以用于單鏡頭立體拍攝、單鏡頭立體放映、獨目視覺機器人、微型視覺傳感器、單眼立體視覺輔助眼鏡等。

背景技術

日常生活中，人的每只眼睛看到的都是一幅二維圖像，雙眼看到的二維圖形在視網膜上合成為立體圖像。根據這個醫學常識，按照仿生學的原理，立體電影技術、虛擬現實技術等得到了發展，其共同特點是雙鏡頭拍攝，雙鏡頭放映，戴光柵眼睛觀看。特別是，虛擬現實技術需要雙鏡頭空間拍攝，需要“縫合”算法，不僅占用存儲空間大、對計算機配置要求高、計算量大、實時性差、圖像局部失真難以避免、而且制作和使用成本居高不下。

現有技術中，人類卻一直按照這樣的思維慣性在繼續發展計算機視覺、機器視覺等。雙目立體視覺(Binocular Stereo Vision)是機器視覺的通常形式，它是基于視差原理并利用成像設備從不同的位置獲取被測物體的兩幅圖像，通過計算圖像對應點間的位置偏差，來獲取物體三維幾何信息的方法。然而，采用雙目立體視覺，明顯的缺點是成本高，設備復雜。

為此，關于單目立體視覺的研究已經進行了10余年的時間，但是，公開信息表明，以往關于單目立體視覺的研究都是基于復雜的數學算法，而且都沒有實現工程應用。

2007年1月，《機器人》雜志第29卷第1期第41頁，公開了《基于雙焦成像的單眼立體視覺算法》一文，其通過中心點校正的思想恢復空間物點的深度。

2011年2月，《計算機應用》雜志第31卷第2期第341頁，公開了《新的單目立體視覺的視差圖的獲得方法》一文，其通過誤匹配點的視差估計獲得場景的視差圖。

CN201345029Y公開了一種單鏡頭立體相機，其包括連接在一起的前鏡筒與后鏡筒、快門葉片、電機、遮光罩、第一反射鏡、入光口、第二反射鏡、圖像傳感器等。結構仍然復雜、龐大、難以微型化。

CN201310344130.2公開了一種單鏡頭立體分光鏡成像裝置，其立體分光鏡由兩個三棱鏡組成，結構仍然復雜，仍然不易微型化，仍然不便于攜帶。

相反，關于單目立體視覺產品，例如某些老年人、一只眼睛術后康復中、或獨目患者急需的單眼立體視覺輔助眼鏡，國內外市場的需要是：結構簡單、操作方便、準確可靠、目標用戶群體精準。遺憾的是，市場上從來沒有這樣的產品，也沒有人考慮過如何才能實現這樣的目標。

客觀地說，本領域的技術人員難以擺脫傳統思維的慣性，難以跳出根深蒂固的思考范圍。所以，克服傳統技術的偏見，拋棄傳統的研發路線，另辟蹊徑，利用自然規律發明出一套更便于實現、更便于使用、成本更低、圖像更逼真、實時性更強的人工立體視覺技術方案，是非顯而易見的，但其技術效果突出，社會效益、經濟效益巨大卻是非常容易理解的。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種僅采用一個圖像感知元件即可構成立體視覺的方法，其便于設備小型化、便于安裝、便于攜帶、便于使用。

本發明的另外一個目的是提供一種僅采用一個圖像感知元件即可構成立體視覺的方法，其可以實現單鏡頭獲取立體圖像、在機器人視覺、視覺傳感器、計算機視覺等領域實現產品微型化、并且降低成本。