一種360度全景立體攝像的製造方法
2023-04-24 09:48:31 1
一種360度全景立體攝像的製造方法
【專利摘要】本發明提供了一種360度全景立體攝像機，至少包括支架以及外殼，所述的外殼由其中心處固定在支架的頂部，所述的外殼的中心處設有GPS模塊，外殼的側壁上設置有USB數據接口和外接電源接口，外殼的下底板上安裝有電源開關和攝像速度調節器以及聲音採集模塊，外殼的內部還設有中央控制與圖形處理器、電池以及音頻處理器；所述外殼由其中心處劃分為至少四個大小相同的單元模塊，每個單元模塊的側面上均安裝有兩個鏡頭；每個鏡頭均具有各自獨立的面陣CCD成像單元。本發明提供的全景立體攝像機解決了【背景技術】中的不足，該攝像機結構簡單、製造和使用方便。
【專利說明】一種360度全景立體攝像機
【技術領域】
[0001]本發明涉及相機領域、計算機視覺領域和虛擬實境領域，尤其是設計一種全景立體攝像機。
【背景技術】
[0002]目前隨著3D虛擬實境、物聯網、智能交通、智慧城市等新興領域的大力發展，全景360度立體攝像機將扮演重要的實時視屏影像數據獲取的手段之一。
[0003]當前世面上的立體攝像機幾乎都不具備獲取360度的立體全景影像的功能，在某一時刻這能獲取一定視場範圍內的立體影像。少數的立體全景攝像機都是利用兩個鏡頭構成鏡頭對，沿著一個環形進行機械運動，通過推掃的方式獲取360度的立體全景影像，但是這種攝像機無法在同一時刻獲取360度全景立體影像，因此不具備真正意義上的實時全景立體攝影機特性。與此同時，這種全景立體攝像機存在機械系統複雜，運行速度和非勻速等因素，所產生的影像中動態目標模糊與夜間獲取的影像質量較差等。由於這些缺陷，限制了全景立體攝像機在相關領域中的應用，尤其是虛擬實境中實時全景立體虛擬視覺頭盔中的應用等。
[0004]基於多鏡頭的全景攝像機，不僅可獲取實時全景立體影像，並且具有成像一體化、360°大視場、旋轉不變性等優點，因此在計算機視覺、虛擬實境、測繪科學、人工智慧等相關領域中逐步得到應用。
【發明內容】
[0005]本發明提供了一種360度全景立體攝像機，解決了【背景技術】中的不足，該攝像機結構簡單、製造和使用方便。
[0006]實現本發明上述目的所採用的技術方案為:
[0007]一種360度全景立體攝像機，至少包括支架以及外殼，所述的外殼由其中心處固定在支架的頂部，所述的外殼呈稜柱狀，其側稜至少設有四根，稜柱的側面均為向內凹陷的圓柱曲面或彎折面，所述外殼由其中心處劃分為至少四個大小相同的單元模塊，每一側面均與一個單元模塊相對應，每一個單元模塊中均包含有兩個鏡頭，所述的兩個鏡頭安裝於該單元模塊所對應的側面上，且每個鏡頭的朝向均與該鏡頭所位於的側壁的表面相垂直；
[0008]所述的外殼的中心處設有GPS模塊，用於獲取攝像機的中心的三維空間坐標，以及每個鏡頭中心的三維空間坐標，GPS模塊的相位天線與外殼上頂面的中心重合；利用這些三維空間坐標和影像數據，通過影像處理器計算獲取360°範圍內物方空間內的任意點的三維空間點雲。
[0009]外殼的側壁上設置有USB數據接口和外接電源接口，還設置有用於放置數據存儲卡的卡槽，外殼的下底板上安裝有電源開關和攝像速度調節器以及聲音採集模塊，外殼的內部還設有中央控制與圖形處理器、電池以及音頻處理器，所述聲音採集模塊用於採集與視屏數據同步的音頻數據，聲音採集模塊與音頻處理器連接，並通過音頻處理器獲得高保真的音頻數據；
[0010]每個鏡頭均具有各自獨立的面陣CCD成像單元，所述的面陣CCD成像單元由鏡片組、CCD影像感測器和影像數據存儲單元組成，上述鏡頭均通過面陣CCD成像單元與中央控制與圖形處理器連接；所述的單元模塊中的一個鏡頭與相鄰模塊中的一個鏡頭共同構成一組空間立體鏡頭對，從而獲取物方空間範圍內具有部分重疊區域的視屏影像，通過上述方式獲取的立體視屏影像的視場之和大於或等於360度。利用這種交叉結構組成的立體攝像系統可以在較小的體積結構中，增加每個立體鏡頭對之間的間距，通過較大的間距可以有效提高立體影像的3D視覺效果。
[0011]所述的支架與外殼之間設置有升降杆，所述的升降杆安裝於外殼下底板中心的下方，用於調節外殼的垂直高度。
[0012]所述的外殼劃分為六個大小相同的單元模塊。
[0013]所述的外殼的頂部還安裝有用於獲取全景立體視頻影像的實時方位的地磁儀器。
[0014]所述的外殼的內部安裝有用於獲取車載或處於運動狀態下的全景立體視頻影像的實時運動速度的陀螺儀。
[0015]本發明提供的360度全景立體攝像機通過利用多個鏡頭對構建成的一個環形鏡頭陣列，將這些分布於環形鏡頭陣列中的鏡頭分為奇數和偶數序號。所有奇數序號的鏡頭在同一時間獲取一組影像數據，於此同時偶數序號的鏡頭也獲取一組數據，通過高精度的影像拼接技術分別將奇數序號和偶數的鏡頭獲取的影像拼接成兩張360度全景影像。利用紅綠、偏振、極化等立體顯示方法將兩張全景影像形成360度全景立體影像。
[0016]與現有技術相比，本發明是利用多個鏡頭構建的全景360度立體攝像機。這種結構的全景攝像機中，每兩個鏡頭按一定指向夾角構成一組鏡頭對模塊，每個鏡頭對中一個鏡頭的主光軸與相鄰鏡頭對中的某一主光軸在物方空間具有焦點的鏡頭同時獲取同一時刻的影像構成具有一定重疊度的立體像對，通過快速實時影像處理器對同一時刻獲取一組多張影像進行處理，從而得到某一時刻的兩張全景360度影像，利用這兩張具有一定重疊範圍的全景影像生成出某一時刻的全景立體影像。該發明利用鏡頭之間夾角的結構在較小空間體積內增大了獲取立體像對的鏡頭對之間的基線間距，大大提高了 3D視覺效果；通過多鏡頭結構省去了複雜的鏡頭旋轉機械裝置，結構簡單製造難度較低；使用外殼底部的高靈敏聲音採集器獲取與全景立體視覺影像同步的聲音數據；通過利用安置與相機中心的GPS構建出各個鏡頭透視中心在空間中三維坐標，結合3600全景立體影像可方便快捷地實現了 360度範圍內的三維可視化和空間三維信息的獲取。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明實施例1提供的全景立體攝像機的結構示意圖；
[0018]圖2為本發明實施例1提供的全景立體攝像機的外殼底部圖；
[0019]圖3為本發明提供的全景立體攝像機的外殼的內部結構示意圖；
[0020]圖4為本發明實施例1提供的全景立體攝像機的工作原理示意圖；
[0021]圖5為本發明實施例2提供的全景立體攝像機的外殼的結構示意圖；
[0022]圖中:1_支架，2-升降杆，3-GPS模塊，4-外殼，5-鏡頭，6-單元模塊，7-聲音採集模塊，8-外接電源接口，9-攝像速度調節器，10-音頻處理器，11-電源開關，12-USB數據接口，13-中央控制與圖形處理器，14-電池，15-地磁儀器，16-陀螺儀。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖及具體實施例對本發明做詳細具體的說明，但是本發明的保護範圍並不局限於以下實施例。
[0024]實施例1
[0025]本實施例中所提供的360度全景立體攝像機的結構如圖1所示，至少包括支架I以及外殼4，所述的外殼4由其中心處固定在支架I的頂部，所述的支架I與外殼4之間設置有升降杆2，所述的升降杆2安裝於外殼4下底板中心的下方，用於調節外殼的垂直高度。
[0026]所述的外殼4呈稜柱狀，其側稜至少設有四根，稜柱的側面均為向內凹陷的圓柱曲面，所述外殼由其中心處劃分為至少四個大小相同的單元模塊6，在本實施例中單元模塊6設置有六個，每一側面均與一個單元模塊相對應，每一個單元模塊中均包含有兩個鏡頭5，所述的兩個鏡頭5安裝於該單元模塊所對應的側面上，且每個鏡頭5的朝向均與該鏡頭所位於的側壁的表面相垂直。
[0027]所述的外殼4的中心處設有GPS模塊3，用於獲取攝像機的中心的三維空間坐標，以及每個鏡頭中心的三維空間坐標，GPS模塊3的相位天線與外殼上頂面的中心重合；利用這些三維空間坐標和影像數據，通過影像處理器計算獲取360°範圍內物方空間內的任意點的三維空間點雲。
[0028]外殼的結構如圖2和圖3所示，外殼的頂部安裝有用於獲取全景立體視頻影像的實時方位的地磁儀器15。其側壁上設置有USB數據接口 12和外接電源接口 8，還設置有用於放置數據存儲卡的卡槽，外殼的下底板上安裝有電源開關11和攝像速度調節器9以及聲音採集模塊7，外殼的內部還設有中央控制與圖形處理器13、電池14以及音頻處理器10，所述聲音採集模塊7用於採集與視屏數據同步的音頻數據，聲音採集模塊7與音頻處理器10連接，並通過音頻處理器10獲得高保真的音頻數據。外殼的內部安裝有用於獲取車載或處於運動狀態下的全景立體視頻影像的實時運動速度的陀螺儀16。
[0029]每個鏡頭5均具有各自獨立的面陣CCD成像單元，所述的面陣CCD成像單元由鏡片組、CCD影像感測器和影像數據存儲單元組成，上述鏡頭均通過面陣CCD成像單元與中央控制與圖形處理器13連接；所述的單元模塊6中的一個鏡頭與相鄰模塊中的一個鏡頭共同構成一組空間立體鏡頭對，從而獲取物方空間範圍內具有部分重疊區域的視屏影像，通過上述方式獲取的立體視屏影像的視場之和大於或等於360度，如圖4所示。利用這種交叉結構組成的立體攝像系統可以在較小的體積結構中，增加每個立體鏡頭對之間的間距，通過較大的間距可以有效提高立體影像的3D視覺效果。
[0030]本發明提供的360度全景立體攝像機通過利用多個鏡頭對構建成的一個環形鏡頭陣列，將這些分布於環形鏡頭陣列中的鏡頭分為奇數和偶數序號。所有奇數序號的鏡頭在同一時間獲取一組影像數據，於此同時偶數序號的鏡頭也獲取一組數據，通過高精度的影像拼接技術分別將奇數序號和偶數的鏡頭獲取的影像拼接成兩張360度全景影像。利用紅綠、偏振、極化等立體顯示方法將兩張全景影像形成360度全景立體影像。
[0031]實施例2
[0032]本實施例中提供的360度全景立體攝像機的結構基本上與實施例1中相同，所不同的是在本實施例中稜柱的側面均為向內凹陷的彎折面，外殼的整體呈六角星狀，如圖5所示。當然，在本發明中，出於不同的需求所致，如當鏡頭視角較小時，外殼還可以分為更多個單元模塊，如7個單元模塊或8個單元模塊，以上設計均基於本發明之構思，均落入本發明保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種360度全景立體攝像機，至少包括支架以及外殼，所述的外殼由其中心處固定在支架的頂部，其特徵在於:所述的外殼呈稜柱狀，其側稜至少設有四根，稜柱的側面均為向內凹陷的圓柱曲面或彎折面，所述外殼由其中心處劃分為至少四個大小相同的單元模塊，每一側面均與一個單元模塊相對應，每一個單元模塊中均包含有兩個鏡頭，所述的兩個鏡頭安裝於該單元模塊所對應的側面上，且每個鏡頭的朝向均與該鏡頭所位於的側壁的表面相垂直； 所述的外殼的中心處設有GPS模塊，用於獲取攝像機的中心的三維空間坐標，以及每個鏡頭中心的三維空間坐標，GPS模塊的相位天線與外殼上頂面的中心重合；外殼的側壁上設置有USB數據接口和外接電源接口，還設置有用於放置數據存儲卡的卡槽，外殼的下底板上安裝有電源開關和攝像速度調節器以及聲音採集模塊，外殼的內部還設有中央控制與圖形處理器、電池以及音頻處理器，所述聲音採集模塊用於採集與視屏數據同步的音頻數據，聲音採集模塊與音頻處理器連接，並通過音頻處理器獲得高保真的音頻數據； 每個鏡頭均具有各自獨立的面陣CCD成像單元，所述的面陣CCD成像單元由鏡片組、CCD影像感測器和影像數據存儲單元組成，上述鏡頭均通過面陣CCD成像單元與中央控制與圖形處理器連接；所述的單元模塊中的一個鏡頭與相鄰模塊中的一個鏡頭共同構成一組空間立體鏡頭對，從而獲取物方空間範圍內具有部分重疊區域的視屏影像，通過上述方式獲取的立體視屏影像的視場之和大於或等於360度。
2.根據權利要求1所述的360度全景立體攝像機，其特徵在於:所述的支架與外殼之間設置有升降杆，所述的升降杆安裝於外殼下底板中心的下方，用於調節外殼的垂直高度。
3.根據權利要求1所述的360度全景立體攝像機，其特徵在於:所述的外殼劃分為六個大小相同的單元模塊。
4.根據權利要求1所述的360度全景立體攝像機，其特徵在於:所述的外殼的頂部還安裝有用於獲取全景立體視頻影像的實時方位的地磁儀器。
5.根據權利要求1所述的360度全景立體攝像機，其特徵在於:所述的外殼的內部安裝有用於獲取車載或處於運動狀態下的全景立體視頻影像的實時運動速度的陀螺儀。
【文檔編號】G03B35/20GK104506761SQ201410800299
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月20日 優先權日:2014年12月20日
【發明者】謝忠, 諶一夫, 聞兆海, 吳亮, 黃鷹, 徐佔亞, 羅顯剛, 鍾賽尚, 張敏 申請人:中國地質大學（武漢）