[发明专利]全景立体摄像装置

说明书

技术领域

本发明属于全方位视觉技术、光学技术、计算机视觉技术在全景立体摄像方面的应用。

背景技术

随着立体电视在全球的普及和互联网的飞速发展，三维成像技术的应用领域不断扩大，商业前景十分广阔。三维成像技术应用的范围目前非常广泛，在影视、军事、摄影、手机、电脑、广告、教育、设计、医学、魔术、展览展示、航空航天、远程医疗、文体观赏、娱乐游戏、电子商务等领域均可规模应用。立体电视系统主要由立体摄像机和立体显示设备组成。作为立体摄像机，它具有双镜头，综合计算机、测控、图像处理技术，拍摄过程符合人的视觉机理。目前立体摄像机技术已经比较成熟，但是在全景立体摄像方面的技术极为鲜见。作为立体显示设备，目前不少国家已研发出立体电视机、电脑显示器、手机、投影机等显示设备。在这个背景下需要发展一种新型的全景立体摄像技术。

立体摄像的基本原理是从两个视点拍摄同一景物，以获取在不同视角下的感知图像，通过三角测量原理计算图像像素间的位置偏差、即视差，来获取景物的三维信息，这一过程与人类视觉的立体感知过程是类似的。

中国发明专利申请号为200710042938.X公开了一种全景立体环摄数码照相机，其步进电机、控制电路、A/D转换器、计算机和与多个如二个照相机镜头配套使用的二条线阵CCD之间电连接或信号连接；控制电路、A/D转换器及步进电机安装在底座内，二个照相机镜头安装在基座上，并以步进电机转轴的轴线为对称中心而分列两侧，二个照相机镜头在一条水平线上；安装在基座上的二条阵CCD与其相对应的照相机镜头在一个焦平面上；基座设置在步进电机的转轴上。该发明合成后的图像为360°全景，该技术由于存在着时间延迟和拍摄死角，要拍摄运动物体的全景立体视频图像就难以实现。

在实时全景立体摄像方面的技术方面，中国发明专利申请号为200510045648.1公开了一种全向立体视觉成像方法及装置，该专利中将一透视相机镜头的光轴和两反射镜面的共同对称轴重合放置，空间中的一点分别经两反射镜面反射后分别在所述透视相机的像平面成像于不同的两点，相当于两个相机成像；装置包括两个反射镜面、相机，所述相机镜头的光轴和两反射镜面的共同对称轴重合。这种方案的存在的问题是：1)由于一幅图像包括了的特征点“两幅”全向图像，允许的图像视差减小了一半，因此视觉系统的测量范围至少也减少了一半；2)上下两个反射镜面会出现遮挡，影响立体视觉范围；3)由于同一物体的特征点在上下两个反射镜面上经折反射后的成像点在一幅图像上离中心点的位置不同，上反射镜面的成像分辨率要比下反射镜面的成像分辨率高两倍以上；4)由于透视相机镜头存在的对焦问题，只能满足两个反射镜面中的某一个反射镜面为最佳焦距，因而必然会影响成像质量；5)两个反射镜面的焦点距离就是该系统的基线距，因而造成基线距过短；6)这种方式所拍摄的全景立体图像是上下两个视角所形成的，不符合人的水平方向的两个视角所形成的立体视觉习惯。中国发明专利申请号为200810062128.5公开的基于双目全方位摄像装置的立体视觉测量装置、中国发明专利申请号为200810121672.2公开的新型的双目立体视觉测量装置、中国发明专利申请号为200810061255.3公开的无死角的双目立体全方位视觉传感装置同样也存在着所拍摄的全景立体图像是上下两个视角所形成的，不符合人的水平方向的两个视角所形成的立体视觉习惯问题。

发明内容

为了克服已有全景立体视觉成像装置的不符合人的视觉习惯、制造成本高、视觉范围有限、缺乏实时全景拍摄能力等不足，本发明提供一种性价比高、操作简单、能实时地拍摄全景立体视频图像的全景立体摄像装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种全景立体摄像装置，所述全景立体摄像装置包括四台具有相同成像参数的全方位摄像装置和用于对四台全方位摄像装置的图像进行全景立体成像处理的微处理器，四台全方位摄像装置的中心轴垂直均匀地配置在同一平面上的四个点上，两个相邻的全方位摄像装置的中心轴之间的距离都为一个定值；对四个全方位摄像装置进行编号，全方位摄像装置的编号从第1象限开始以逆时针方向为顺序；所述全方位摄像装置包括双曲面镜面、上盖、支撑杆、透明玻璃面、附加镜头框和摄像单元；所述的双曲面镜面中间开有一个第一小孔，所述的支撑杆为上粗下细的圆台，支撑杆粗的上端安装在所述第一小孔内，支撑杆的下端垂直安装在透明玻璃面上，且所述支撑杆的下端穿过透明玻璃面上的第二小孔；所述的附加镜头框的下部与摄像单元连接，所述的透明玻璃面嵌入在所述的附加镜头框上部内；

所述的微处理器包括：