基于双全景相机的全景数据收集系统及装置的制作方法

本实用新型涉及立体视觉数据收集设备技术领域，尤其涉及一种全景数据收集装置及系统。

背景技术：

近年来，立体视觉一直是计算机视觉领域最热门的研究问题之一。随着光学、计算机技术技术的发展，立体视觉也正越来越多的应用于工业检测、生物医学、虚拟现实等领域，具有广阔的应用前景。

立体成像的基本原理是双目视觉，基于人眼成像原理。人眼在看任何物体时，由于两只眼睛在空间有一定间距约为5cm，即存在两个视角。这样形成左右两眼所看的图像不完全一样，称为视差。这种细微的视差通过视网膜传递到大脑里，就能显示出物体的前后远近，产生强烈的立体感。

随着测绘技术和社会需求的不断发展，全景相机及其360°全景影像越来越多的出现于社会生产生活中。360°全景摄像可一次性收录前后左右的所有图像信息，无需后期合成、多影响拼接，成像原理为：采用物理光学的球面镜透射加反射原理一次性将水平360度，垂直180度的信息成像，再采用硬件自带的软件进行转换，以人眼习惯的方式呈现出画面。全景相机所使用的鱼眼镜头是一种焦距为16mm或更短的并且视角接近或等于180°的镜头，属于超广角镜头中的一种特殊镜头，具有短焦距、大视场的优点，相比传统镜头，可呈现更强大的视觉冲击力，更大的景深范围。全景相机的使用，为虚拟现实系统提供了良好的素材源，解决了普通拍摄设备所得到的照片视频数据的虚拟化所必须的图像拼接问题，减少了数据收集的成本，简化了数据处理的过程。此外，360度全景数据带给了虚拟现实系统更好的沉浸感，全景图片、视频具有更高的维度，可以更迅速直观地表现场景，传递更大的信息量。相比传统的图片、视频内容，它具备360度全景画面，让用户身临其境，通过声音、全面影像感受气氛和氛围，带来“类真实”的感受。

然而，现有全景数据收集大多基于多镜头多摄影机拼接设备，（例如Gopro的全景拍摄设备GoPro Odyssey就使用了16部GoPro Hero4运动相机）。这就使得同一物体经过镜头交接之处在不同的镜头中出现差距，需要靠后期手段消除。此外，过多的摄像机的使用使得数据管理量增大，重合区域过多也降低了有效像素的利用率。此外，数据的存储与管理也成为了难题。此外，时下的全景数据收集领域，由于多台拍摄设备需要后期同步，所以如何保证全景相机的精确匹配也是一个难题，多台设备镜头同步移动，往往需要花费极长的时间，大量的人力与物力。除了以上问题，全景拍摄设备由于成本高昂，难于在普通用户中普及。例如GoPro Odyssey的产品售价不仅高达1.5万美元且由于产量有限，只有“业界专业人士”才可购买。

技术实现要素：

针对上述立体视觉数据收集设备技术领域的技术问题以及发展现状，本实用新型提供了一种基于双全景相机的全景数据收集系统及装置，支持高效地得到“景深”效果良好、精度高、表达方式丰富的全景数据，且投入成本低。

本实用新型提供一种基于双全景相机的全景数据收集系统，包括一台无人机本体1、无人机支架2和全景相机集成架3、两台相同的全景相机4，所述全景相机集成架3包括挂接件301和全景相机固定件302；无人机支架2连接在无人机本体1下方，全景相机集成架3通过挂接件301连接无人机支架2，两台全景相机4通过全景相机固定件302并列固定在全景相机集成架3中；挂接件301和全景相机固定件302为一体化成型。

而且，每台全景相机4采用两个鱼眼镜头。

而且，全景相机4通过全景相机固定件302固定后，两台全景相机4之间的间距以及与地面之间的夹角在拍摄过程中保持固定。

而且，挂接件301为分别设置在全景相机固定件302两侧的两个挂钩。

而且，挂接件301和全景相机固定件302为3D打印一体化成型。

本实用新型还提供一种基于双全景相机的全景数据收集设备，包括全景相机集成架3、两台相同的全景相机4，所述全景相机集成架3包括挂接件301和全景相机固定件302；全景相机集成架3通过挂接件301连接外接设备，两台全景相机4通过全景相机固定件302并列固定在全景相机集成架3中；挂接件301和全景相机固定件302为一体化成型。

而且，每台全景相机4采用两个鱼眼镜头。

而且，全景相机4通过全景相机固定件302固定后，两台全景相机4之间的间距以及与地面之间的夹角在拍摄过程中保持固定。

而且，挂接件301为分别设置在全景相机固定件302两侧的两个挂钩。

而且，挂接件301和全景相机固定件302为3D打印一体化成型。

本实用新型具有以下优点和积极效果：

1）采用双全景相机模拟双目获得360度全方位数据，减小了“视差”，缩短了后期处理过程，大大提高了数据获取效率。

2）双全景相机通过固定于最适宜角度与间距进行数据的收集，增强了“景深”效果，带来了更好的沉浸式体验。

3）采用3D打印技术设计并制作相机全景相机集成架时，可以严格控制精度，减小了误差。并且3D打印技术的使用增添了装置使用的灵活性，实现可定制性——可根据无人机、车载、手动等收集方式的要求，被快速建立。

4）左右全景相机拍摄得到的图像也可分别利用，用途广泛。

5）为虚拟现实技术提供了立体数据呈现的新思路，具有创新特征。

6）本实用新型所提出的系统及装置，相比现有全景数据收集设备，具有操作简单、成本低的优点，便于普及；无需复杂的图像拼接过程，无需复杂的拍摄设备，简化了获得“景深”全景数据的过程，成本低、精度高、具有灵活的可定制性，可广泛应用于沉浸式三维体验的构建。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的结构图。

图2是本实用新型实施例二的结构图。

图3是本实用新型实施例的全景数据收集装置侧视图；

图4是本实用新型实施例的全景数据收集装置主视图；

图5是本实用新型实施例的全景数据收集装置俯视图。

具体实施方式

以下结合实施例及附图对本实用新型作进一步说明。

参见图1，本实用新型实施例一提供一种基于双全景相机的全景数据收集系统，包括一台无人机本体1、无人机支架2和全景相机集成架3、两台相同的全景相机4，所述全景相机集成架3包括挂接件301和全景相机固定件302；无人机支架2连接在无人机本体1下方，全景相机集成架3通过挂接件301连接无人机支架2，两台全景相机4通过全景相机固定件302并列固定在全景相机集成架3中；挂接件301和全景相机固定件302为一体化成型。通过一体化成型，全景相机固定件302搭载全景相机后，可以方便地保证全景相机各参数保持不变。

进一步地，每台全景相机4采用两个鱼眼镜头。具体实施时，使用两台完全相同的基于鱼眼镜头的全景相机，每台相机采用两个鱼眼镜头（各进行180°拍摄）可支持获取照片、视频数据的360°全景拍摄。

进一步地，挂接件301为分别设置在全景相机固定件302两侧的两个挂钩。

进一步地，全景相机4通过全景相机固定件302固定后，两台全景相机4之间的间距以及与地面之间的夹角在拍摄过程中保持固定。

进一步地，挂接件301和全景相机固定件302为3D打印一体化成型。优选地，全景相机集成架3由3D打印技术制作以避免活动部件。全景相机应满足获得较高分辨率数据的条件，3D打印技术所制作的全景相机集成架3可以严格保证两台全景相机之间的间距以及与地面之间的夹角，两台全景相机即构成双全景相机。

用3D打印技术制作的全景相机集成架3精度高，保证了双全景相机的严格视距、严格朝向角度，大大减小了可能因设备晃动或间距角度微变而产生的误差，且由于使用了3D打印技术，具有灵活的可定制性，可用于各种平台下的全景数据收集，对相机的种类也无限制。严格控制双全景相机之间的间隔、与地面之间的夹角以及双相机视轴的相对角度。

具体使用时，双全景相机根据人眼成像原理，模拟双目，根据预先设定的最适宜间距与夹角，增强了“景深”效果，将全景数据扩展到含有景深效果的全景数据的收集，且简化了数据收集过程。两台全景相机4在竖直方向保持相同高度。同时启动两台全景相机4就可拍摄出角度稍有不同的照片或视频数据，后续导入虚拟现实显示设备即可获得具有“景深”效果的360度全景图片或视频。

除了搭载无人机，本实用新型还可支持其他平台。参见图2，本实用新型实施例二提供一种基于双全景相机的全景数据收集设备，包括全景相机集成架3、两台相同的全景相机4，所述全景相机集成架3包括挂接件301和全景相机固定件302；全景相机集成架3通过挂接件301连接外接设备，两台全景相机4通过全景相机固定件302并列固定在全景相机集成架3中；挂接件301和全景相机固定件302为一体化成型。各部件具体实现参见实施例一。

该装置通过使用3D打印技术制作高精度全景相机集成架3搭载两台完全相同的全景相机，根据人眼成像原理，模拟双目收集照片、视频等数据，带给人极强的“景深”效果。全景相机集成架3可以单独制作和售卖，具体实施时，可以先确定全景相机使用的具体平台环境——例如：使用无人机搭载全景相机进行空中数据的收集、使用无人车、单人背包杆搭载全景相机进行地面数据的收集，挂接件301根据平台具体形状设置。根据数据收集的具体场景，厂家预先结合相机参数与相机间距、与地面夹角的要求，进行参数化3D模型的定参，而后将模型输出至3D打印及其并打印成型。

采用这种方式设计制作的双全景相机集成架3，精度高，保证了双全景相机的严格视距、严格朝向角度，大大减小了可能因设备晃动或间距角度微变而产生的误差，且由于使用了3D打印技术，具有灵活的可定制性，可用于各种平台下的全景数据收集，对相机的种类也无限制。

使用时，将两台完全相同的全景相机4保持在同一水平面上，利用测量设备设定双相机视轴的相对角度以及与地面之间的夹角，利用全景相机集成架3搭载并固定两台全景相机4，确保拍摄过程中两台全景相机4之间的间距以及与地面之间的夹角不变。完成装置的设定之后，同时启动两台全景相机4即可开始进行数据的获取。之后将获取到的数据导入虚拟显示设备中，即可体验具有景深，更为真实的场景。

为便于实施参考起见，本实用新型提供具体制造安装过程说明：

在测定两台全景相机4鱼眼镜头的间隔以及与地面之间的夹角时，先在镜头中心点做标记，并启动拍摄设备，确认标记点是否位于镜头中心位置。对两台全景相机4完成确认后，关闭全景相机4，测量间距，利用辅助设备暂时确定间隔位置，而后利用角度测量工具测量二者与地面夹角。完成之后再次测量与检查，看二者是否仍在同一水平面上，在竖直方向上是否仍成同一直线。对于全景相机集成架3，则精确测量双全景相机的各项指标数据，在三维模型软件中进行参数化3D模型的定参，输出并使用3D打印机打印成型，予以使用。将双全景相机与3D打印的全景相机集成架3组合后应确认全景相机集成架3与全景相机4之间没有多余空间，全景相机4在全景相机集成架3内不会有微小晃动，正式使用之前，也应再次测量角度与间隔，使其仍满足拍摄要求。

具体实施时，使用本实用新型所提供装置操作步骤可如下进行：

1、根据数据收集具体要求，利用3D打印技术设计并制作全景相机集成架3；

2、将全景相机4放入全景相机集成架3中，检验其精度确定其可使用；

3、启动两台全景相机4，设置全景相机运行模式，选择数据的种类、拍摄时长等相关条件；

4、组装全景相机4与全景相机集成架3；

5、使用无人机、单人背包杆等搭载全景相机4进行数据的获取；

6、拍摄结束后关闭电源，取出全景相机4，将获取的全景数据输入电脑进行处理；

7、处理后的数据将具有“景深”效果，可直接用于后续沉浸式三维体验的构建。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，因此，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。