专利名称：用于排列照相机和镜面以允许全景呈现的方法
技术领域：
本发明涉及图像处理。更特定而言，本发明涉及以减小邻近视场之间的视差的方式将照相机和反射面加以排列，同时以能够无缝混合的方式将视场同步地重叠。
背景技术：
可使用各种方法将多个照相机集成以进行广角取景。所述方法中的一个子方法是以反射面的方式使用例如镜面和棱镜的光学元件以消除多个照相机之间的视差。所述反射面形成与一实际照相机或与另一虚拟照相机共用一共同主点的虚拟照相机。这些照相机可共用相同的主点，同时具有仅旋转度不同的视场。由于孔瞄准照相机(bore sighted camera)具有相同主点，因此不存在各种照相机之间的视差效应。
图1说明一孔瞄准照相机系统10。如图所示，一第一照相机12被定位成具有一个主点14和一个视场16。又如图所示，所述照相机系统10包括一第二照相机18和一反射表面20。所述反射面20与所述照相机18互相作用以产生一视场22。该视场对应于与照相机12具有相同主点14的虚拟照相机24的视场。因此，照相机12和18具有各自的视场16和22，该些视场仅在旋转度上不同。
虽然例如照相机系统10的孔瞄准照相机系统是有利的，但其在实践中却很难将多个视场无缝结合。其原因至少部分地在于相邻视场的无缝混合需要视场之间的某些重叠。然而，当多个反射面用于形成孔瞄准的多个视场时，在相邻视场之间通常不存在物理重叠。在图2中对此加以说明。
图2展示一个实际照相机30和三个由反射面(为清楚起见，未图示)形成的虚拟照相机32。照相机30和32产生四个视场34。然而，由于视场34并不重叠，因而在相邻视场之间产生空白区域36。那些空白区域36使得视场的无缝结合变得非常困难或不可能。邻接镜面或棱镜之间的相互作用(边界效应)和其它光学缺陷使这项任务变得更为困难。
因此，一具有重叠的视场并在相邻照相机视窗之间具有很小视差的照相机系统是有利的。使用多个照相机来产生重叠视场，但具有减小的视差和边界效应的新方法也是有利的。
发明内容
本发明涉及一种以减小视差的方式对多个照相机的重叠视场进行无缝混合的方法。符合本发明原理的照相机系统可具有减小的视差和无缝混合的视场。
这种照相机系统包括一个具有一第一主点和一第一视场的第一照相机、一个第二照相机和一个光学元件，所述光学元件产生所述第二照相机的虚像，以使得所述虚像具有一第二主点和一第二视场。所述第一与第二主点相分离，同时所述第一与所述第二视场相重叠。如果所述照相机系统包括两个以上的照相机，那么单个虚拟照相机的主点最好位于例如一圆形的几何曲线上。
所述第一与第二主点应足够地接近以使得所述照相机的视差小于一预定最大可允许视差，且间隔开足够地远，从而使得所述视场足够地重叠以可实现视场的无缝混合。所述光学元件最好具有一反射面。因此，合适的光学元件包括镜面和棱镜。
本发明的原理进一步提供一种成像方法。所述方法包括如下步骤从一第一主点成像一第一视场；并从一靠近第一主点但与所述第一主点相隔开的第二主点成像一第二视场，但使所述第一与第二视场相重叠。在所述成像方法中，由反射而产生所述第二视场，且所述第一与第二主点足够靠近，以将成像视差减小到低于预定最大可允许视差。此外，所述第一与第二主点最好间隔足够远以使得第一与第二视场相重叠，进而使所述视场的无缝混合成为可能。
本发明可具有例如用于车辆成像系统的多种应用。
因此，以此方式可获得并可详细了解本发明的上述特征，参考结合随附图式所说明的本发明的实施例，可获得如上文所概述的对本发明的更为详细的描述。
然而，应注意随附图式仅说明本发明的典型实施例，因此并非限制本发明的范围，本发明可允许其它等效实施例。
图1为一孔瞄准多照相机系统的俯视图；图2为一在视场之间具有空白区域的孔瞄准多照相机系统的俯视图；图3说明一符合本发明原理的多照相机系统；图4说明一安装在坦克上的全景取景系统；和图5说明一具有照相机和棱镜且实施本发明原理的照相机系统。
具体实施例方式
本发明的原理允许具有减小的视差和重叠的视场以允许视场无缝混合的多照相机系统。根据本发明，将照相机和反射面加以排列，以使所得虚拟照相机的主点位于距离一个点不远的平面内，因此不同于具有一个主点的照相机系统。
图3说明本发明的一个实施例。如图所示，实际照相机52的主点50和虚拟照相机56的主点54均位于远离中心58之处。通过将主点50和54置于远离中心58之处，反射面的物理性质可增大视场60以使得视场重叠。所述重叠对于将视场60无缝地混合在一起而言是非常有利的。
所述主点(50和54)与中心58之间地距离是视情况而定的。应注意图3展示圆形轨迹上的主点。所述圆的半径应以邻近的视场之间的最大可允许视差为基础。此最大值控制圆的最大半径M。圆的半径也应以无缝混合所需要的重叠量为基础。所述量控制圆的最大半径S。因此，所述圆应具有半径R，其中S＜R＜M。
在图3中，将所述照相机说明为在一共同平面内向外看去的照相机。尽管该共面排列有效地说明本文所描述的本发明，但所述照相机也可有效地从所指示的平面指向上或指向下。
应注意，所述主点并非必须放置于一圆形轨迹上。某些应用可获益于将所述主点定位在双曲线上、抛物线上或例如贝塞尔曲线(Bezier curve)的其它几何图形上。
同样应注意，各种无缝混合技术均可应用于本发明。本发明不限于一特定的混合技术。例如，可实施混合技术，以在重叠区域处另一视场的上方选择一特定的视场。或者，可在重叠区域处执行一更为复杂的混合操作。
本发明可用于例如装甲军用车辆或安全车辆的移动车辆上。例如，图4说明一坦克400，其具有一安装于坦克机体404上的视差校正照相机总成402。如图5所示，照相机总成402包含安装于一外壳506上的棱镜504。所述外壳内具有复数个照相机12。所述照相机通过充当镜面20(参见图1)的棱镜504来成像。对照相机总成402加以配置，以使得邻近照相机具有如图3所示意说明的重叠视场。
尽管前述内容针对本发明的优选实施例，但在不脱离本发明基本范围的前提下可设计出本发明其它及另外的实施例，且本发明的范围由上述权利要求书所界定。
权利要求
1.一种照相机系统(10)，其包含一第一照相机(12)，其具有一第一主点(14)和一第一视场(16)；一第二照相机(18)；和一光学元件(20)，其耦接到所述第二照相机(18)以用于产生一虚拟第二主点和一第二视场(22)，其中所述第一主点(14)与所述第二虚拟主点相隔一段距离，且其中所述第一视场(16)与所述第二视场(22)重叠。
2.根据权利要求1所述的照相机系统，其中所述第一主点和所述第二虚拟主点位于一具有半径R的圆上。
3.根据权利要求2所述的照相机系统，其中所述半径R将所述第一与所述第二照相机之间的视差减小到一预定最大可允许阈值下，以实现所述第一与所述第二视场的无缝混合。
4.根据权利要求1所述的照相机系统，其中所述光学元件为一棱镜。
5.一种成像方法，其包含以下步骤从一第一主点提供一第一视场；并且从与所述第一主点相隔一段距离的一第二主点提供一第二视场，其中所述第二视场由一反射产生，其中所述第一与所述第二主点位于一几何曲线的轨迹上，且其中所述第一与所述第二视场相重叠。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述几何曲线为一具有一半径R的圆。
7.一种车辆(400)，其包含一车辆机体(404)；一附装到所述车辆机体(404)上的照相机总成(402)，所述照相机总成(402)具有复数个照相机，该等复数个照相机中的每个照相机都通过一相关反射面成像以形成一相关视场，其中每个照相机都具有一个相关的、独特的主点；其中一个照相机的一视场与一相邻视场相重叠。
8.根据权利要求7所述的车辆，其中所有主点都位于一具有一半径R的圆上。
9.根据权利要求8所述的车辆，其中所述半径R减小相邻照相机之间的视差，以实现视场的无缝混合。
10.根据权利要求7所述的车辆，其中每个反射面包含一具有一内镜面表面的棱镜(504)。
全文摘要
一种将视场无缝混合并具有减小的视差的方法和装置(图1)。将一具有一第一主点(14)和一第一视场(16)的第一照相机(12)、一第二照相机(18)和一光学元件(20)加以排列，以形成所述第二照相机的一个虚像。所述虚像具有一个靠近所述第一主点(14)的第二主点，和一个与所述第一视场(16)重叠的第二视场(22)。将所述主点互相间隔开，以使得照相机的视差小于一预定最大值，但使得所述视场(16、22)充分重叠以实现视场的无缝混合。
文档编号H04N7/173GK1706188SQ200380101399
公开日2005年12月7日 申请日期2003年10月17日 优先权日2002年10月18日
发明者罗伯特·曼德尔鲍姆, 乔治·赫伯特·尼达姆·里德尔 申请人:沙诺夫股份有限公司