全景三维摄像装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种全景三维摄像装置，包括：球形壳体、多个摄像单元和支撑轴，多个摄像单元彼此成球面位置关系均匀地固定在所述壳体上，使得空间位置相邻的各个摄像头拍摄的图像彼此重叠、且在水平方向上相邻或者间隔相邻的每一对摄像单元的图像中心间距为人眼眼球的中心间距，支撑轴从所述壳体的底部中心穿入以支撑所述全景三维摄像装置。还提供了一个圆柱形或彼此成固定角度布置的多个半圆柱形组成的壳体或多个支撑架来替代球形外壳，此外还提供一种单个摄像头和反射机构组成的全景摄像装置。
【专利说明】全景三维摄像装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像处理领域，特别涉及一种全景三维摄像装置。
【背景技术】
[0002]通常的全景摄像装置摄像头数量较少，所拍摄的图像不够密集，即使采用多摄像头的全景摄像装置，其图像采集密度直接与摄像头数量有关，但是摄像头数量不可能无限多，所以图像采集密度也还是很有限。此外，现有的图像拼接方法只是简单的把每个摄像头的图像拼接在一起，拼接后的图像没有立体效果，且容易出现盲区。
[0003]随着计算机图像处理技术的发展，立体图像合成技术也越来越成熟。人眼产生立体感觉的原因在于左右眼看同一场景时存在的“视差”，即同一物体在左右眼成像时会有水平方向上的位移。现有的立体图像是通过两个镜头从不同角度拍摄同一物体，分别获取两个不同的图像，然后在向用户展示的时候，向用户的双眼分别提供所拍摄的两个不同的图像，从而获得立体图像的感觉。此外由于不同摄像头采集的图像区域之间有一定的夹角，所以都缺少一部分图像区域，需要用其他的摄像头采集到的图像来拼接补充，这时就需要有足够的图像采集密度。
[0004]现有的全景摄像机采用把每个摄像单元的图像直接拼接在一起的方法形成全景图像，拼接后的全景图像没有立体效果，例如中国专利申请CN102946508中所提到的一样。还有中国专利申请CN103873752所公开的反射式全景摄像机也存在同样的问题。
[0005]因此，针对以上问题，如何使用较少的摄像头且能够获得足够的图像采集密度以及如何产生具有人眼视觉3D效果的图像已是当前需要解决的技术问题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种全景三维摄像装置，其包括:
[0007]球形壳体；
[0008]多个摄像单元，所述多个摄像单元彼此成球面位置关系均匀地固定在所述壳体上，使得空间位置相邻的各个摄像头拍摄的图像彼此重叠、且在水平方向上相邻或者间隔相邻的每一对摄像单元的图像中心间距为人眼眼球的中心间距；和
[0009]支撑轴，所述支撑轴连接到所述壳体的底部中心以支撑所述全景三维摄像装置。
[0010]优选地，所述摄像装置还包括与支撑轴相连的驱动单元，所述支撑轴由驱动单元驱动，使得整个全景三维摄像装置能够围绕垂直地面布置的支撑轴而水平自转。
[0011]优选地，所述摄像单元在壳体的球面表面上布置为上下对齐的方阵排布方式以及上下错位的蜂窝状排布方式。
[0012]优选地，所述摄像装置能够间歇转动，以便摄像单元进行图像采集。
[0013]优选地，间歇转动距离设置成使得转动后所有摄像单元的拍摄方向与转动前的拍摄方向不相同。
[0014]一种全景三维摄像装置，包括:
[0015]由一个圆柱形或彼此成固定角度布置的多个半圆柱形组成的壳体，布置成各个半圆柱形的中心线均水平取向且端面直径垂直于地面并且半圆柱面均竖直朝向外侧；
[0016]多个摄像单元，所述多个摄像单元彼此成球面位置关系均匀地固定在所述壳体上，使得空间位置相邻的各个摄像头拍摄的图像彼此重叠；
[0017]支撑轴，所述支撑轴连接到所述壳体的底部中心；和
[0018]驱动单元，与支撑轴相连并驱动所述支撑轴，使得整个全景三维摄像装置能够围绕垂直地面布置的支撑轴而水平自转，
[0019]其中单个摄像头在水平方向上旋转一次或多次前后拍摄的两幅图像的图像中心间距为人眼眼球的中心间距，或者在水平方向上相邻或间隔相邻的摄像单元之间的间距为人眼眼球的中心间距。
[0020]优选地，所述多个摄像单元在圆柱面上成纵向一列或多列排列。
[0021]一种使用以上所述的全景三维摄像装置获得实时全景图像的方法，其包括以下步骤:
[0022]a)将所述全景三维摄像装置布置于实时现场，获得多幅图像；
[0023]b)根据使用者的实时请求，从所述摄像装置拍摄的图像中选取拍摄方向与此时使用者的视线方向基本一致且图像中心间距为人双眼眼球的中心间距且拍摄时间间隔在预定范围内的两幅图像分别作为左右眼中心图像；
[0024]c)从左眼中心图像附近的、拍摄范围与左眼中心图像重叠的多个周边图像中截取部分图像与从左眼中心图像截取的部分图像拼接起来，形成左眼图像，类似的，形成右眼图像；
[0025]d)将按照以上步骤拼接出的左右眼图像传送给使用者的双眼实现三维观看效果。
[0026]优选地，所述各个图像均截取为矩形或正六边形拼接在一起，并且各个图像尺寸一致、或者中心图像尺寸最大而其他图像尺寸一致。
[0027]优选地，所述图像存储于服务器中或实时传送到使用者所用的客户端。
[0028]一种全景三维摄像装置，包括:
[0029]一个摄像单元，垂直向上进行摄像；
[0030]反射单元，由I面或多面反射镜组成，所述反射单元的反射面倾斜朝下并且所述摄像单元位于所述反射单元的正下方，以拍摄由所述反射单元反射的全景图像；
[0031]支撑轴，所述支撑轴从上自下垂直穿入并连接到所述反射单元；和
[0032]驱动单元，所述驱动单元与所述支撑轴连接并驱动所述反射单元围绕所述支撑轴水平自转，使得所述反射单元在水平方向上旋转一次或多次前后拍摄的两幅图像的图像中心间距为人眼眼球的中心间距。
[0033]优选地，所述反射镜数量为2面时，所述反射镜布置成倒“V”形结构。
[0034]优选地，所述反射镜数量为3面时，所述反射镜布置成底面朝上的正三棱锥结构。
[0035]优选地，所述反射镜与水平面之间的夹角根据所述摄像单元拍摄的方向进行设置。
[0036]优选地，所述反射单元的反射镜面积与摄像单元的最大拍摄范围相匹配。
[0037]一种全景三维摄像装置，包括:
[0038]多个摄像单元，所述多个摄像单元水平环形均匀间隔排列，相邻摄像单元拍摄的图像彼此重叠；
[0039]摄像单元固定机构，用于固定摄像单元；
[0040]支撑轴，所述支撑轴连接到摄像单元固定机构的底部中心；和
[0041]驱动单元，与支撑轴相连并驱动所述支撑轴，使得整个全景三维摄像装置能够围绕垂直地面布置的支撑轴而水平自转，
[0042]其中单个摄像头在水平方向上旋转一次或多次前后拍摄的两幅图像的图像中心间距为人眼眼球的中心间距，或者在水平方向上相邻或间隔相邻的摄像单元之间的间距为人眼眼球的中心间距。
[0043]优选地，所述固定机构为一个圆柱形壳体或多个支撑架，所述摄像单元均匀地设置在圆柱形壳体的柱面上或支撑架的一端，所述支撑架数量与摄像单元数量相同。
[0044]优选地，所述多个支撑架为内部中空的杆件。
[0045]优选地,所述摄像单元为2或3个。
[0046]优选地，所述摄像单元形成水平的一排或多排。
[0047]应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。
【专利附图】
【附图说明】
[0048]参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施例的如下描述得以阐明，其中:
[0049]图1 (a)示意性示出第一实施例的全景三维摄像装置的立体图；
[0050]图1 (b)示意性示出第一实施例球形壳体上摄像单元的第一种排列方式图；
[0051]图1(C)示意性示出第一实施例球形壳体上摄像单元的第二种排列方式图；
[0052]图2示意性示出第二实施例的全景三维摄像装置的立体图；
[0053]图3示意性示出第三实施例的全景三维摄像装置的立体图；
[0054]图4示意性示出第四实施例的全景三维摄像装置的立体图；
[0055]图5(a)示意性示出第五实施例的具有圆柱形外壳的全景三维摄像装置的立体图；
[0056]图5(b)示意性示出第五实施例的具有支撑架的全景三维摄像装置的俯视图；
[0057]图6示意性示出全景三维摄像装置局部摄像单元拍摄范围的重叠图；
[0058]图7至图10示意性示出第一实施例、第二实施例和第三实施例中所拍摄图像的四种拼接方法。
【具体实施方式】
[0059]通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。
[0060]在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。
[0061]目前的3D图像显示主要根据人眼成像原理实现。人眼立体视觉形成的原理是这样的:人双眼大约相隔6.5厘米，使得双眼可以从不同的位置和角度注视着物体，左眼看到左侧，右眼看到右侧，则同一物体在视网膜上同时形成两幅图像，大脑通过对比这两副不同的“图像”自动区分出物体的距离远近，从而产生强烈的立体感，这种引起这种立体感觉的效应在下文称为“视差位移”。当人用两只眼睛同时观察一个物体时，物体上每一点对两只眼睛都有一个张角，物体离双眼越近，其上每一点对双眼的张角越大，视差位移也越大，正是这种视差位移，使我们能区别物体的远近，并获得有深度的立体感，而对于远离人眼的物体，两眼的视线几乎是平行的，视差位移接近于零，所以大脑很难判断这个物体的距离，更不会对它产生立体感觉了。
[0062]现在全景摄像机获得的图像都是平面的，双眼看到的图像完全相同，因此没有立体感可言。如果要获得立体感，那么需要提供具有对应于人左右眼视差位移的两幅图像。
[0063]本发明提供一种全景三维摄像装置，通过多个摄像单元从不同角度连续拍摄同一场景，实时获取重叠覆盖整个场景的多个图像，使得能够根据实时用户朝向要求来向该用户提供与其双眼对应的两个图像，从而使该用户获得实时立体视觉效果体验。
[0064]图l(a)_(c)示出了根据本发明第一实施例的全景三维摄像装置100。
[0065]如图1(a)所示，全景三维摄像装置100包括:多个摄像单元101、球形壳体102、支撑轴103。所述多个摄像单元101在球形壳体102的表面等距均匀阵列分布，阵列中的每个摄像单元101的拍摄角度均不相同，以便拍摄到覆盖摄像装置四周所有景物的多个图像。支撑轴103从球形壳体102的底部中心垂直穿过以支撑整个全景三维摄像装置100。
[0066]为了实现全景以及3D视觉效果，需要保证尽可能高的图像覆盖度，因此摄像单元应尽可能密集布满整个球形壳体102的表面，例如所述多个摄像单元密集布置使得相邻摄像头拍摄的图像有至少60度的角度重叠，以便对同一场景拍摄到尽可能多角度的图像。具体的，摄像单元101在球形壳体102表面的布置方式可以如图1(b)和I (c)所示，呈摄像单元上下对齐的方阵排布方式以及摄像单元上下错位的蜂窝状排布方式。蜂窝状排布方式可看作包括多个正六边形，每个正六边形的六个顶点和中心都布置有一个摄像单元101,如此使得每个摄像单元101都能与周边的六个摄像单元101构成一个正六边形。
[0067]可选的，根据本发明的全景三维摄像装置100有两种工作方式:静止拍摄方式和旋转拍摄方式。
[0068]若采用静止拍摄方式，则需要足够多的摄像单元密集地阵列排布，以保证一定的图像重叠度以实现双眼3D视觉效果。本领域技术人员可根据3D成像原理自行选择适当的摄像单元数量。例如在球面上以蜂窝状排布方式布满60个1mm直径的摄像单元。另外，摄像单元除了等间距布置以外，还应设计该间距使得在水平方向上能够找到处于同一高度范围内的两个摄像单元，其间距等于人双眼间距(65毫米左右)。
[0069]若采用旋转拍摄方式，则全景三维摄像装置100还包括与支撑轴103相连的驱动单元104，所述支撑轴103由驱动单元104驱动，使得球形摄像阵列可围绕垂直地面布置的支撑轴103而水平自转。
[0070]优选的，球形摄像阵列可间歇转动，即每旋转一定角度就暂停一次，以便摄像单元101进行图像采集。暂停时间长短与摄像单元的曝光时间有关，如果摄像单元曝光时间很短暂，也可以不用暂停，连续旋转即可。若间歇转动，则间歇转动距离可以设置成使得转动后所有摄像单元101的拍摄方向与转动前的拍摄方向不相同，从而获得更多方向的图像，构成更大的图像重叠度。例如，如图1(b)所示，当球形摄像阵列以半格相邻摄像单元间距(即位于同一水平高度的两个相邻摄像单元101的间距的一半)从a位置转到b位置间歇转动时，图像采集重叠度就比以整格相邻摄像单元间距转动时的采集重叠度高一倍。当然，间歇转动距离可以更小，例如1/3格相邻摄像单元距离等，从而获得更加密集的图像采集重叠度。这时结合设定适当的图像采集频率，使得能够获得更细腻的、近似连续的动态视觉效果，特别是在例如体育比赛中，若采用高频率、小间歇转动距离方式采集图像，则可以使得使用者感受到好似身处比赛现场的视觉效果。当然，本领域技术人员应综合考虑应用场景、数据处理要求、成本等多方面因素设置适当的间歇转动距离和图像采集频率。
[0071]图2示出了根据本发明第二实施例的全景三维摄像装置200。
[0072]如图2所示，该全景三维摄像装置200包括:多个摄像单元201、组合壳体202、支撑轴203和驱动单元204。所述组合壳体202由3个彼此夹角120°的扁半圆柱状壳体单元组合而成，各个扁半圆柱状壳体单元的圆柱面朝外，圆柱体的中心线水平布置，端面直径垂直于底面，柱面上等距布置有多个摄像单元201。支撑轴203从组合壳体202的底部中心垂直穿过。驱动单元204通过支撑轴203与组合壳体202相连接并驱动组合壳体202水平自转。
[0073]这里，图中只画出在各个扁半圆柱状壳体单元的圆柱面上呈纵向一列排列的多个摄像单元，也可以是两列或多列排列。这时，由于通过旋转来满足全景摄影范围的要求，因此，只有纵向一列摄像单元也可以通过使得单个摄像单元快速旋转前后的两幅图像满足图像中心间距6.5cm的距离要求，而获得左右眼图像，从而形成三维视觉效果。
[0074]优选的，为了保证全景三维摄像装置200旋转时的稳定性，各个圆柱面上布置的摄像单元201的数量和位置均相同。
[0075]与第一实施例相比，本实施例可通过减少摄像单元201的数量而降低成本，而且由于各个摄像单元布置于各个扁半圆柱状壳体单元的圆柱面上，整体构成类似第一实施例的球面位置关系，因此当根据第二实施例的全景三维摄像装置200旋转工作时，图像采集数量和覆盖度可与第一实施例中的数量和覆盖度相同。
[0076]类似于第一实施例，根据第二实施例的全景三维摄像装置200正常工作时，优选地可间歇转动以便摄像单元201进行图像采集，而且可以通过减小间歇旋转距离至半格或更小相邻摄像单元间距，使得每次旋转后所有摄像单元201的拍摄方向与旋转前的拍摄方向都不相同，从而获得更高的图像覆盖度。
[0077]图3示出了根据本发明第三实施例的全景三维摄像装置300。
[0078]该全景三维摄像装置300包括:多个摄像单元301、扁圆柱状壳体302、支撑轴303和驱动单元304。扁圆柱状壳体302的圆柱面上等距均匀设有多个摄像单元301。支撑轴303从壳体202的底部中心垂直穿过。驱动单元304与支撑轴303连接并驱动扁圆柱状壳体302水平旋转。为了保证全景三维摄像装置300旋转时的稳定性，扁圆柱状壳体302的左右两个半圆柱面上布置的摄像单元301数量相同且位置相对于支撑轴303左右对称。
[0079]类似第二实施例，与第一实施例相比，本实施例可通过减少摄像单元201的数量而降低成本，而且由于各个摄像单元布置于各个扁圆柱状壳体单元的圆柱面上，整体构成类似第一实施例的球面位置关系，因此当根据第三实施例的全景三维摄像装置300旋转工作时，旋转工作时的图像采集数量和覆盖度可与第一实施例中的数量和覆盖度相同。
[0080]上面本发明给出的全景三维摄像装置的各个实施例只是示例性的，本领域技术人员可以构思出其他适合的摄像单元球面布置形状，例如只有一个扁半圆柱体，即第三实施例中的扁圆柱体的一半，通过类似地围绕垂直轴旋转工作也可满足全景和3D摄像需求。
[0081]图4示出了根据本发明第四实施例的全景三维摄像装置400。
[0082]该全景三维摄像装置400包括:对应人的双眼距离间隔布置的两个摄像单元401、反射单元402和从反射单元402的顶部中心垂直穿过的支撑轴403。所述反射单元402由I或更多块倾斜向下布置的反射镜组成。所述两个摄像单元401位于反射单元402的正下方、并排布置，摄像单元401的拍摄范围应匹配反射单元402的反射面积，以获得全景图像。
[0083]可选的，反射单元的反射镜布置角度可调整，以改变摄像单元拍摄范围。
[0084]若反射单元402只包括I或2块反射镜,则该全景三维摄像装置400还包括驱动单元404,如图4所示。驱动单元404与支撑轴403连接并驱动反射单元402水平自转,使得所述反射镜在水平方向上旋转一次或多次前后拍摄的两幅图像的图像中心间距为人眼眼球的中心间距。
[0085]若反射单元402包括3块以上的反射镜，则可布置成底面朝上的倒立正多棱锥结构。此时,反射单元402可旋转或不旋转,类似本发明的第一实施例。
[0086]通过调整反射镜相对于摄像单元的位置，可以调节成像范围。
[0087]在本实施例中，利用反射单元402反射全景图像，则只需要采用两个摄像单元401来拍摄全景图。因此，根据本实施例的全景三维摄像装置400具有摄像单元数量最少、制造容易、成本低廉等优点。
[0088]类似于第一实施例中的情况，根据本发明第四实施例的全景三维摄像装置400在正常工作时，反射单元402可以间歇转动，暂停时摄像单元401进行图像采集。而且优选的，反射单元402每次旋转使得旋转后的摄像单元401的拍摄方向与旋转前的拍摄方向都不相同，从而获得更多方向的图像。更优选地，可以通过减小每次旋转的角度，从而获得更加密集的图像覆盖度。
[0089]图5(a)_(b)示出了根据本发明第五实施例的全景三维摄像装置500。
[0090]该全景三维摄像装置500包括:多个摄像单元501、扁圆柱状壳体502、支撑轴503和驱动单元504。多个摄像单元501呈水平环形均匀间隔布置，相邻摄像单元501拍摄的图像彼此重叠，所述摄像单元501均匀的固定在圆柱形壳体的弧面上。
[0091]此外所述扁圆柱状壳体502可以用多个支撑架505替换，所述支撑架一端与支撑轴503相连，另一端用于固定摄像单元501，支撑架一端的摄像单元501处于同一水平面且相邻摄像单元501的间距相同,支撑架505的数量与摄像单元501的数量一致。
[0092]在本实施例中，单个摄像头在水平方向上旋转一次或多次前后拍摄的两幅图像的图像中心间距为人眼眼球的中心间距，或者在水平方向上相邻或间隔相邻的摄像单元之间的间距为人眼眼球的中心间距。
[0093]多个摄像单元501和多个支撑架505的数量优选为两个或三个，支撑架505优选为内部中空的杆件。图示中的摄像单元形成水平的一排或多排。
[0094]本发明可广泛应用于各种需要3D全景图像显示的场合，例如查看3D街景、或体育比赛在线直播等。
[0095]当本发明应用于例如街景拍摄时，在多个地点将多个根据本发明的全景三维摄像装置布置于人眼高度位置，进行实时全景拍摄，然后将所有拍摄的图像通过无线、有线通讯方式实时存入服务器。个人用户须使用具有相应的3D图像显示功能的个人终端(例如配合有3D眼镜的电脑、手机或者是头戴式3D显示器等)来查看街景，此时例如用户使用头戴式显示器，则可通过传感器感测用户的头部方向信息来确定人眼视线的观察方向，例如用户使用电脑，则可以通过鼠标选择转动观察方向。服务器就根据上述感测到的用户视线观察方向信息，确定选取呈现全景显示所需要的多个图像，在服务器端或个人终端将所述多个图像拼接成可供双眼观看的左右眼图像而显示到用户的终端上。
[0096]当本发明应用于例如体育比赛的在线直播时，则需要更短的拍摄间隔，更高的图像覆盖度，从而保证更多的观看角度、以及更好的在线直播连续性。例如一般摄像机在实况转播中拍摄图像时采用每秒24幅画面的拍摄速度，那么根据本发明的全景摄像装置旋转起来可以每秒拍摄240幅画面，每36度就有一幅画面，甚至通过更密集地布置摄像单元，每18度就有一幅画面，保证更好的图像覆盖度。
[0097]要让人眼看到立体图像，应使得左眼只看到左眼所对应的摄像单元拍摄的图像、右眼只看到右眼所对应的摄像单元拍摄的图像。具体的做法可以是使左右眼的两幅图像进行不同的偏振处理后重叠显示在屏幕上，然后使用者戴上偏振眼镜，左右眼只看到相应的偏振光图象，这样就会产生立体视觉效果。或者，也可以通过头戴式显示器，让左右眼图像分别显示在与双眼对应位置的左右屏幕上，然后使得左右眼只能看到相应的屏幕内容。
[0098]由于在根据本发明的第一至第四实施例中，摄像单元布置成球面位置关系，使得对应左右眼的两个摄像单元彼此不能类似人左右眼的平行视线一样地平行拍摄，另外因摄像单元尺寸小、拍摄视角有限而不能用一个摄像单元获得单眼全景图像，因此本发明提出下面的图像拼接方法，以便利用左眼中心摄像单元及其周围摄像单元拍摄的图像拼接出对应于用户左眼观察场景的视觉图像，再利用右眼中心摄像单元及其周围摄像单元拍摄的图像拼接出对应于用户右眼观察场景的视觉图像。
[0099]下面结合图6对应用于根据本发明第一至第四实施例的图像拼接方法进行说明。
[0100]正常人眼观看图像时，用户的左右眼视线方向是平行的。但在本发明中，因摄像单元布置成彼此成球面位置关系，因此，需要进行图像拼接。在拼接图像时，根据用户的视线方向判断并选取用户的左右眼位置所对应的中心摄像单元。这里，因摄像单元布置于球面上，因此所述左右眼中心摄像单元的拍摄方向与用户的左右眼视线方向并不完全一致，但两个摄像单元之间的距离与人双眼间距应大致相同，即间距在65毫米左右。
[0101]这里，需要参考人眼的观察范围来理解本发明的图像拼接效果。人眼的视角通常是120度，但一般而言，映在人眼视网膜上的图像，只有中心部分能分辨清楚，这叫分辨视域，约15度；从十几度到30度之间则称为有效视域，人能立刻看清物体的存在和有什么动作；超过水平方向视野角30度的周边部分称为诱导视野，即余光，在该范围内只能感觉到物体的存在或有动作出现，并不能看清楚是什么物体或什么动作。
[0102]结合上面人眼的视角以及立体视觉效果原理可知，只要提供人眼中心一定区域范围内重合的左右眼图像就可以，其他区域图像并不需要呈现3D效果。
[0103]因此，假设，如图6所示，摄像单元B和C之间的间距大约为65毫米，作为与人左右眼对应的摄像单元。摄像单元B和C的中间布置有摄像单元A，两边布置有摄像单元D和E，摄像单元A、D和E用于提供周边拼接图像。在空间上摄像单元B和C周围应分别包括六个或八个相邻摄像单元，如图1(b)和图1(c)所示，这里为描述方便，只画出与摄像单元B和C处于同一水平高度位置的三个摄像单元A、D和E，其他摄像单元的图像也是类似的拼接处理方式。
[0104]下面以二维投影区域代表各个三维拍摄区域来说明图像拼接处理过程。
[0105]摄像单元A、B、C、D和E各自的拍摄区域在投影面502上投影为区域S1、S2、S3、S4和S5。摄像单元B的拍摄区域S2获得的为左眼中心图像，摄像单元C拍摄的区域S3为左眼中心图像。摄像单元B和C之间存在重叠拍摄区域，见图6中方格线部分，此重叠区域的图像在人眼中会形成立体图像，该重叠区域越大，产生立体图像效果的范围就越大，例如使用广角摄像单元。
[0106]对于左眼图像而言，除了区域S2的图像以外，还应分别截取摄像单元B周围多个摄像单元所拍摄图像的局部图像，并将截取的局部图像拼接到区域S2的图像周边，进而形成满足人眼视觉需求的图像。同样，对于右眼图像而言，除了区域S3的图像以外，还应分别截取摄像单元C周围多个摄像单元所拍摄图像的局部图像，并将截取的局部图像拼接到区域S3的图像周边。具体取哪几个单元的图像，根据各个摄像单元的成像情况来定，一般而言，取周边的4、6或8个图像即可。
[0107]图7至图10示出了四种图像拼接方式，四种拼接方式均包括一个中心图像和六个周边图像，六个周边图像是以如图1 (C)所示的摄像单元排布情况为例。如图7所示，中心图像和周边图像形状为矩形，且图像大小都相同，中心摄像单元拍摄的中心图像位于中间，六个周边图像拼接到中心图像周围。或者，如图8所示，中心图像和周边图像形状为矩形，中心图像取较大的清晰部分放在中间，周边图像取较小的部分补充拼接到中心图像周围。或者，如图9所示，中心图像和周边图像形状为正六边形，且图像大小都相同，中心图像位于中心，六个周边图像拼接到中心图像周围。或者，如图10所示，中心图像和周边图像形状为六边形，中心图像为正六边形且取较大的清晰部分放在中间，周边图像取较小的部分补充拼接到中心图像周围。以上四种图像拼接方式可以根据实际需要来选取一种。前两种图像拼接方式简单、规则，后两种图像拼接方式便于利用各个摄像单元的最优成像部分实现拼接，另外图8和图10的实施例中取中心摄像单元的最大成像部分也有利于让中心图像更清晰，避免拼接接缝靠近图像中心显示。
[0108]根据本发明的全景摄像机通过把摄像单元的图像拼接在一起的方法形成全景图像，而且通过分别为左右眼各自提供对应图像而为使用者呈现出实景立体效果。
[0109]结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。
【权利要求】
1.一种全景三维摄像装置，包括: 球形壳体； 多个摄像单元，所述多个摄像单元彼此成球面位置关系均匀地固定在所述壳体上，使得空间位置相邻的各个摄像头拍摄的图像彼此重叠、且在水平方向上相邻或者间隔相邻的每一对摄像单元的图像中心间距为人眼眼球的中心间距；和 支撑轴，所述支撑轴连接到所述壳体的底部中心以支撑所述全景三维摄像装置。
2.根据权利要求1所述的全景三维摄像装置，其中还包括与支撑轴相连的驱动单元，所述支撑轴由驱动单元驱动，使得整个全景三维摄像装置能够围绕垂直地面布置的支撑轴而水平自转。
3.根据权利要求1或2所述的全景三维摄像装置，其中所述摄像单元在壳体的球面表面上布置为上下对齐的方阵排布方式以及上下错位的蜂窝状排布方式。
4.一种全景三维摄像装置，包括: 由一个圆柱形或彼此成固定角度布置的多个半圆柱形组成的壳体，布置成各个半圆柱形的中心线均水平取向且端面直径垂直于地面并且半圆柱面均竖直朝向外侧； 多个摄像单元，所 述多个摄像单元彼此成球面位置关系均匀地固定在所述壳体上，使得空间位置相邻的各个摄像头拍摄的图像彼此重叠； 支撑轴，所述支撑轴连接到所述壳体的底部中心；和 驱动单元，与支撑轴相连并驱动所述支撑轴，使得整个全景三维摄像装置能够围绕垂直地面布置的支撑轴而水平自转， 其中单个摄像头在水平方向上旋转一次或多次前后拍摄的两幅图像的图像中心间距为人眼眼球的中心间距，或者在水平方向上相邻或间隔相邻的摄像单元之间的间距为人眼眼球的中心间距。
5.一种使用权利要求1至4中任一项所述的全景三维摄像装置获得实时全景图像的方法，其包括以下步骤: a)将所述全景三维摄像装置布置于实时现场，获得多幅图像； b)根据使用者的实时请求，从所述摄像装置拍摄的图像中选取拍摄方向与此时使用者的视线方向基本一致且图像中心间距为人双眼眼球的中心间距且拍摄时间间隔在预定范围内的两幅图像分别作为左右眼中心图像； c)从左眼中心图像附近的、拍摄范围与左眼中心图像重叠的多个周边图像中截取部分图像与从左眼中心图像截取的部分图像拼接起来，形成左眼图像，类似地，形成右眼图像； d)将按照以上步骤拼接出的左右眼图像传送给使用者的双眼实现三维观看效果。
6.一种全景三维摄像装置，包括: 一个摄像单元，垂直向上进行摄像； 反射单元，由一面或多面反射镜组成，所述反射单元的反射面倾斜朝下并且所述摄像单元位于所述反射单元的正下方，以拍摄由所述反射单元反射的全景图像； 支撑轴，所述支撑轴从上自下垂直穿入并连接到所述反射单元；和驱动单元，所述驱动单元与所述支撑轴连接并驱动所述反射单元围绕所述支撑轴水平自转，使得所述反射单元在水平方向上旋转一次或多次前后拍摄的两幅图像的图像中心间距为人眼眼球的中心间距。
7.根据权利要求6所述的摄像装置，其中所述反射镜数量为2面时，所述反射镜布置成倒“V”形结构。
8.一种全景三维摄像装置，包括: 多个摄像单元，所述多个摄像单元水平环形均匀间隔排列，相邻摄像单元拍摄的图像彼此重置； 摄像单元固定机构，用于固定摄像单元； 支撑轴，所述支撑轴连接到摄像单元固定机构的底部中心；和驱动单元，与支撑轴相连并驱动所述支撑轴，使得整个全景三维摄像装置能够围绕垂直地面布置的支撑轴而水平自转， 其中单个摄像头在水平方向上旋转一次或多次前后拍摄的两幅图像的图像中心间距为人眼眼球的中心间距，或者在水平方向上相邻或间隔相邻的摄像单元之间的间距为人眼眼球的中心间距。
9.根据权利要求8所述的摄像装置，其中所述固定机构为一个圆柱形壳体或多个支撑架，所述摄像单元均匀地设置在圆柱形壳体的柱面上或支撑架的一端，所述支撑架数量与摄像单元数量相同。
10.根据权利要求 8所述的摄像装置，其中摄像单元为2或3个。
【文档编号】G03B37/04GK104079918SQ201410349953
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】覃政 申请人:北京蚁视科技有限公司