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CN105739231B - 一种平面分布的多摄像头全景立体成像装置 - Google Patents

一种平面分布的多摄像头全景立体成像装置 Download PDF

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CN105739231B CN201610302509.0A CN201610302509A CN105739231B CN 105739231 B CN105739231 B CN 105739231B CN 201610302509 A CN201610302509 A CN 201610302509A CN 105739231 B CN105739231 B CN 105739231B
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Abstract

本发明公开了一种平面分布的多摄像头全景立体成像装置，包括若干个同型号的摄像头和固定壳体。以摄像头的视场角为基础单位将0°纬线至极点的球面划分为若干个纬度区间；每个纬度区间又按经度均分为若干个经纬度区间，每个经纬度区间被一个立体视觉单元视场所覆盖；每个立体视觉单元由两个光轴平行的摄像头组成；按照多角形结构将立体视觉单元之间相互穿插，使得立体视觉单元获得较长的基线；壳体呈扁平形结构，以所有摄像头固定面构成的轮廓为外形，并保证摄像头的视场不被遮挡。该装置具有结构简单、高分辨和基线长的优点，能够实现半球空间的立体成像。

Description

一种平面分布的多摄像头全景立体成像装置
技术领域
本发明涉及全景立体摄像技术领域，特别涉及一种平面分布的多摄像头全景立体成像装置。
背景技术
目前全景立体成像装置主要有鱼眼镜头、折反全景相机和多摄像头全景相机。
其中鱼眼镜头和折反全景相机图像畸变大、分辨率有限，使得其在全景立体成像领域应用受到一定的限制。现有的多摄像头全景相机，摄像头多为球面分布，体积大、结构复杂；利用相邻摄像头的视场重叠实现全景立体成像，相邻摄像头的光轴不平行且基线较短，不利于立体成像。
发明内容
本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种平面分布的多摄像头全景立体成像装置，具有结构简单、高分辨和基线长的优点，能够实现半球空间的立体成像。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种平面分布的多摄像头全景立体成像装置，包括：
壳体，呈扁平形结构，其表面有若干个侧壁，每个侧壁均设有镜头孔；镜头孔数量与摄像头总数相等，用于固定安装摄像头。
摄像头系统，由若干个同型号的摄像头组成；按仰角大小分为两组或者更多组，同组摄像头的仰角相同；每组摄像头包括多对光轴平行的摄像头；每对摄像头的方位角相同，构成立体视觉单元。
进一步的，所述壳体，以所有摄像头固定面构成的轮廓为外形；其侧壁所处平面与对应摄像头光轴相互垂直；保证在摄像头安装固定后，指向不变，且视角均不被壳体和其它摄像头遮挡。
进一步的，所述摄像头系统的视场划分原则为：以摄像头的视场角为基础单位将0°纬线至极点的球面划分为若干个纬度区间，每个纬度区间被一组摄像头视场所覆盖；每个纬度区间又按经度均分为若干个经纬度区间，每个经纬度区间被一个立体视觉单元视场所覆盖；立体视觉单元的综合立体视场能够覆盖半球空间。
进一步的，所述同组摄像头位于同一平面上，不同组摄像头所处的平面之间相互平行或重合；间隔相邻的两同组摄像头光轴之间夹角等于720度除以该组摄像头的个数。
进一步的，所述立体视觉单元，按照多角形结构相互穿插布置，基线较长；其基线与组成该立体视觉单元的两摄像头光轴相互垂直；同组摄像头所组成的多个立体视觉单元的基线长度相等。
进一步的，所述摄像头系统，其立体成像分辨率与单个摄像头的成像分辨率成正比，采用高分辨率的摄像头，来提高装置的立体成像分辨率。
本发明与现有技术相比的优点在于：由上述发明提供的技术方案可以看出，摄像头上述规则安装固定在壳体上，具有结构简单、体积小、高分辨的优点，可实现半球空间的无盲区立体成像；组成立体视觉单元的两摄像头光轴平行并与基线垂直，较长的基线有利于立体成像；扁平形的壳体结构有利于电路设计和信号传输。
附图说明
图1为本发明实施例1的全景立体成像装置的立体结构示意图；
图2为本发明实施例1的全景立体成像装置的俯视图；
图3为本发明实施例1的全景立体成像装置的立体视场划分示意图；
图4为本发明实施例2的全景立体成像装置的立体结构示意图；
图5为本发明实施例3的全景立体成像装置的立体结构示意图；
图中：1-A组摄像头，2-B组摄像头，3-C型侧壁，4-D型侧壁，5-壳体，6-四棱锥。
具体实施方式
下面结合附图及实施例进行详细说明。
实施例1
如图1所示，为本发明实施例1的全景立体成像装置的立体结构示意图。壳体5呈六角形扁平结构，其表面有12个C型侧壁3和12个D型侧壁4，并且每个侧壁上均设有镜头孔(未图示)；摄像头系统包括12个A组摄像头1和12个B组摄像头2；所有摄像头型号相同，且成像视场均大于等于60°×60°；A组摄像头1的仰角均为0°，分布在同一平面上，安装固定在的仰角为90°的C型侧壁3上；B组摄像头2的仰角均为60°,同样分布在同一平面上，安装固定在的倾角为30°的D型侧壁4上；A组摄像头1和B组摄像头2所处的平面之间相互平行；所有摄像头安装固定在壳体5上之后，其视角均不被壳体5和其它摄像头遮挡。
如图2和图3所示，分别为本发明实施例1的全景立体成像装置的俯视图和立体视场划分示意图，图3中四棱锥6代表一个立体视觉单元的60°×60°立体视场。视场A1与视场A2所对应的两A组摄像头1光轴相互平行，组成一个立体视觉单元，负责0纬度的60°×60°视场的立体成像；视场A1和视场A3对应的两A组摄像头1光轴之间夹角等于60°；两B组摄像头2组成的立体视觉单元的基线长度L1，与另两B组摄像头2组成的立体视觉单元的基线长度L2相等，且摄像头光轴与其所组成的立体视觉单元的基线垂直；12个A组摄像头1组成6个0纬度的立体视觉单元，相邻0纬度的立体视觉单元之间夹角为60°，组合起来，可实现0纬度的360°×60°视场的立体成像；类似地，12个B组摄像头2组成6个60纬度的立体视觉单元，组合起来，可实现极点方向120°×120°视场的立体成像。综合起来，全部24个摄像头，可实现360°×240°视场内的立体成像，视场内每一点至少能成像于一个立体视觉单元；系统的立体成像分辨率与单个摄像头的成像分辨率成正比。
实施例2
如图4所示，为本发明实施例2的全景立体成像装置的立体结构示意图，与实施例1不同的是，实施例2所有摄像头处于同一平面，即A组摄像头1和B组摄像头2所处的平面重合，同时壳体结构做了相应的改变。
实施例3
如图5所示，为本发明实施例3的全景立体成像装置的立体结构示意图，与实施例2不同的是，实施例3将所有B组摄像头2作了如图的平移，分布在两个同心圆上，同时壳体结构做了相应的改变。
以上实施例中，24个摄像头组成12个立体视觉单元，且两组摄像头的仰角分别为0°和60°，每组摄像头数量均为12个。为应对更多需求:可以增加12个俯角为60°的同类型摄像头，实现球面360°×360°视场的立体成像；可以根据所述视场划分原则，改变摄像头的组数和数量，完成任意连续球面空间的立体成像。以上设计均基于本发明的构思，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种平面分布的多摄像头全景立体成像装置，其特征在于包括：
壳体，呈扁平形结构，其表面有若干个侧壁，每个侧壁均设有镜头孔；镜头孔数量与摄像头总数相等，用于固定安装摄像头；
摄像头系统，由若干个同型号的摄像头组成；按仰角大小分为两组或者更多组，同组摄像头的仰角相同；每组摄像头包括多对光轴平行的摄像头；每对摄像头的方位角相同，构成立体视觉单元；
所述立体视觉单元，按照多角形结构相互穿插布置，基线较长；其基线与组成该立体视觉单元的两摄像头光轴相互垂直；同组摄像头所组成的多个立体视觉单元的基线长度相等。
2.根据权利要求1所述的平面分布的多摄像头全景立体成像装置，其特征在于：所述壳体，以所有摄像头固定面构成的轮廓为外形；其侧壁所处平面与对应摄像头光轴相互垂直；保证在摄像头安装固定后，指向不变，且视角均不被壳体和其它摄像头遮挡。
3.根据权利要求1所述的平面分布的多摄像头全景立体成像装置，其特征在于：所述摄像头系统的视场划分原则为：以摄像头的视场角为基础单位将0°纬线至极点的球面划分为若干个纬度区间，每个纬度区间被一组摄像头视场所覆盖；每个纬度区间又按经度均分为若干个经纬度区间，每个经纬度区间被一个立体视觉单元视场所覆盖；立体视觉单元的综合立体视场能够覆盖半球空间。
4.根据权利要求1所述的平面分布的多摄像头全景立体成像装置，其特征在于：所述同组摄像头位于同一平面上，不同组摄像头所处的平面之间相互平行或重合；间隔相邻的两同组摄像头光轴之间夹角等于720度除以该组摄像头的个数。
5.根据权利要求1所述的平面分布的多摄像头全景立体成像装置，其特征在于：所述摄像头系统，其立体成像分辨率与单个摄像头的成像分辨率成正比，采用高分辨率的摄像头，来提高装置的立体成像分辨率。
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