CN101211099A

CN101211099A - 全景取像装置及方法

Info

Publication number: CN101211099A
Application number: CNA2006101717765A
Authority: CN
Inventors: 王维汉; 蔡雅惠; 黄振鸿; 曾国宗; 陈建诚
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2006-12-29
Filing date: 2006-12-29
Publication date: 2008-07-02

Abstract

一种全景取像装置，包括一壳体、一广角度反射面镜和一支架。其中，广角度反射面镜配置于壳体的顶端，而支架则用来固定壳体。在支架上配置多数个可调整平台，并且在这些可调整平台中则配置了一影像撷取单元。此影像撷取单元对焦于广角度反射面镜，以撷取一全景影像，并且影像撷取单元可以借由调整平台而具有多数个自由度的移动，以调整对全景影像的视野区域。

Description

全景取像装置及方法

技术领域

本发明是有关于一种全景取像技术，且特别是有关于一种利用多个自由度来调整视野区域的全景取像技术。

背景技术

全景取像系统具有超广视野范围的优点，因此常见于保全件事件或机器人视觉领域中。然而，传统的全景取像系统对于局部区域或特定物体影像的分辨率较差，无法单独使用于影像质量要求较高的应用场合。

目前常见的广角取像及特定影像区域变焦方式有许多种：

1.利用可动式反射面镜搭配摄影机进行广角影像撷取，以及特定目标影像的放大。然而，此方法并无法实时获得各方位的影像信息。

2.采用凸面反射镜搭配另一平面镜进行二次反射取得广角影像。但是此方法容易导致视野受限，并且二次反射容易造成影像变形与输入光亮不足等影像质量问题。

3.采用数字变焦方式将目标区域的影像进行放大或压缩后输出。但是数字变焦放大容易导致运算量增加，因此影像变形与失真率较高。尤其在辨识追踪的应用上，容易产生误判。

从以上可知，在传统的技术中，并没有一个能够有效地解决广角影像撷取以及特定目标影像放大的要求。

发明内容

因此，本发明提供一种全景取像装置与方法，可以有效地进行广角取像，并且可以清晰地取得特定的目标影像。

本发明提供一种全景取像装置，包括一广角度反射面镜和一支架。其中，支架可以用来固定广角度反射面镜，并且在支架上配置多数个可调整平台。另外，在这些可调整平台中则配置了一影像撷取单元。此影像撷取单元对焦于广角度反射面镜中所呈现的影像，以撷取一全景影像，并且影像撷取单元可以借由调整平台而具有多数个自由度的移动，以调整对全景影像的视野区域。

在本发明的一个实施例中，在影像撷取单元还配置一光学聚焦透镜上，其用来调整全景影像的清晰度。

另外，本发明所提供的全景取像装置还可以包括一滑轨，其延伸方向朝向广角度反射面镜。而在滑轨上，配置有一高度调整平台，其用来使影像撷取装置在滑轨上滑动，以调整影像撷取单元与广角度反射面镜之间的距离。

从另一角度来看，本发明提供一种全景取像方法，包括撷取一全景影像，并且提供多数个自由度来调整对全景影像的视野区域。

本发明另外也提供一种全景取像方法，包括撷取一全景影像，并且检测在全景影像中是否出现一目标物。当在全景影像中检测到有目标物时，则利用多数个自由度来调整对全景影像的视野，以追踪目标物。

由于本发明提供了多个自由度使影像撷取单元能够调整对全景影像的影像视野，因此本发明可以有效地撷取广角影像，并且可以清晰地取得特定的目标影像。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1所示为依照本发明的一优选实施例的一种全景取像装置的结构图。

图2所示为依照本发明的一优选实施例的一种支架与可调整平台的结构图。

图3所示为依照本发明的一优选实施例的一种滑轨与高度调整平台的结构图。

图4所示为依照本发明的一优选实施例的一种撷取全景影像的原理示意图。

图5所示为依照本发明的一优选实施例的一种全景取像方法的步骤流程图。

图6所示为依照本发明的一优选实施例的一种影像撷取单元追踪目标物的作动示意图。

主要组件符号说明

100：全景取像装置

102：底座

104：支架

106：壳体

108、404：广角度反射面镜

112、114：可调整平台

116：光学聚焦单元

118：滑轨

120：高度调整平台

202、204、302：驱动单元

212、214、216、304：固定架

220、402：影像撷取单元

406、602：焦点

412：入射线

414：切线反射面

418：反射线

S501、S503、S505、S507、S509：全景取像方法的步骤流程

OB：目标物

OB’：目标物虚像

具体实施方式

以下会对各针对附图有详细的说明。而在每个附图中，具有相同或类似编号的构件，则具有相同的功能，而以下叙述中将不会特别强调。

图1所示为依照本发明的一优选实施例的一种全景取像装置的结构图。请参照图1，本发明所提供的全景取像装置100，可以包括底座102、支架104和壳体106广角度反射面镜108。其中，支架104可以立于底座102上，而广角度反射面镜108可以由支架104所固定。

在本实施例中，广角度反射面镜108可以是凸面镜或是圆椎状的反射面镜。而在支架104上，配置多数个可调整平台，例如112和114。另外，在调整平台112和114中，还配置一影像撷取单元(如图2的影像撷取单元220)，例如电耦合装置(CCD)摄影机，其对焦于广角度反射面镜108，以撷取一全景影像。

在另外一些选择实施例中，全景取像装置100还可以包括一壳体106，其配置于底座102上，并且由支架104所固定。而广角度反射面镜108可以配置于壳体106的顶端。

图2所示为依照本发明的一优选实施例的一种支架与可调整平台的结构图。请参照图2，在本实施例中，调整平台112和114，分别包括驱动单元202和204，以及固定架212、214和216。其中，影像撷取单元220则配置在固定架212、214和216之间。

在本实施例中，驱动单元202和204可以是步进电机，其可以分别控制影像撷取单元220以X轴为轴心旋转一角度，或是以Y轴为轴心旋转一角度，以调整影像撷取单元220所撷取的全景影像的视野区域。在本发明的实施例中，X轴的延伸方向与Y轴的延伸方向二者互相垂直。

请继续参照图1，全景取像装置100还包括光学聚焦单元116，用来调整影像撷取单元所撷取的全景影像的清晰度。在此领域具有通常知识者应当可知，虽然在图中并未示出出来，然而在光学聚焦单元116内，还配置了多片光学镜片，其用来调整影像撷取单元的焦距。

另外，在全景取像装置100中，还可以配置一滑轨118，其延伸方向是朝着广角度反射面镜。另外，在滑轨118上还配置有一高度调整平台120。

图3所示为依照本发明的一优选实施例的一种滑轨与高度调整平台的结构图。请参照图3，高度调整平台120包括驱动单元302和固定架304。其中，驱动单元302也包括一步进电机，其可以驱动固定架304带动影像撷取单元220在滑轨118上平移，以调整影像撷取单元220与广角度反射面镜之间的距离。其中，滑轨118的延伸方向，可以与图2中X与Y轴的延伸方向互相垂直。借此，本发明提供了三度空间的自由度来调整影像撷取单元220。

图4所示为依照本发明的一优选实施例的一种撷取全景影像的原理示意图，而图5则所示为依照本发明的一优选实施例的一种全景取像方法的步骤流程图。请合并参照图4和图5，本发明所提供的全景取像的原理如下：影像撷取单元402可以聚焦于广角度反射面镜404上，以如步骤S501所述，撷取一全景影像。其中，406为影像撷取单元402在广角度反射面镜404上的焦点。

接着，如步骤S503所述，检测有无目标物。在本实施例中，目标物的条件可以是一移动的物体，或是移动的速度需要达到一默认值以上的物体。在本发明中，若是没有发现目标物(也就是步骤S503所标示的“否”)，则可以重复执行步骤S501。

相对地，当一目标物OB出现时，会经由入射线414而在广角度反射面镜404中呈现一虚像OB’，并且影像撷取单元402会经由反射线418，而从反射面镜404中检测到目标物OB。其中，414为一切线反射面。当影像撷取单元402从广角度反射面镜404中检测到目标物OB时(也就是步骤S503所标示的“是”)，则在本发明的实施例中，可以进行步骤S505，就是判断是否对目标物OB进行动态追踪。若是不欲对目标物OB进行动态追踪(也就是步骤S505所标示的“否”)，则重复S501等步骤。

当本发明判断需要追踪目标物OB时，则如步骤S507所述，利用多个自由度来调整影像撷取单元402所撷取的全景影像的视野区域。图6所示为依照本发明的一优选实施例的一种影像撷取单元追踪目标物的作动示意图。请合并参照图5和图6，当影像撷取单元402检测到目标物OB时，可以利用上述图1的全景取像装置100进行旋转或平移，以将焦点由原来的406移至602，而动态追踪目标物OB。另外，在优选的实施例中，影像撷取单元402还可以借由图1中的光学聚焦单元，而进行步骤S509，就是调整全景影像的清晰度。

虽然上述提供了一种全景取像的步骤流程，然而在此领域具有通常知识者应当可知，图5中的步骤S505依照不同的需求，是可以被省略的。也就是说，影像撷取单元402可以被设定成当发现目标物时，则直接进行步骤S507，以对目标物进行动态追踪。

综上所述，由于本发明对影像撷取单元提供了三度空间的自由度，使得影像撷取单元能够任意调整对全景影像的视野区域。因此，本发明能够有效地撷取全景影像，并对任一目标物进行动态追踪。

虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种全景取像装置，包括：

一广角度反射面镜；

一支架，用以固定该广角度反射面镜；

多数个可调整平台，配置于该支架上；以及

一影像撷取单元，配置于该些可调整平台，并对焦于该广角度反射面镜来撷取一全景影像，且该影像撷取单元借由该些调整平台而具有多数个自由度的移动，以调整对该全景影像的视野区域。

2.根据权利要求1所述的全景取像装置，还包括一光学聚焦单元，配置于该影像撷取单元上，用以调整该全景影像的清晰度。

3.根据权利要求1所述的全景取像装置，还包括一底座，用以固定并承受该支架和该壳体。

4.根据权利要求1所述的全景取像装置，其中该些可调整平台包括：

一第一调整平台，用以将该影像撷取单元以一第一方向为轴旋转；以及

一第二调整平台，用以将该影像撷取单元以一第二方向为轴旋转。

5.根据权利要求4所述的全景取像装置，还包括：

一滑轨，其延伸方向朝向该广角度反射面镜；

一高度调整平台，配置在该滑轨上，用以使该影像撷取单元在该滑轨上移动，以调整该影像撷取单元与该广角度反射面镜之间的距离。

6.根据权利要求5所述的全景取像装置，其中该第一方向、该第二方向和该滑轨的延伸方向彼此互相垂直。

7.根据权利要求4所述的全景取像装置，其中至少一调整平台包括：

一固定架，用以固定该影像撷取单元；以及

一驱动单元，用以控制该影像撷取单元旋转或平移，以调整该全景影像的视野区域。

8.根据权利要求7所述的全景取像装置，其中该驱动单元包括一步进电机。

9.根据权利要求1所述的全景取像装置，其中该影像撷取单元为一电耦合装置(CCD)摄影机。

10.根据权利要求1所述的全景取像装置，其中该广角度反射面镜为一凸面镜和一圆椎状反射面镜二者其中之一。

11.一种全景取像方法，包括下列步骤：

撷取一全景影像；以及

提供多数个自由度来调整对该全景影像的视野区域。

12.根据权利要求11所述的全景取像方法，还包括借由调整该全景影像的焦点，来调整一影像清晰度。

13.根据权利要求11所述的全景取像方法，其中该些自由度包括：

以一第一方向为轴旋转的角度；

以一第二方向为轴旋转的角度；以及

朝一第三方向平移的距离。

14.根据权利要求13所述的全景取像方法，其中该第一方向、该第二方向与该第三方向彼此互相垂直。

15.一种全景取像方法，包括下列步骤；

撷取一全景影像；

检测在该全景影像中是否出现一目标物；以及

当检测到该目标物时，则利用多数个自由度来调整对该全景影像的视野，以追踪该目标物。

16.根据权利要求15所述的全景取像方法，还包括将聚焦在该目标物上来调整一影像清晰度。

17.根据权利要求15所述的全景取像方法，其中该目标物的选择为一移动物体。

18.根据权利要求15所述的全景取像方法，其中该目标物的选择为移动速度超过一默认值的一移动物体。

19.根据权利要求15所述的全景取像方法，其中该些自由度包括：

以一第一方向为轴旋转的角度；

以一第二方向为轴旋转的角度；以及

朝一第三方向平移的距离。

20.根据权利要求19所述的全景取像方法，其中该第一方向、该第二方向与该第三方向彼此互相垂直。