CN101487970A - 一种镜像立体摄像设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种镜像立体摄像设备及方法，属于图像处理领域。所述方法包括：入射光从所述左第一透镜进入，通过所述左反光镜和所述左三棱镜反光后进入所述图像获取装置；所述入射光从所述左第二透镜进入，通过所述左三棱镜进入所述图像获取装置；同时，所述入射光从所述右第一透镜进入，通过所述右反光镜和所述右三棱镜反光后进入所述图像获取装置；所述入射光从所述右第二透镜进入，通过所述右三棱镜进入所述图像获取装置；所述图像获取装置对采集到的所述入射光进行处理，得到三维空间的距离。所述设备包括：左/右第二透镜，至少一个左反射模块，至少一个右反射模块和图像获取装置。本发明实施例能够同时能够测量远距和近距。

Description

一种镜像立体摄像设备及方法

技术领域

本发明涉及图像处理领域，特别涉及一种镜像立体摄像设备及方法。

背景技术

当今社会，汽车已成为一种必不可少的交通工具。人们在享受汽车带来的方便和快捷的同时，汽车交通事故也已成为日益严峻的全球性社会问题。车载环境感知系统利用各种传感器对车辆自身、周围环境及驾驶员状态等信息进行探测，通过与预先设定的标准进行比较，判别车辆是否处于危险状态及危险程度，必要时能够通过声、光等方式向驾驶员进行预警。

现有技术中车载立体环境感知的摄像机系统主要用双目立体摄像头测量三维空间坐标，障碍物位置等信息。最简单和常用的双目立体摄像头系统结构图如图1所示，由两台光轴相互平行，摄像面在同一平面的摄像头构成。三维空间任意一点P(X，Y，Z)，在左右摄像头的投影平面位置为xl和xr。根据三角测量原理，左右投影坐标的差异，即视差，同三维空间的距离Z成如下关系。

$\mathrm{\Δ}=x_l-x_r=f\frac{b}{Z}$

其中f为摄像头的焦距，b是两个摄像头的光学中心的间距，也称基线长。

因为f和b是已知量或者可以通过校正得到，因此只要从左右图像中找到对应点的位置，就可以通过计算视差来得到三维空间的距离Z。

现有技术中还有一种L型三眼立体摄像头进行车辆行走环境监测的技术。该技术根据探索对应点的匹配过程中需要有足够的特征信息(比如水平或垂直边缘)这一原理，通过左右的两台摄像头获得垂直方向的特征点的立体信息，通过上下的两台摄像头获得水平方向的立体信息，然后综合两组立体信息得到最后结果。该技术可以避免水平立体摄像头系统对水平特征信息(比如车辆的顶部或底部)的不敏感性。

在对上述现有技术进行分析后，发明人发现：

现有技术一中由于安装的需要，车载双目立体摄像头的摄像头焦距和基线长是固定的，也就是视差和三维空间的距离Z的关系是固定的，因此无法同时满足同时进行远方测距(如高速行驶中前方100到200米车辆检测)和近距检测(比如前方2米的障碍物检测)的需要；

现有技术二中虽然可以避免水平立体摄像头系统对水平特征信息(比如车辆的顶部或底部)的不敏感性，但L型的配置方案通常无法装配到车辆的前端或顶部，而且现有技术二无法解决同时进行远距和近距测量的问题。

发明内容

为了能够同时进行远距和近距的测量，本发明实施例提供了一种镜像立体摄像设备及方法。所述技术方案如下：

一种镜像立体摄像设备，所述设备包括：左第二透镜，右第二透镜，至少一个左反射模块，至少一个右反射模块和图像获取装置；所述左反射模块包括：左第一透镜，左反光镜和左三棱镜；所述右反射模块包括：右第一透镜，右反光镜和右三棱镜；

所述左第一透镜和所述右第一透镜相距预设距离，所述左第二透镜和所述右第二透镜相距预设距离，所述左反光镜位于所述左第一透镜下方，所述右反光镜位于所述右第一透镜下方，所述左三棱镜位于所述左第二透镜下方，所述右三棱镜位于所述右第二透镜下方；

入射光从所述左第一透镜进入，通过位于所述左第一透镜下方的所述左反光镜反光后，到达所述左三棱镜，然后经所述左三棱镜反射后进入所述图像获取装置；所述入射光从所述左第二透镜进入，通过位于所述左第二透镜下方的所述左三棱镜反光后，进入所述图像获取装置；

同时，所述入射光从所述右第一透镜进入，通过位于所述右第一透镜下方的所述右反光镜反光后，到达所述右三棱镜，然后经所述右三棱镜反射后进入所述图像获取装置；所述入射光从所述右第二透镜进入，通过位于所述右第二透镜下方的所述右三棱镜反光后，进入所述图像获取装置；

所述图像获取装置，用于对采集到的所述入射光进行处理，得到三维空间的距离。

其中，所述左第一透镜和所述右第一透镜相同；所述左第二透镜和所述右第二透镜相同；所述左反光镜和所述右反光镜相同；所述左三棱镜和所述右三棱镜相同。

其中，所述左第一透镜和所述左第二透镜采用不同波长透过的结构。

其中，所述图像获取装置为1个或2个。

其中，所述图像获取装置包括：

分解模块，用于对采集到的所述入射光进行分解，得到2(N+1)幅图像，所述2(N+1)幅图像是从所述图像获取装置虚拟出的2(N+1)个虚拟图像获取装置获取的，所述所述N为所述左反射模块的个数，且N≥1；

查找模块，用于对所述分解模块得到的2(N+1)幅图像中第一图像的每一个像素点，在与得到所述第一图像的第一虚拟图像获取装置基线距离最短的第二虚拟图像获取装置获取的第二图像中，寻找对应点；

预测模块，用于根据所述查找模块得到的对应点，预测所述像素点在其他虚拟图像获取装置获取的图像中的位置；

探索模块，用于根据所述预测模块预测的位置，在所述其他虚拟图像获取装置获取的图像中探索所述像素点的对应点；

计算模块，用于计算所述像素点在各虚拟图像获取装置获取的图像中的对应点之间的视差，根据所述视差得到三维空间距离。

其中，所述图像获取装置还包括：

校正模块，用于对采集的图像进行校正。

其中，所述计算模块具体用于，计算基线距离最长的两个虚拟图像获取装置获取的相同图像的像素点的对应点之间的视差，根据所述视差得到三维空间的距离。

其中，所述计算模块，具体用于根据所述像素点的对应点的灰度匹配值进行线形平均，得到平均视差，根据所述平均视差得到三维空间距离。

其中，通过调节所述左反光镜和右反光镜之间的距离，来调节基线长度。

一种利用上述的镜像立体摄像设备的镜像立体摄像方法，所述方法包括：

入射光从所述左第一透镜进入，通过所述左反光镜和所述左三棱镜反光后进入所述图像获取装置；所述入射光从所述左第二透镜进入，通过所述左三棱镜进入所述图像获取装置；

同时，所述入射光从所述右第一透镜进入，通过所述右反光镜和所述右三棱镜反光后进入所述图像获取装置；所述入射光从所述右第二透镜进入，通过所述右三棱镜进入所述图像获取装置；

所述图像获取装置对采集到的所述入射光进行处理，得到三维空间的距离。

其中，所述图像获取装置对采集到的所述入射光进行处理，得到三维空间的距离，具体包括：

对采集到的所述入射光进行分解，得到2(N+1)幅图像，所述2(N+1)幅图像是从所述图像获取装置虚拟出的2(N+1)个虚拟图像获取装置获取的，所述N≥1；

对所述2(N+1)幅图像中的第一图像中的每一个像素点，在与得到所述第一图像的第一虚拟图像获取装置基线距离最短的第二虚拟图像获取装置获取的第二图像中，寻找对应点；

根据所述对应点，预测所述像素点在其他虚拟图像获取装置获取的图像中的位置；

根据所述预测的位置，在所述其他虚拟图像获取装置获取的图像中探索所述像素点的对应点；

计算所述像素点在各虚拟图像获取装置获取的图像中的对应点之间的视差，根据所述视差得到三维空间的距离。

其中，对采集到的所述入射光进行分解之前，所述方法还包括：

对采集的图像进行校正。

其中，计算所述像素点在各虚拟图像获取装置获取的图像中的对应点之间的视差，根据所述视差得到三维空间的距离，具体包括：

计算基线距离最长的两个虚拟图像获取装置获取的图像中像素点的对应点之间的视差，根据所述视差得到三维空间的距离。

其中，计算所述像素点在各虚拟图像获取装置获取的图像中的对应点之间的视差，根据所述视差得到三维空间的距离，具体包括：

根据所述像素点的对应点的灰度匹配值进行线形平均，得到平均视差，根据所述平均视差得到三维空间的距离。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：通过利用反光镜和三棱镜，扩展基线长度，能够同时测量远距和近距。

附图说明

图1是现有技术中双目立体摄像头系统结构示意图；

图2是本发明实施例1提供的一种镜像立体摄像设备结构示意图；

图3是本发明实施例1提供的另一种镜像立体摄像设备结构示意图；

图4是本发明实施例1提供的虚拟出的图像获取设备示意图；

图5是本发明实施例1提供的对应点的寻找示意图；

图6是本发明实施例1提供的现有技术和本发明测量视野范围对比示意图；

图7是本发明实施例2提供的镜像立体摄像方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

参见图2，本发明实施例提供了一种镜像立体摄像设备，该设备包括：

左第二透镜202，右第二透镜204，至少一个左反射模块21，至少一个右反射模块22和图像获取装置209；左反射模块21包括：左第一透镜201，左反光镜205和左三棱镜207；右反射模块22包括：右第一透镜203，右反光镜206和右三棱镜208；

左第一透镜201和右第一透镜203相距预设距离，左第二透镜202和右第二透镜204相距预设距离，205左反光镜位于左第一透镜201下方，右反光镜206位于右第一透镜203下方，左三棱镜207位于左第二透镜202下方，右三棱镜208位于右第二透镜204下方；

入射光从左第一透镜201进入，通过位于左第一透镜201下方的左反光镜205反光后，到达左三棱镜207，然后经左三棱镜207反射后到达图像获取装置209；上述入射光从左第二透镜202进入，通过位于左第二透镜202下方的左三棱镜207反光后，到达图像获取装置209；

同时，入射光从右第一透镜203进入，通过位于右第一透镜203下方的右反光镜206反光后，到达右三棱镜208，然后经右三棱镜208反射后到达图像获取装置209；入射光从右第二透镜204进入，通过位于右第二透镜204下方的右三棱镜208反光后，到达图像获取装置209；

图像获取装置209，用于对采集到的入射光进行处理，得到三维空间的距离。

当左反射模块21和有反射模块22各为一个时，入射光进入图像获取装置209有4条光路：通过左反射模块21的入射光为一路，通过左第二透镜202和左三棱镜207的入射光为一路，通过右反射模块22的入射光为一路，通过右第二透镜204和右三棱镜208的入射光为一路，参见图2，最外边的左右对称的两条光路可以称为第一光通道，最内的左右对称的两条光路可以称为第二光通道，每个光通道有一种基线长度，则当左反射模块21和有反射模块22各为一个时，该镜像立体摄像设备就有两个光通道，即两种基线长度。

当左反射模块21和有反射模块22各为两个时，该镜像立体摄像设备结构如图3，入射光进入图像获取装置209有6条光路：分别通过两个左反射模块21的入射光为两路，通过左第二透镜202和左三棱镜207的入射光为一路，分别通过右反射模块22的入射光为两路，通过右第二透镜204和右三棱镜208的入射光为一路，最外边左右对称的两条光路可以称为第一光通道，中间的两条光路可以称为第二光通道，最内的左右对称的两条光路可以称为第三光通道，则当左反射模块21和有反射模块22各为两个时，该镜像立体摄像设备就有三个光通道，既三种基线长度；以此类推，可以推出当左反射模块21和右反射模块22各为N个时，入射光进入图像获取装置209有2(N+1)条光路，即N+1个光通道，也即N+1种基线长度。

其中，入射光是空间同一点发出的光线，只是通过不同的光路进行该装置。

其中，左第一透镜201和右第一透镜203相同；左第二透镜202和右第二透镜204相同；左反光镜205和右反光镜206相同；左三棱镜207和右三棱镜208相同。

其中，左第一透镜201和左第二透镜202采用不同波长透过的结构；

例如，第一透镜和第二透镜采用不同波长透过的镀膜结构；左第一透镜201可以是透过波长在700nm以上的红色透镜，左第二透镜202可以是透过波长在540nm以下的绿色透镜。

其中，左三棱镜207和右三棱镜208是单面反射的，例如，图2中，从左反光镜205反射后的光到达左三棱镜207的斜面时，被左三棱镜207全部反射进图像获取装置209，而进入左第二透镜202的光到达左三棱镜207时，直接穿透左三棱镜207进入图像获取装置。

其中，图像获取装置209可以是两个，也可以是一个。

其中，通过调节左反光镜205和右反光镜206之间的距离，来调节基线长度。

其中，图像获取装置209包括：

分解模块，用于对采集到的入射光进行分解，得到从2(N+1)个虚拟图像获取装置获取的相同的2(N+1)幅图像，N≥1；

具体的，有多少条光路，就可以从图像获取装置虚拟出多少个虚拟图像获取装置。

查找模块，用于对分解模块得到的2(N+1)幅图像中第一图像中的每一个像素，在与得到第一图像的第一虚拟图像获取装置基线距离最短的第二虚拟图像获取装置获取的第二图像中，寻找对应点；

具体的，本发明实施例假设该设备中左反射模块21和右反射模块22都只有一个，即入射光进行图像获取装置209有4条光路，则图像获取装置209对采集到的原始图像数据进行分解后，得到从四个位置获取的相同图像，该四幅图像为从图像获装置209虚拟出的四台光轴平行的虚拟图像获取装置获取的，参见图4，设该四台虚拟图像获取装置分为1，2，3和4。参见图5，设三维空间点P在图像I1中的像素点为(xl，yl)，虚拟图像获取装置1和图像获取装置2之间的基线距离小于预设阈值，则在虚拟图像获取装置2获取的图像I2中的同一纵坐标yl的像素行中，从xl开始向左寻找对应点。通常为达到实时处理的目的，对应点搜索会限制在一定像素范围之内(比如说N个像素)，即在I2的(xl-N，yl)到(xl，yl)像素范围之内通过灰度匹配等方法寻找最合适的对应点，这里假定I2中的像素点(xl-d，yl)为与I1中的像素点(xl，yl)对应的对应点。

预测模块，用于根据查找模块得到的对应点，预测该像素点在其他虚拟图像获取装置获取的相同图像中的位置；

例如，预设虚拟图像获取装置1获取的图像I1的像素点(xl，yl)在虚拟图像获取装置3中获取的图像I3中的位置为(xr，yl)，根据三角测量原理，xr应满足以下条件：

$Z=f\frac{b_{12}}{x_l-(x_l-d)}=f\frac{b_{12}}{d}=f\frac{b_{13}}{x_l-x_r}$

即可以根据I1和I2之间对应点的视差来计算I1和I3之间对应点的视差。为简单说明，假设三台图像获取装置之间的间距相等，b12＝b23，也就是说b13＝b12*2。那么上式就可以转换为：

x_l-x_r＝2^*d

即I1和I3之间对应点的视差是I1和I2之间对应点的视差的2倍。因此可以预测像素点(xl，yl)在图像I3中对应点的位置应该在(xl-2*d，yl)附近，通过在第三台图像获取装置获取的相同图像中，预测与I1图像中像素点(xl，yl)的对应点位置，可以极大地减低对应点探索的计算量。

探索模块，用于根据预测模块预测的位置，在其他虚拟图像获取装置获取的相同图像中探索该像素点的对应点；

预测像素点(xl，yl)在图像I3中对应点的位置在(xl-2*d，yl)附近，因此，在I3中探索像素点(xl，yl)的对应点时，就可以在(xl-2*d，yl)附近进行探索，极大地降低了对应点探索的计算量。其中，在预测点附近进行探索，寻找对应点是现有技术，此处不在赘述。

计算模块，用于计算该像素点在各虚拟图像获取装置获取的相同图像中的对应点之间的视差，根据视差得到三维空间距离。

例如，根据三角测量原理，左右投影坐标的视差同三维空间的距离Z的关系如下：

$\mathrm{\Δ}=x_l-x_r=f\frac{b}{Z}---\left(1\right)$

其中，Δ表示视差，f为摄像头的焦距，b是基线，因此得到了视差，就可以通过式(1)得到三维空间的距离Z。

如果四台虚拟图像获取装置相邻之间的基线都一样长，而同样基线长度的双目立体摄像的检测范围是 $f\frac{b}{N}\≤Z\≤\mathrm{fbM},$ 而镜像立体摄像的检测范围为： $f\frac{b}{N}\≤Z\≤4\mathrm{bM}$ 在保持近距有效范围的同时，增大了4倍的有效测量距离。

其中，各个虚拟图像获取装置之间的基线长也可以不相同，可以通过调节左反光镜205和右反光镜206之间的距离来调节基线长度，因为左右两边的透镜、反光镜和三棱镜是对称的，所以各个虚拟图像获取装置的镜头也可以视为采用同一焦距的镜头。

同样，如果整体基线长不变，那么镜像立体摄像设备可以在保持远距测量距离的同时，在近距增大1倍的有效范围。参见图6，图6(a)中A为双目立体摄像所测量的范围，图6(b)中A+B+C+D+E是本发明实施例提供的镜像立体摄像所测量的范围，从图6中可以明显看出A+B+C+D+E远远大于A，即镜像立体摄像所测量的范围远远大于双目立体摄像所测量的范围。

其中，该图像获取装置209还包括：

校正模块，用于对采集的图像进行校正。

其中，计算模块，具体用于计算基线距离最长的两个虚拟图像获取装置获取的相同图像的像素点的对应点之间的视差，根据该视差得到三维空间的距离。

继续上述的例子，虚拟图像获取装置1和虚拟图像获取装置4的基线距离最长，则计算虚拟图像获取装置1和4获取的相同图像的像素点的对应点之间的视差，根据该视差得到三维空间的距离。

或者，计算模块，具体用于根据该像素点的对应点的灰度匹配值进行线形平均，得到平均视差，该平均视差检测精度将远远大于传统双目立体摄像的精度，根据该平均视差得到立体图像。

本发明实施例的有益效果是：通过利用反光镜和三棱镜，扩展基线长度，减少了图像获取装置数量，降低了立体摄像的成本，增大了有效测量距离，达到同时能够测量远距和近距，也增大了立体摄像头系统的视野范围；而且可以通过调整反光镜的间距，达到调节基线长度的功能；通过用对应点的灰度匹配值为尺度的线性平均值，提高了立体摄像的视差检测精度；通过对对应点进行预测，提高的对应点探索速度；而且双目立体摄像结构中由于遮挡而无法检测的区域，本发明实施例通过长短不同基线的图像获取装置组进行相互参照，从而极大地减低了因为遮挡或杂音带来的误差。

实施例2

参见图7，本发明实施例提供了一种利用实施例1提供的镜像立体摄像设备的镜像立体摄像方法，该方法包括：

701：入射光从左第一透镜进入，通过左反光镜和左三棱镜反光后进入图像获取装置；入射光从左第二透镜进入，通过左三棱镜进入图像获取装置；

其中，第一透镜和第二透镜采用不同波长透过的结构；

例如，第一透镜和第二透镜采用不同波长透过的镀膜结构；第一透镜可以是透过波长在700nm以上的红色透镜，第二透镜可以是透过波长在540nm以下的绿色透镜。

702：与701同时，入射光从右第一透镜进入，通过右反光镜和右三棱镜反光后进入图像获取装置；入射光从右第二透镜进入，通过右三棱镜进入图像获取装置；

703：图像获取装置对采集到的入射光进行处理，得到三维空间的距离。

其中，图像获取装置可以是两个，也可以是一个。

其中，图像获取装置对采集到的入射光进行处理，得到三维空间的距离，具体包括：

801：对采集到的入射光进行分解，得到从2(N+1)个虚拟图像获取装置获取的相同的2(N+1)幅图像，N≥1；

802：对第一图像中的每一个像素，在与得到第一图像的第一虚拟图像获取装置基线距离最短的第二虚拟图像获取装置获取的第二图像中，寻找对应点；

具体的，本发明实施例假设该设备中左反射模块21和右反射模块22都只有一个，即入射光进行图像获取装置209有4条光路，则图像获取装置209对采集到的原始图像数据进行分解后，得到从四个位置获取的相同图像，该四幅图像为从图像获装置209虚拟出的四台光轴平行的虚拟图像获取装置获取的，参见图4，设该四台虚拟图像获取装置分为1，2，3和4。参见图5，设三维空间点P在图像I1中的像素点为(xl，yl)，虚拟图像获取装置1和图像获取装置2之间的基线距离小于预设阈值，则在虚拟图像获取装置2获取的图像I2中的同一纵坐标yl的像素行中，从xl开始向左寻找对应点。通常为达到实时处理的目的，对应点搜索会限制在一定像素范围之内(比如说N个像素)，即在I2的(xl-N，yl)到(xl，yl)像素范围之内通过灰度匹配等方法寻找最合适的对应点，这里假定I2中的像素点(xl-d，yl)为与I1中的像素点(xl，yl)对应的对应点。

803：根据得到的该对应点，预测该像素点在其他虚拟图像获取装置获取的相同图像中的位置；

例如，预设虚拟图像获取装置1获取的图像I1的像素点(xl，yl)在虚拟图像获取装置3中获取的图像I3中的位置为(xr，yl)，根据三角测量原理，xr应满足以下条件：

$Z=f\frac{b_{12}}{x_l-(x_l-d)}=f\frac{b_{12}}{d}=f\frac{b_{13}}{x_l-x_r}$

即可以根据I1和I2之间对应点的视差来计算I1和I3之间对应点的视差。为简单说明，假设三台图像获取装置之间的间距相等，b12＝b23，也就是说b13＝b12*2。那么上式就可以转换为：

x_l-x_r＝2*d

即I1和I3之间对应点的视差是I1和I2之间对应点的视差的2倍。因此可以预测像素点(xl，yl)在图像I3中对应点的位置应该在(xl-2*d，yl)附近，通过在第三台图像获取装置获取的相同图像中，预测与I1图像中像素点(xl，yl)的对应点位置，可以极大地减低对应点探索的计算量。

804：根据预测的位置，在其他虚拟图像获取装置获取的相同图像中探索该像素点的对应点；

预测像素点(xl，yl)在图像I3中对应点的位置在(xl-2*d，yl)附近，因此，在I3中探索像素点(xl，yl)的对应点时，就可以在(xl-2*d，yl)附近进行探索，极大地降低了对应点探索的计算量。其中，在预测点附近进行探索，寻找对应点是现有技术，此处不在赘述。

805：计算该像素点在各虚拟图像获取装置获取的相同图像中的对应点之间的视差，根据视差得到三维空间的距离。

例如，根据三角测量原理，左右投影坐标的视差同三维空间的距离Z的关系如下：

$\mathrm{\Δ}=x_l-x_r=f\frac{b}{Z}---\left(2\right)$

其中，Δ表示视差，f为摄像头的焦距，b是基线，因此得到了视差，就可以通过式(2)得到三维空间的距离Z。

如果四台虚拟图像获取装置相邻之间的基线都一样长，而同样基线长度的双目立体摄像的检测范围是 $f\frac{b}{N}\≤Z\≤\mathrm{fbM},$ 而镜像立体摄像的检测范围为： $f\frac{b}{N}\≤Z\≤4\mathrm{bM}$ 在保持近距有效范围的同时，增大了4倍的有效测量距离。

其中，各个虚拟图像获取装置之间的基线长也可以不相同，可以通过调节左反光镜205和右反光镜206之间的距离来调节基线长度，因为左右两边的透镜、反光镜和三棱镜是对称的，所以各个虚拟图像获取装置的镜头也可以视为采用同一焦距的镜头。

同样，如果整体基线长不变，那么镜像立体摄像设备可以在保持远距测量距离的同时，在近距增大1倍的有效范围。参见图6，图6(a)中A为双目立体摄像所测量的范围，图6(b)中A+B+C+D+E是本发明实施例提供的镜像立体摄像所测量的范围，从图6中可以明显看出A+B+C+D+E远远大于A，即镜像立体摄像所测量的范围远远大于双目立体摄像所测量的范围。

其中，对采集到的入射光进行分解之前，该方法还包括：

对采集的图像进行校正。

其中，计算该像素点在各虚拟图像获取装置获取的图像中的对应点之间的视差，根据视差得到三维空间的距离，具体包括：

计算基线距离最长的两个虚拟图像获取装置获取的图像的像素点的对应点之间的视差，根据该视差得到三维空间的距离。

或者，计算该像素点在各虚拟图像获取装置获取的图像中的对应点之间的视差，根据视差得到三维空间的距离，具体包括：

根据该像素点的对应点的灰度匹配值进行线形平均，得到平均视差，该平均视差检测精度将远远大于传统双目立体摄像的精度，根据该平均视差得到三维空间的距离。

本发明实施例的有益效果是：通过利用反光镜和三棱镜，扩展基线长度，减少了图像获取装置数量，降低了立体摄像的成本，增大了有效测量距离，达到同时能够测量远距和近距，也增大了立体摄像头系统的视野范围；而且可以通过调整反光镜的间距，达到调节基线长度的功能；通过用对应点的灰度匹配值为尺度的线性平均值，提高了立体摄像的视差检测精度；通过对对应点进行预测，提高的对应点探索速度；而且双目立体摄像方法中由于遮挡而无法检测的区域，本发明实施例通过长短不同基线的图像获取装置组进行相互参照，从而极大地减低了因为遮挡或杂音带来的误差。

本发明实施例可以利用软件实现，相应的软件程序可以存储在可读取的存储介质中，例如，计算机的硬盘、缓存或光盘中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种镜像立体摄像设备，其特征在于，所述设备包括：左第二透镜，右第二透镜，至少一个左反射模块，至少一个右反射模块和图像获取装置；所述左反射模块和右反射模块个数相等；所述左反射模块包括：左第一透镜，左反光镜和左三棱镜；所述右反射模块包括：右第一透镜，右反光镜和右三棱镜；

所述左第一透镜和所述右第一透镜相距预设距离，所述左第二透镜和所述右第二透镜相距预设距离，所述左反光镜位于所述左第一透镜下方，所述右反光镜位于所述右第一透镜下方，所述左三棱镜位于所述左第二透镜下方，所述右三棱镜位于所述右第二透镜下方；

入射光从所述左第一透镜进入，通过位于所述左第一透镜下方的所述左反光镜反光后，到达所述左三棱镜，然后经所述左三棱镜反射后进入所述图像获取装置；所述入射光从所述左第二透镜进入，通过位于所述左第二透镜下方的所述左三棱镜反光后，进入所述图像获取装置；

同时，所述入射光从所述右第一透镜进入，通过位于所述右第一透镜下方的所述右反光镜反光后，到达所述右三棱镜，然后经所述右三棱镜反射后进入所述图像获取装置；所述入射光从所述右第二透镜进入，通过位于所述右第二透镜下方的所述右三棱镜反光后，进入所述图像获取装置；

所述图像获取装置，用于对采集到的所述入射光进行处理，得到三维空间的距离。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述左第一透镜和所述右第一透镜相同；所述左第二透镜和所述右第二透镜相同；所述左反光镜和所述右反光镜相同；所述左三棱镜和所述右三棱镜相同。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述左第一透镜和所述左第二透镜采用不同波长透过的结构。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述图像获取装置为1个或2个。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述图像获取装置包括：

分解模块，用于对采集到的所述入射光进行分解，得到2(N+1)幅图像，所述2(N+1)幅图像是从所述图像获取装置虚拟出的2(N+1)个虚拟图像获取装置获取的，所述N为所述左反射模块的个数，且N≥1；

查找模块，用于对所述分解模块得到的2(N+1)幅图像中第一图像的每一个像素点，在与得到所述第一图像的第一虚拟图像获取装置基线距离最短的第二虚拟图像获取装置获取的第二图像中，寻找对应点；

预测模块，用于根据所述查找模块得到的对应点，预测所述像素点在其他虚拟图像获取装置获取的图像中的位置；

探索模块，用于根据所述预测模块预测的位置，在所述其他虚拟图像获取装置获取的图像中探索所述像素点的对应点；

计算模块，用于计算所述像素点在各虚拟图像获取装置获取的图像中的对应点之间的视差，根据所述视差得到三维空间距离。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述图像获取装置还包括：

校正模块，用于对采集的图像进行校正。

7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述计算模块具体用于，计算基线距离最长的两个虚拟图像获取装置获取的相同图像的像素点的对应点之间的视差，根据所述视差得到三维空间的距离。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述计算模块，具体用于根据所述像素点的对应点的灰度匹配值进行线形平均，得到平均视差，根据所述平均视差得到三维空间距离。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，通过调节所述左反光镜和右反光镜之间的距离，来调节基线长度。

10.一种利用如权利要求1所述的镜像立体摄像设备的镜像立体摄像方法，其特征在于，所述方法包括：

入射光从所述左第一透镜进入，通过所述左反光镜和所述左三棱镜反光后进入所述图像获取装置；所述入射光从所述左第二透镜进入，通过所述左三棱镜进入所述图像获取装置；

同时，所述入射光从所述右第一透镜进入，通过所述右反光镜和所述右三棱镜反光后进入所述图像获取装置；所述入射光从所述右第二透镜进入，通过所述右三棱镜进入所述图像获取装置；

所述图像获取装置对采集到的所述入射光进行处理，得到三维空间的距离。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述图像获取装置对采集到的所述入射光进行处理，得到三维空间的距离，具体包括：

对采集到的所述入射光进行分解，得到2(N+1)幅图像，所述2(N+1)幅图像是从所述图像获取装置虚拟出的2(N+1)个虚拟图像获取装置获取的，所述N≥1；

对所述2(N+1)幅图像中的第一图像中的每一个像素点，在与得到所述第一图像的第一虚拟图像获取装置基线距离最短的第二虚拟图像获取装置获取的第二图像中，寻找对应点；

根据所述对应点，预测所述像素点在其他虚拟图像获取装置获取的图像中的位置；

根据所述预测的位置，在所述其他虚拟图像获取装置获取的图像中探索所述像素点的对应点；

计算所述像素点在各虚拟图像获取装置获取的图像中的对应点之间的视差，根据所述视差得到三维空间的距离。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，对采集到的所述入射光进行分解之前，所述方法还包括：

对采集的图像进行校正。

13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，计算所述像素点在各虚拟图像获取装置获取的图像中的对应点之间的视差，根据所述视差得到三维空间的距离，具体包括：

计算基线距离最长的两个虚拟图像获取装置获取的图像中像素点的对应点之间的视差，根据所述视差得到三维空间的距离。

14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，计算所述像素点在各虚拟图像获取装置获取的图像中的对应点之间的视差，根据所述视差得到三维空间的距离，具体包括：

根据所述像素点的对应点的灰度匹配值进行线形平均，得到平均视差，根据所述平均视差得到三维空间的距离。

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