CN103379267A - 三维空间图像的获取系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种三维空间图像的获取系统和获取方法。该方法包括：在可调焦距范围内调节焦距，并对位于一个三维空间内相应方向上的被摄物体分别进行若干次图像捕捉，从而获取该相应方向上的被摄物体的多幅二维图像；获取每一幅二维图像中被摄物体的轮廓线和轮廓线上各点的三维坐标；根据三维坐标将同一方向上获取的多幅二维图像的轮廓线相互叠加以合成出各方向对应的该被摄物体的一个三维图像，并将合成出的不同方向上的三维图像拼接为全景图像。本发明的三维空间图像的获取系统及方法分别从多个方向对一个三维空间进行多次摄取以得到若干二维图像，然后将同一方向上捕捉的若干二维图像进行合成，并通过拼接获得该三维空间的全景图像。
Description
技术领域
本发明涉及摄像技术，尤其涉及一种三维空间图像的获取系统及方法。
背景技术
我们生活在一个三维世界中，任何物体都具有宽度、高度和深度。过去很多电子装置如手机等虽然都整合有照相的功能，然而多数这些具有照相功能的电子装置都只能拍摄二维图像，无法反映被摄物体的深度信息。
如今，三维空间成像技术(即自立体成像技术)得到了重大发展。在三维空间成像技术中，电子装置对一个三维空间进行多次摄取以获得多幅二维图像，然后对该多幅二维图像进行后处理以获取表征该三维空间的三维图像。传统的该类电子装置获取该三维空间的三维图像的实现方式是取像镜头拍摄时沿着一固定轨道转动，从而从不同角度对该三维空间进行摄取，然后这些图像后期被合成为该三维图像。但是仍有必要提供一种新的三维空间的图像获取系统及方法，能够提供给用户更多样的选择。
发明内容
本发明提供一种三维空间图像的获取系统，包括：多个摄像单元，用于在其可调焦距范围内调节焦距，并在调节到聚焦时对位于一个三维空间内相应方向上的被摄物体分别进行多次图像捕捉，从而获取该相应方向上的被摄物体的若干个二维图像；一轮廓识别单元，用于获取每一幅二维图像中被摄物体的轮廓线；一坐标定位单元，用于获取每一幅二维图像的轮廓线上各点的三维坐标；和一图像合成单元，用于根据同一方向上拍摄的每一幅二维图像中轮廓线各点的三维坐标将同一方向上获取的多幅二维图像的轮廓线相互叠加以合成出各方向对应的该被摄物体的一个三维图像，并将合成出的不同方向上的三维图像拼接为包括多个被摄物体的一幅全景图像。
本发明还提供一种三维空间图像的获取方法，包括：在可调焦距范围内调节焦距，并在调节到聚焦时对位于一个三维空间内相应方向上的被摄物体分别进行若干次图像捕捉，从而获取该相应方向上的被摄物体的多幅二维图像；获取每一幅二维图像中被摄物体的轮廓线；获取每一幅二维图像的轮廓线上各点的三维坐标；和根据同一方向上拍摄的每一幅二维图像中轮廓线各点的三维坐标将同一方向上获取的多幅二维图像的轮廓线相互叠加以合成出各方向对应的该被摄物体的一个三维图像，并将合成出的不同方向上的三维图像拼接为包括多个被摄物体的一幅全景图像。
相较于现有技术，本发明的三维空间图像的获取系统及方法通过若干摄像单元分别从多个方向对一个三维空间进行多次摄取以得到若干二维图像，然后将同一方向上捕捉的若干二维图像进行合成，并通过拼接获得该三维空间的一幅全景图像。
附图说明
图1是本发明的三维空间图像的获取系统的硬件架构图。
图2为本发明的三维空间图像的获取系统的摄像单元与该三维空间的位置关系图。
图3是本发明的三维空间图像的获取系统获取的二维图像的示意图。
图4是本发明合成出的被摄物体的三维图像的示意图。
图5是本发明的三维空间图像的获取方法的流程图。
主要元件符号说明
| 三维空间图像获取系统 | 10 |
| 摄像单元 | 11 |
| 轮廓识别单元 | 12 |
| 坐标定位单元 | 13 |
| 图像合成单元 | 14 |
| 电子装置 | 100 |
| 处理单元 | 101 |
| 存储单元 | 102 |
| 三维空间 | a |
| 被摄物体 | b |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
图1为本发明的三维空间图像获取系统10的硬件架构图。该三维空间图像获取系统10可运行于诸如手机、平板电脑、数码相机等电子装置100中。其中，该电子装置100包括用于执行该三维空间图像获取系统10的各功能单元的处理单元101，如中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)或微处理器(Microcontroller)，该电子装置100还包括用于存储该三维空间图像获取系统10的存储单元102。
在本实施方式中，该三维空间图像获取系统10包括若干摄像单元11、一轮廓识别单元12、一坐标定位单元13和一图像合成单元14。
该若干摄像单元11用于在其可调焦距范围内调节焦距，并在调节到聚焦时对位于一个三维空间a内相应方向上的被摄物体分别进行若干次图像捕捉，从而获取该相应方向上的被摄物体的若干个二维图像，请参照图2，在本实施方式中，该若干摄像单元11的摄像方向分别平行于该三维空间a的各个轴向的正负方向，例如，该若干摄像单元11可以为三个摄像头，该三个摄像头的光轴在该三维空间a上相互垂直，该三个摄像头的摄像方向分别为X轴、Y轴和Z轴正方向，可分别从该三维空间a的X轴、Y轴和Z轴正方向分别对位于该三个方向上的被摄物体进行图像捕捉，例如其中一摄像头从X轴正方向对位于该X轴正方向上的被摄物体b进行图像捕捉。同时，该三个摄像头均可做180度翻转，从而可从X轴、Y轴和Z轴负方向对位于该X轴、Y轴和Z轴负方向的被摄物体进行图像捕捉。因此，该三个摄像头可对该三维空间a各个轴向的正负方向上的被摄物体分别进行摄像。当然，该摄像单元11的数量也可以根据实际需要进行变更，并不局限于上面所列出的，该些摄像单元11的摄像方向也并不局限于各个轴向的正负方向，例如，该三个摄像头的光轴可互相相差120度。
该轮廓识别单元12用于获取每幅二维图像中被摄物体的轮廓线。在本实施方式中，每一幅二维图像包括被摄物体的物体图像以及背景图像，该轮廓识别单元12根据各个方向上获取的若干二维图像中物体图像与背景图像的亮度差异获取每个方向上被摄物体的轮廓线。具体的，该轮廓识别单元12将各个方向上获取的每一幅二维图像进行二值化处理，即将每一幅二维图像的所有像素点按照256级灰阶分类，然后将高于某一特定灰阶值的像素点显示成白色(灰阶值为0)，低于某一特定灰阶值的像素显示成黑色(灰阶值为255)，再根据显示的存在亮度差异的区域边界识别为该被摄物体的轮廓线。
例如，该三维空间a与X轴方向垂直且位于X轴正方向的墙壁上固定有一呈“T”形的被摄物体b，则该获得的若干二维图像中，物体图像为呈“T”形的被摄物体b的图像，其背景图像为墙壁图像。请一并参照图3，若光轴与该三维空间a的X轴方向平行的其中一摄像单元11对该X轴方向上的，也即墙壁上的呈“T”形的被摄物体b进行若干次摄像，例如，该摄像单元11分别对焦于墙壁和该被摄物体b以获取两幅二维图像，对焦于墙壁的第一幅二维图像中该被摄物体b对应的区域亮度较低，则该轮廓识别单元12将第一幅二维图像中被摄物体b的区域显示为黑色(如图3a所示的区域M1)，墙壁的区域显示为白色(如图3a所示的区域M2)；对焦于被摄物体b的第二幅二维图像中该被摄物体b的区域亮度较高，则该轮廓识别单元12将第二幅二维图像中墙壁的区域显示为黑色(如图3b所示的区域M2)，被摄物体b的区域显示为白色(如图3b所示的区域M1)，然后将每一幅二维图像中与周围区域存在亮度差异的该“T”形轮廓识别为该被摄物体b的轮廓线。
该坐标定位单元13用于获取每一幅二维图像的轮廓线上各点的三维坐标。其中，每一幅二维图像的轮廓线上各点的三维坐标包括该二维图像的平面坐标以及该轮廓线纵深方向上的纵深坐标值，该纵深坐标值与该些摄像单元11和相应的被摄物体之间的距离相关，该坐标定位单元13根据各二维图像摄取时对应的摄像单元11的当前焦距计算该二维图像中表征摄像单元11与该被摄物体距离的物距大小。具体的，由于像距一定，该坐标定位单元13根据像距与物距的共轭关系计算被摄物体的物距大小。
该图像合成单元14用于根据同一方向上拍摄的每一幅二维图像中轮廓线各点的三维坐标将同一方向上获取的若干二维图像的轮廓线相互叠加以合成出各方向对应的该被摄物体的一个三维图像，并将合成出的不同方向上的三维图像拼接为一幅包括多个被摄物体的全景图像。根据上述例子，请参照图4，该图像合成单元14将该三维空间a的X轴方向上获取的若干“T”形轮廓线相互叠加，合成出的该方向上的三维图像为包括具有三维立体效果的“T”形被摄物体b的图像。
图5为本发明一较佳实施例中的三维空间的图像获取方法的流程图，其中，该方法应用于上述三维空间的图像获取系统中，该方法包括如下步骤：
步骤S501：该若干摄像单元11在其可调焦距范围内调节焦距，并在调节到聚焦时对位于一个三维空间a内相应方向上的被摄物体分别进行若干次图像捕捉，从而获取该相应方向上的被摄物体的若干个二维图像。
步骤S502：该轮廓识别单元12获取每一幅二维图像中被摄物体的轮廓线。
步骤S503：该坐标定位单元13获取每一幅二维图像的轮廓线上各点的三维坐标。
步骤S504：该图像合成单元14根据同一方向上拍摄的每一幅二维图像中轮廓线各点的三维坐标将同一方向上获取的若干二维图像的轮廓线相互叠加以合成出各方向对应的该被摄物体的一个三维图像，并将合成出的不同方向上的三维图像拼接为包括多个被摄物体的一幅全景图像。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。
Claims (7)
1.一种三维空间图像的获取系统，包括：
多个摄像单元，用于在其可调焦距范围内调节焦距，并在调节到聚焦时对位于一个三维空间内相应方向上的被摄物体分别进行多次图像捕捉，从而获取该相应方向上的被摄物体的若干个二维图像；
一轮廓识别单元，用于获取每一幅二维图像中被摄物体的轮廓线；
一坐标定位单元，用于获取每一幅二维图像的轮廓线上各点的三维坐标；和
一图像合成单元，用于根据同一方向上拍摄的每一幅二维图像中轮廓线各点的三维坐标将同一方向上获取的多幅二维图像的轮廓线相互叠加以合成出各方向对应的该被摄物体的一个三维图像，并将合成出的不同方向上的三维图像拼接为包括多个被摄物体的一幅全景图像。
2.如权利要求1所述的三维空间图像的获取系统，其特征在于，该多个摄像单元为三个摄像头，该三个摄像头的光轴在该三维空间上相互垂直且每一摄像头均可做180度翻转。
3.如权利要求1所述的三维空间图像的获取系统，其特征在于，该摄像单元获取的每一幅二维图像包括被摄物体的物体图像以及背景图像，该轮廓识别单元根据各二维图像中物体图像与背景图像的亮度差异识别该方向上被摄物体的轮廓线。
4.如权利要求3所述的三维空间图像的获取系统，其特征在于，该轮廓识别单元将每一幅二维图像进行二值化处理，然后将高于某一特定灰阶值的像素点显示成白色，低于某一特定灰阶值的像素显示成黑色，再根据显示的存在亮度差异的区域边界识别为该被摄物体的轮廓线。
5.如权利要求1所述的三维空间图像的获取系统，其特征在于，每一幅二维图像的轮廓线上各点的三维坐标包括该轮廓线纵深方向上的纵深坐标值，该纵深坐标值与该些摄像单元和相应的被摄物体之间的距离相关，该坐标定位单元根据各二维图像摄取时对应的摄像单元的当前焦距计算该二维图像中表征摄像单元与该被摄物体距离的物距大小。
6.一种三维空间图像的获取方法，包括：
在可调焦距范围内调节焦距，并在调节到聚焦时对位于一个三维空间内相应方向上的被摄物体分别进行若干次图像捕捉，从而获取该相应方向上的被摄物体的多幅二维图像；
获取每一幅二维图像中被摄物体的轮廓线；
获取每一幅二维图像的轮廓线上各点的三维坐标；和
根据同一方向上拍摄的每一幅二维图像中轮廓线各点的三维坐标将同一方向上获取的多幅二维图像的轮廓线相互叠加以合成出各方向对应的该被摄物体的一个三维图像，并将合成出的不同方向上的三维图像拼接为包括多个被摄物体的一幅全景图像。
7.如权利要求6所述的三维空间图像的获取方法，其特征在于，该步骤“获取每一幅二维图像中被摄物体的轮廓线”包括：
将每一幅二维图像进行二值化处理；
将高于某一特定灰阶值的像素点显示成白色，低于某一特定灰阶值的像素显示成黑色；和
根据显示的存在亮度差异的区域边界识别为该被摄物体的轮廓线。
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