CN104601894A - 一种360度全景拍摄装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种360度全景拍摄装置及方法，装置包括四旋翼飞行器、单片机主控模块、景象拍摄模块、无线通信模块和远端图像拼接处理计算机及打印设备；所述的四旋翼飞行器作为载体，搭载单片机主控模块以及景象拍摄模块和无线通信模块进行拍摄工作，并将拍摄的照片通过无线通信模块传输给所述的远端图像拼接处理计算机进行图像拼接处理，并通过所述的打印设备将拼接处理好的图像打印出来。本发明的实质效果是：适用于各个景点，适用范围广且成本不高。借助图像拼接和四旋翼飞行器技术，能稳定的拍摄不同高度视野的360度全景图像，以全自动的方式进行工作，省时省力且效果更为精准可靠。

Description

一种360度全景拍摄装置及方法

技术领域

本发明属于360度全景拍摄技术领域，尤其涉及一种基于图像处理拼接及四旋翼飞行器的360度全景拍摄装置及方法。

背景技术

近年来随着国家的发展，人民收入水平提高，涌入各个景点游玩的游客也不断增加。然而到了景点就一定少不了拍照留念。而拍摄360度全景图像是一种将景点所用风景全部包括在内的一种非常好的留念方式。但是通过人来进行360度全景拍摄极容易出现误差且耗时耗力，也难以将游客自身拍摄在内。

发明内容

本发明的目的是提供一种360度全景拍摄装置及方法，满足游客们景区内拍照留念的需求，并以全自动的方式实现，节省了人力和时间，同时误差更小而效果也更好，可以更好的完成游客的要求，且适用于各个景点，成本低廉。

本发明的装置所采用的技术方案是：一种360度全景拍摄装置，其特征在于：包括四旋翼飞行器、单片机主控模块、景象拍摄模块、无线通信模块和远端图像拼接处理计算机及打印设备；所述的四旋翼飞行器作为载体，搭载单片机主控模块以及景象拍摄模块和无线通信模块进行拍摄工作，并将拍摄的照片通过无线通信模块传输给所述的远端图像拼接处理计算机进行图像拼接处理，并通过所述的打印设备将拼接处理好的图像打印出来。

本发明的方法所采用的技术方案是：一种360度全景拍摄的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：拍摄装置初始化；

步骤2：单片机主控模块控制四旋翼飞行器升空至预设高度；

步骤3：单片机主控模块控制景象拍摄模块进行拍摄工作和四旋翼飞行器转向以及通过无线通信模块将拍摄图像传输至远端图像拼接处理计算机；

步骤4：远端图像拼接处理计算机将接收所得图像进行拼接，最后将所有图像合成为360度的全景图；

步骤5：打印设备将最终合成的全景图打印出来，拍摄装置平稳降落。

作为优选，步骤1中所述的拍摄装置初始化，包括四旋翼飞行器飞行高度，飞行器每次的水平转动角度以及垂直转动角度。

作为优选，步骤3的具体实现包括以下子步骤：

步骤3.1：读取预设的四旋翼飞行器每次的水平方向转角以及垂直方向转角；

步骤3.2：单片机主控模块控制景象拍摄模块进行图像拍摄，并将所得图像传输至远端图像拼接处理计算机，并进行等待；

步骤3.3：远端图像拼接处理计算机对每一张接收所得图像进行检测，判断所得图像的清晰度是否满足要求，以及是否与上一张图像之间有50%及以上的重叠比例；

若不满足，反馈信号至单片机主控模块继续执行步骤3.2；

若满足，同时判断该水平方向上是否已拍摄完全，若拍摄还不完全，则反馈信号至单片机主控模块执行步骤3.4；若是拍摄完全了，则执行步骤3.5；

步骤3.4：单片机主控模块控制四旋翼飞行器进行水平方向转向后继续执行步骤3.2；

步骤3.5：单片机主控模块判断垂直方向转角是否达到最大值，若还没达到最大值，则单片机主控模块控制四旋翼飞行器进行垂直方向转向后继续执行步骤3.2；若已达到最大值则执行步骤3.6；

步骤3.6：单片机主控模块控制景象拍摄模块结束工作，并保存参考数据。

作为优选，步骤4的具体实现包括以下子步骤：

步骤4.1：远端图像拼接处理计算机等待接收图像；

步骤4.2：远端图像拼接处理计算机对接收所得图像进行图像预处理；

步骤4.3：远端图像拼接处理计算机对预处理后的图像以及上一张图像进行比对；若是与上一张图像的重合比例没达到50%及以上则继续执行步骤4.1；若与上一张图像重合比例达到50%及以上则执行步骤4.4；

步骤4.4：对待配准图像以及之前已拼接的图像建立变换模型并进行统一坐标变换，即将两张带配准图像进行快速傅里叶变换，通过互功率谱计算两幅图像之间的平移矢量；

步骤4.5：通过在步骤4.4中得到的平移矢量对两幅待配准图像进行融合重构，构成一张新的图像，并进行判断，是否全景拼接完成，即判断是否上下两个垂直方向角度是否都达到过预设的最大值，若完成则执行步骤4.6；若还没完成则继续执行步骤4.1；

步骤4.6：远端图像拼接处理计算机发送命令至打印设备，将拼接完成的图像打印出来。

本发明的实质效果是：适用于各个景点，适用范围广且成本不高。借助图像拼接和四旋翼飞行器技术，能稳定的拍摄不同高度视野的360度全景图像，以全自动的方式进行工作，省时省力且效果更为精准可靠。

附图说明

图1：是本发明实施例的装置结构示意图；

图2：是本发明实施例的装置原理图；

图3：是本发明实施例的方法流程图；

图4：是本发明实施例的远端图像拼接处理计算机对单片机主控系统的反馈控制流程图；

图5：是本发明实施例的远端图像拼接处理计算机拼接工作算法流程图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

要拍摄360度全景图像就一定要涉及到图像的拼接处理领域。而图像的拼接技术主要包括图像配准和图像融合。图像配准的方式在当前主要可分为两种：

（1）    相位相关法:

该方法对拼接的图像进行快速傅立叶变换，将两幅待配准图像变换到频域，然后通过它们的互功率谱直接计算出两幅图像间的平移矢量，从而实现图像的配准。具有简单而精确的特点。但是相位相关方法一般需要50%及以上的重叠比例，如果重叠比例较小，则容易造成平移矢量的错误估计，从而较难实现图像的配准。

（2）基于时域的方法

具体可分为基于特征的方法和基于区域的方法。基于特征的方法首先找出两幅图像中的特征点，并确定图像特征点的对应关系，然后利用这种对应关系找到两幅图像间的变换关系。基于区域的方法是以一幅图像重叠区域中的一块作为模板，在另一幅图像中搜索与此模板最相似的匹配块，这种算法精度较高，但计算量过大。

基于计算量以及实现难易度的考量，本发明中主要涉及的是相位相关法。

请见图1和图2，本发明提供的一种360度全景拍摄装置，包括四旋翼飞行器31、单片机主控模块34、景象拍摄模块33、无线通信模块32和远端图像拼接处理计算机1及打印设备2；四旋翼飞行器31作为载体，搭载单片机主控模块34以及景象拍摄模块33和无线通信模块32进行拍摄工作，并将拍摄的照片通过无线通信模块32传输给远端图像拼接处理计算机1进行图像拼接处理，并通过打印设备2将拼接处理好的图像打印出来。

为达到理想效果，需要在尽量平稳的地面上进行启动工作。游客可以通过单片机主控模块34上的按键进行飞行器高度设定后按下工作键即可等待结果。

本360度全景拍摄装置可适用于绝大部分景点，适用范围广泛，借助图像拼接以及四旋翼飞行器技术，能够很好的拍摄出游客指定高度的360度全景图像，精确可靠，效率高，大量的节省了人力和时间，也满足了游客的需求。

请见图3、图4和图5，本发明提供的一种360度全景拍摄的方法，包括以下步骤：

步骤1：拍摄装置初始化；包括以下内容：四旋翼飞行器飞行高度，飞行器每次的水平转动角度以及垂直转动角度。

步骤2：单片机主控模块34控制四旋翼飞行器31升空至预设高度；

步骤3：单片机主控模块34控制景象拍摄模块33进行拍摄工作和四旋翼飞行器31转向以及通过无线通信模块32将拍摄图像传输至远端图像拼接处理计算机1；具体实现包括以下子步骤：

步骤3.1：读取预设的四旋翼飞行器31每次的水平方向转角以及垂直方向转角；

步骤3.2：单片机主控模块34控制景象拍摄模块33进行图像拍摄，并将所得图像传输至远端图像拼接处理计算机1，并进行等待；

步骤3.3：远端图像拼接处理计算机1对每一张接收所得图像进行检测，判断所得图像的清晰度是否满足要求，以及是否与上一张图像之间有50%及以上的重叠比例；

若不满足，反馈信号至单片机主控模块34继续执行步骤3.2；

若满足，当水平方向拍摄次数计数器大于5次以上时，将当前图像与该水平方向上的第一张图像进行比对，若是也达到50%以上的重叠比例则执行步骤3.5；若是与第一张图像的对比中没有达到50%以上的重叠比例或是水平方向拍摄次数计数器小于等于5的时候则执行步骤3.4；

步骤3.4：单片机主控模块34控制四旋翼飞行器31进行水平方向转向后继续执行步骤3.2；

步骤3.5：单片机主控模块34判断垂直方向转角是否达到最大值，若还没达到最大值，则单片机主控模块34控制四旋翼飞行器31进行垂直方向转向后继续执行步骤3.2；若已达到最大值则执行步骤3.6；

步骤3.6：单片机主控模块34控制景象拍摄模块33结束工作，并保存参考数据。

步骤4：远端图像拼接处理计算机1将接收所得图像进行拼接，最后将所有图像合成为360度的全景图；具体实现包括以下子步骤：

步骤4.1：远端图像拼接处理计算机1等待接收图像；

步骤4.2：远端图像拼接处理计算机1对接收所得图像进行图像预处理；

步骤4.3：远端图像拼接处理计算机1对预处理后的图像以及上一张图像进行比对；若是与上一张图像的重合比例没达到50%及以上则继续执行步骤4.1；若与上一张图像重合比例达到50%及以上则执行步骤4.4；

步骤4.4：对待配准图像以及之前已拼接的图像建立变换模型并进行统一坐标变换，即将两张带配准图像进行快速傅里叶变换，通过互功率谱计算两幅图像之间的平移矢量；

步骤4.5：通过在步骤4.4中得到的平移矢量对两幅待配准图像进行融合重构，构成一张新的图像，并进行判断，是否全景拼接完成，即判断是否上下两个垂直方向角度是否都达到过预设的最大值，若完成则执行步骤4.6；若还没完成则继续执行步骤4.1；

步骤4.6：远端图像拼接处理计算机1发送命令至打印设备2，将拼接完成的图像打印出来。

步骤5：打印设备2将最终合成的全景图打印出来，拍摄装置平稳降落。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种360度全景拍摄装置，其特征在于：包括四旋翼飞行器（31）、单片机主控模块（34）、景象拍摄模块（33）、无线通信模块（32）和远端图像拼接处理计算机（1）及打印设备（2）；所述的四旋翼飞行器（31）作为载体，搭载单片机主控模块（34）以及景象拍摄模块（33）和无线通信模块（32）进行拍摄工作，并将拍摄的照片通过无线通信模块（32）传输给所述的远端图像拼接处理计算机（1）进行图像拼接处理，并通过所述的打印设备（2）将拼接处理好的图像打印出来。

2.一种利用权利要求1所述的360度全景拍摄装置进行360度全景拍摄的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：拍摄装置初始化；

步骤2：单片机主控模块（34）控制四旋翼飞行器（31）升空至预设高度；

步骤3：单片机主控模块（34）控制景象拍摄模块（33）进行拍摄工作和四旋翼飞行器（31）转向以及通过无线通信模块（32）将拍摄图像传输至远端图像拼接处理计算机（1）；

步骤4：远端图像拼接处理计算机（1）将接收所得图像进行拼接，最后将所有图像合成为360度的全景图；

步骤5：打印设备（2）将最终合成的全景图打印出来，拍摄装置平稳降落。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤1中所述的拍摄装置初始化，包括四旋翼飞行器飞行高度，飞行器每次的水平转动角度以及垂直转动角度。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤3的具体实现包括以下子步骤：

步骤3.1：读取预设的四旋翼飞行器（31）每次的水平方向转角以及垂直方向转角；

步骤3.2：单片机主控模块（34）控制景象拍摄模块（33）进行图像拍摄，并将所得图像传输至远端图像拼接处理计算机（1），并进行等待；

步骤3.3：远端图像拼接处理计算机（1）对每一张接收所得图像进行检测，判断所得图像的清晰度是否满足要求，以及是否与上一张图像之间有50%及以上的重叠比例；

若不满足，反馈信号至单片机主控模块（34）继续执行步骤3.2；

若满足，同时判断该水平方向上是否已拍摄完全，若拍摄还不完全，则反馈信号至单片机主控模块（34）执行步骤3.4；若是拍摄完全了，则执行步骤3.5；

步骤3.4：单片机主控模块（34）控制四旋翼飞行器（31）进行水平方向转向后继续执行步骤3.2；

步骤3.5：单片机主控模块（34）判断垂直方向转角是否达到最大值，若还没达到最大值，则单片机主控模块（34）控制四旋翼飞行器（31）进行垂直方向转向后继续执行步骤3.2；若已达到最大值则执行步骤3.6；

步骤3.6：单片机主控模块（34）控制景象拍摄模块（33）结束工作，并保存参考数据。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤4的具体实现包括以下子步骤：

步骤4.1：远端图像拼接处理计算机（1）等待接收图像；

步骤4.2：远端图像拼接处理计算机（1）对接收所得图像进行图像预处理；

步骤4.3：远端图像拼接处理计算机（1）对预处理后的图像以及上一张图像进行比对；若是与上一张图像的重合比例没达到50%及以上则继续执行步骤4.1；若与上一张图像重合比例达到50%及以上则执行步骤4.4；

步骤4.4：对待配准图像以及之前已拼接的图像建立变换模型并进行统一坐标变换，即将两张带配准图像进行快速傅里叶变换，通过互功率谱计算两幅图像之间的平移矢量；

步骤4.5：通过在步骤4.4中得到的平移矢量对两幅待配准图像进行融合重构，构成一张新的图像，并进行判断，是否全景拼接完成，即判断是否上下两个垂直方向角度是否都达到过预设的最大值，若完成则执行步骤4.6；若还没完成则继续执行步骤4.1；

步骤4.6：远端图像拼接处理计算机（1）发送命令至打印设备（2），将拼接完成的图像打印出来。