CN104836943B - 一种平面分布的多摄像头全景图拍摄系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平面分布的多摄像头全景图拍摄系统及其实现方法，本发明的方案中，摄像头分多圈分布且都分布在一个平面上，其结构简单，体积小，且摄像头与电路板可实现最短连接，保证高频数据传输质量，达到大视场同步采集实时处理的目的；此本方案具有价格低廉、体积小、质量轻与大视场同步采集实时处理的优点，且由于此结构为平面结构，可应用在一些保形结构设计上。

Description

一种平面分布的多摄像头全景图拍摄系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及全景图像拍摄技术领域，尤其涉及一种平面分布的多摄像头全景图拍摄系统及其实现方法。

背景技术

目前全景图成像装置主要有鱼眼镜头、单相机运动装置和多摄像头拼接系统。

其中，鱼眼镜头的摄像距离有限，图像失真严重，价格昂贵，不适合高分辨率、小像差的场合；单相机运动即为云台摄像机，在实时监控过程中会有死角；现有的多摄像头拼接系统其摄像头多空间放置且每个摄像头独立处理，即每个摄像头有单独的处理电路，因而其体积大，质量大，价格昂贵。

发明内容

本发明的目的是提供一种平面分布的多摄像头全景图拍摄系统及其实现方法，其体积较小、价格低廉、质量轻。

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图拍摄系统，该系统包括：

子眼摄像头，其参数根据预定的成像质量来确定；根据子眼摄像头的参数对半球视场面进行分割，使子眼摄像头视场面覆盖半球视场；然后，根据无盲区分界面上子眼摄像头视场面划分总视场情况，确定子眼摄像头个数及分布情况；再由无盲区分界面上子眼摄像头视场面映射到摄像头，从而确定子眼摄像头的倾斜角度及方向；其中，子眼摄像头分布情况包括：子眼摄像头覆盖半球视场时所包含的圈数，以及按照从里到外由少到多的原则确定的每圈子眼摄像头的数量；

多个摄像头安装盘，其数量与子眼摄像头覆盖半球视场时所包含的圈数相同，在确保每一子眼摄像头的倾斜角度和倾斜方向不变的情况下，将所有子眼摄像头按照其分布情况平移到对应的摄像头安装盘上并固定安装；所述多个摄像头安装盘为圆盘结构其对称轴位置相同，且从里到外圆形半径逐渐增大，并确保所有子眼摄像头的视角不被遮挡；

图像处理模块，安装有摄像头的多个摄像头安装盘通过插槽电路板与该图像处理模块相连。

进一步的，所述根据子眼摄像头的参数对半球视场面进行分割包括：

所述根据子眼摄像头的参数从赤道线到北极点进行分割，或者由北极点到赤道线进行分割。

进一步的，所述将所有子眼摄像头按照其分布情况平移到对应的摄像头安装盘上并固定安装包括：

根据子眼摄像头的外形尺寸分圈固定子眼摄像头，且子眼摄像头的后端用弹性铜片顶住固定；

所述多个摄像头安装盘间利用连接杆连接固定其相对位置。

一种平面分布的多摄像头全景图拍摄系统的实现方法，该方法包括：

根据预定的成像质量，确定子眼摄像头的参数；

根据子眼摄像头的参数对半球视场面进行分割，使子眼摄像头视场面覆盖半球视场；

根据无盲区分界面上子眼摄像头视场面划分总视场情况，确定子眼摄像头个数及分布情况；并由无盲区分界面上子眼摄像头视场面映射到摄像头，从而确定子眼摄像头的倾斜角度及方向；其中，子眼摄像头分布情况包括：子眼摄像头覆盖半球视场时所包含的圈数，以及按照从里到外由少到多的原则确定的每圈子眼摄像头的数量；

在确保每一子眼摄像头的倾斜角度和倾斜方向不变的情况下，将所有子眼摄像头按照其分布情况平移到对应的多个摄像头安装盘上并固定安装；所述多个摄像头安装盘的数量与子眼摄像头覆盖半球视场时所包含的圈数相同，所述多个摄像头安装盘为圆盘结构其对称轴位置相同，且从里到外圆形半径逐渐增大，并确保所有子眼摄像头的视角不被遮挡；

将安装有摄像头的安装盘通过插槽电路板与图像处理模块相连，实现平面分布的多摄像头全景图拍摄系统。

进一步的，所述根据子眼摄像头的参数对半球视场面进行分割包括：

所述根据子眼摄像头的参数从赤道线到北极点进行分割，或者由北极点到赤道线进行分割。

进一步的，所述将所有子眼摄像头按照其分布情况平移到对应的多个摄像头安装盘上并固定安装包括：

根据子眼摄像头的外形尺寸分圈固定子眼摄像头，且子眼摄像头的后端用弹性铜片顶住固定；

所述多个摄像头安装盘间利用连接杆连接固定其相对位置。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，摄像头分多圈分布且都分布在一个平面上，其结构简单，体积小，且摄像头与电路板可实现最短连接，保证高频数据传输质量，达到大视场同步采集实时处理的目的；本方案具有价格低廉、体积小、质量轻与大视场同步采集实时处理的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例一提供的平面分布的多摄像头结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的平面分布的多摄像头结构通过插槽电路板与图像处理模块相连的结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的一种平面分布的多摄像头全景图拍摄系统的示意图；

图4为本发明实施例一提供的图像处理模块的结构示意图；

图5为本发明实施例二提供的一种平面分布的多摄像头全景图拍摄系统的实现方法的流程图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例中提供一种平面分布的多摄像头全景图拍摄系统及其实现方法。该系统包括摄像头的排布、摄像头的安装固定装置，摄像头电路板、处理电路电路板，以及各部分之间的连接结构。由成像质量要求，选定摄像头；由无盲区分界面上子眼视场立体角划分总视场，从而确定摄像头个数；平移摄像头至一平面上且分圈排列，并确定每圈的子眼相机个数；保证圈间视场不遮挡进行结构优化，缩小体积；摄像头与电路板实现最短连接，保证高频数据传输质量，达到大视场同步采集实时处理的目的。下面通过结合附图并通过实施例对其进行详细的介绍。

实施例一

本发明实施例提供一种平面分布的多摄像头全景图拍摄系统，该系统包括：子眼摄像头、多个摄像头安装盘及图像处理模块；

子眼摄像头的参数与数量等都需要根据实际要求来计算后确定；具体来说：子眼摄像头参数根据预定的成像质量来确定；根据子眼摄像头的参数对半球视场面进行分割(从赤道线到北极点进行分割，或者由北极点到赤道线进行分割)，使子眼摄像头视场面覆盖半球视场；然后，根据无盲区分界面(即无缝拼接的物方视场空间)上子眼摄像头视场面划分总视场情况，确定子眼摄像头个数及分布情况；再由无盲区分界面上子眼摄像头视场面映射到摄像头，从而确定子眼摄像头的倾斜角度及方向；其中，子眼摄像头分布情况包括：子眼摄像头覆盖半球视场时所包含的圈数，以及按照从里到外由少到多的原则确定的每圈子眼摄像头的数量；

多个摄像头安装盘，其数量与子眼摄像头覆盖半球视场时所包含的圈数相同，所述多个摄像头安装盘为圆盘结构其对称轴位置相同，且从里到外圆形半径逐渐增大；为了保证高频数据传输质量，达到大视场同步采集实时处理的目的，子眼摄像头与插槽电路板实现最短连接，在确保每一子眼摄像头的倾斜角度和倾斜方向不变的情况下，将所有子眼摄像头按照其分布情况平移到对应的摄像头安装盘上并固定安装；具体来说：根据子眼摄像头的外形尺寸分圈固定子眼摄像头，且子眼摄像头的后端用弹性铜片顶住固定，既可以起固定作用也可以起散热作用；所述多个摄像头安装盘间则利用连接杆连接固定其相对位置；同时，保证摄像头安装盘间视场不遮挡进行结构优化。

子眼摄像头与多个摄像头安装盘按照上述方式进行安装后，可获得一平面分布的多摄像头结构，其结构示意图如图1所示。图1中附图标记含义如下：1-摄像头、2-第一圈摄像头安装盘(最里圈)、3-第二圈摄像头安装盘、4-第三圈摄像头安装盘面、5-第四圈摄像头安装盘、6-第五圈摄像头安装盘、7-连接杆、8-紧固散热贴片、9-紧固螺钉。需要说明的是，图1所示的结构仅为便于理解而示出的示意图，其每一摄像头安装盘中子眼摄像头的数据以及摄像头安装盘的数量可根据实际需求来确定。

上述图1所示的平面分布的多摄像头结构需要插在图2所示的插槽电路板11上以便与图像处理模块13相连；插槽电路板11上的插槽10位置根据子眼摄像头位置及子眼摄像头引线的长短来确定；将图1所示的平面分布的多摄像头结构与图2所示结构相组合便构成了本发明实施例所提供的平面分布的多摄像头全景图拍摄系统，详见图3。

另外，图2中图像处理模块13可以为FPGA(现场可编程门阵列)电路板，其通过转接口12与插槽电路板11相连，接收平面分布的多摄像头结构发送的图像数据。

FPGA电路板的结构如图4所示，其主要包括：CPCI转向针接口14，其插入图2所示的转接口12；DDR3SDRAM 17，其用于缓存接收到的图像数据；FPGA芯片18为FPGA电路板的核心芯片；SATA接口15可以实现SATA接口的高速存储；Camera Link图像传输接口16可直接将实时数据传输至上位机进行进一步处理。

本发明实施例中摄像头分多圈分布且都分布在一个平面上，其结构简单，体积小，且摄像头与电路板可实现最短连接，保证高频数据传输质量，达到大视场同步采集实时处理的目的；此本方案具有价格低廉、体积小、质量轻与大视场同步采集实时处理的优点。

实施例二

本发明实施例提供一种平面分布的多摄像头全景图拍摄系统的实现方法，通过该方法即可获得实施例一所述的系统；如图5所示，该方法主要包括如下步骤：

1)选定子眼摄像头。

本发明实施例中，根据预定的成像质量，确定子眼摄像头的参数。

示例性的，成像质量要求所需拍摄范围1m→∞、像素为500万、视场角为36°的镜头；另外，考虑在后续图像拼接过程中，图像配准需要相邻图像之间有一定的重合度，选摄像头模组为HDF5640-A。

2)分割半球视场面：根据子眼摄像头的参数对半球视场面进行分割，使子眼摄像头视场面覆盖半球视场。

本示例中，由子眼摄像头的36°视场面分割全视场，可以从赤道线到北极点进行分割也可以由北极点到赤道线分割，目的是使子眼视场面覆盖半球视场。比较子眼视场面个数和划分后覆盖质量，此处选取从赤道线到北极点进行分割。

3)确定子眼摄像头个数：根据无盲区分界面(即无缝拼接的物方视场空间)上子眼摄像头视场面划分总视场情况，确定子眼摄像头个数及分布情况；其中，子眼摄像头分布情况包括：子眼摄像头覆盖半球视场时所包含的圈数，以及按照从里到外由少到多的原则确定的每圈子眼摄像头的数量。

示例性的，确定子眼摄像头共43个，分五圈，从里到外每圈摄像头个数为：1、6、9、12、15(按照里少外多原则)。

4)确定摄像头的倾斜角度：由无盲区分界面上子眼摄像头视场面映射到摄像头，从而确定子眼摄像头的倾斜角度及方向。

5)子眼摄像头平移。

为了保证高频数据传输质量，达到大视场同步采集实时处理的目的，需摄像头与插槽电路板实现最短连接。因此，在确保每一子眼摄像头的倾斜角度和倾斜方向不变的情况下，将所有子眼摄像头平移到一个平面上，并将所有子眼摄像头按照其分布情况平移到对应的多个摄像头安装盘上并固定安装。所述多个摄像头安装盘的数量与子眼摄像头覆盖半球视场时所包含的圈数相同，所述多个摄像头安装盘为圆盘结构其对称轴位置相同，且从里到外圆形半径逐渐增大；同时，保证摄像头安装盘间视场不遮挡的原则下进行结构优化。另外，在每圈确定摄像头个数时，还应考虑圈与圈之间用连接杆固定的方便，本示例取：每圈三等分。

6)固定子眼摄像头。根据子眼摄像头的外形尺寸分圈固定子眼摄像头，且子眼摄像头的后端用弹性铜片顶住固定，既可以起固定作用也可以起散热作用；同时所述多个摄像头安装盘间利用连接杆连接固定其相对位置。

至此，可获得实施例一中图1所示的平面分布的多摄像头结构。

7)将安装有摄像头的多个摄像头安装盘通过插槽电路板与图像处理模块相连，实现平面分布的多摄像头全景图拍摄系统。

具体来说，先将平面分布的多摄像头结构与插槽线路板中的插槽相连，进而由插槽电路板的转接口与图像处理模块相连；详细的连接方式以及图像处理模块示意图等在实施例一中已经进行了介绍，故在这里不再赘述。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种平面分布的多摄像头全景图拍摄系统，其特征在于，该系统包括：

子眼摄像头，其参数根据预定的成像质量来确定；根据子眼摄像头的参数对半球视场面进行分割，使子眼摄像头视场面覆盖半球视场；然后，根据无盲区分界面上子眼摄像头视场面划分总视场情况，确定子眼摄像头个数及分布情况；再由无盲区分界面上子眼摄像头视场面映射到摄像头，从而确定子眼摄像头的倾斜角度及方向；其中，子眼摄像头分布情况包括：子眼摄像头覆盖半球视场时所包含的圈数，以及按照从里到外由少到多的原则确定的每圈子眼摄像头的数量；

多个摄像头安装盘，其数量与子眼摄像头覆盖半球视场时所包含的圈数相同，在确保每一子眼摄像头的倾斜角度和倾斜方向不变的情况下，将所有子眼摄像头按照其分布情况平移到对应的摄像头安装盘上并固定安装；所述多个摄像头安装盘为圆盘结构其对称轴位置相同，且从里到外圆形半径逐渐增大，并确保所有子眼摄像头的视角不被遮挡；

图像处理模块，安装有摄像头的多个摄像头安装盘通过插槽电路板与该图像处理模块相连。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述根据子眼摄像头的参数对半球视场面进行分割包括：

所述根据子眼摄像头的参数从赤道线到北极点进行分割，或者由北极点到赤道线进行分割。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述将所有子眼摄像头按照其分布情况平移到对应的摄像头安装盘上并固定安装包括：

根据子眼摄像头的外形尺寸分圈固定子眼摄像头，且子眼摄像头的后端用弹性铜片顶住固定；

所述多个摄像头安装盘间利用连接杆连接固定其相对位置。

4.一种平面分布的多摄像头全景图拍摄系统的实现方法，其特征在于，该方法包括：

根据预定的成像质量，确定子眼摄像头的参数；

根据子眼摄像头的参数对半球视场面进行分割，使子眼摄像头视场面覆盖半球视场；

根据无盲区分界面上子眼摄像头视场面划分总视场情况，确定子眼摄像头个数及分布情况；并由无盲区分界面上子眼摄像头视场面映射到摄像头，从而确定子眼摄像头的倾斜角度及方向；其中，子眼摄像头分布情况包括：子眼摄像头覆盖半球视场时所包含的圈数，以及按照从里到外由少到多的原则确定的每圈子眼摄像头的数量；

在确保每一子眼摄像头的倾斜角度和倾斜方向不变的情况下，将所有子眼摄像头按照其分布情况平移到对应的多个摄像头安装盘上并固定安装；所述多个摄像头安装盘的数量与子眼摄像头覆盖半球视场时所包含的圈数相同，所述多个摄像头安装盘为圆盘结构其对称轴位置相同，且从里到外圆形半径逐渐增大，并确保所有子眼摄像头的视角不被遮挡；

将安装有摄像头的安装盘通过插槽电路板与图像处理模块相连，实现平面分布的多摄像头全景图拍摄系统。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据子眼摄像头的参数对半球视场面进行分割包括：

所述根据子眼摄像头的参数从赤道线到北极点进行分割，或者由北极点到赤道线进行分割。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所有子眼摄像头按照其分布情况平移到对应的多个摄像头安装盘上并固定安装包括：

根据子眼摄像头的外形尺寸分圈固定子眼摄像头，且子眼摄像头的后端用弹性铜片顶住固定；

所述多个摄像头安装盘间利用连接杆连接固定其相对位置。