CN105376557B - 成像补偿装置和成像补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种成像补偿装置和成像补偿方法，该成像补偿装置包括：在至少两个不同的方向上对物体成像的放大比例或者缩小比例不同的三维成像装置；获取装置，用于获取目标成像的三维数据，其中目标成像为待成像的目标物体等比例放大或者缩小预置倍数后得到的像；计算装置，用于根据目标成像的三维数据和三维成像装置计算替换物体的三维数据，其中三维成像装置对替换物体成的像为所述目标成像；模型建立装置，用于根据替换物体的三维数据建立所述替换物体的3D模型；实体建立装置，用于根据替换物体的3D模型建立等大小的实体模型；所述三维成像装置用于对所述实体模型进行成像。本发明实施例能够对物体进行等比例放大或者缩小地成像。

Description

成像补偿装置和成像补偿方法

技术领域

本发明涉及成像技术领域，尤其涉及一种成像补偿装置和成像补偿方法。

背景技术

如图1所示，图1为现有技术中常用的一种三维成像装置的结构示意图。三维成像装置包括呈一样的抛物面形状的反射面1和反射面2，该两个反射面相对放置，且反射面的焦点F1和反射面的焦点F2重合，反射面1的焦距f1和反射面2的焦距f2相同。然而，这样的成像系统只能对物体进行1:1的成像，并不能对物体进行等比例放大或者缩小地成像。

发明内容

本发明实施例提供了一种成像补偿装置和成像补偿方法，能够对物体进行等比例放大或者缩小地成像。

本发明实施例提供一种成像补偿系统，包括：

在至少两个不同的方向上对物体成像的放大比例或者缩小比例不同的三维成像装置；

获取装置，用于获取目标成像的三维数据，其中所述目标成像为待成像的目标物体等比例放大或者缩小预置倍数后得到的像；

计算装置，用于根据所述目标成像的三维数据和所述三维成像装置计算替换物体的三维数据，其中所述三维成像装置对所述替换物体成的像为所述目标成像；

模型建立装置，用于根据所述替换物体的三维数据建立所述替换物体的3D模型；

实体建立装置，用于根据所述替换物体的3D模型建立等大小的实体模型；

所述三维成像装置用于对所述实体模型进行成像。

优选的，所述成像补偿系统还包括三维信息采集装置，用于采集待成像的目标物体的三维数据；

所述获取装置具体用于根据所述目标物体的三维数据计算目标成像的三维数据。

优选的，所述三维成像装置具体包括分别呈抛物面形状的第一反射面和第二反射面，所述两个反射面相对放置且焦点重合，所述第一反射面的焦距和第二反射面的焦距不同。

本发明实施例提供一种成像补偿系统，包括：

在至少两个不同的方向上对物体成像的放大比例或者缩小比例不同的三维成像装置；

获取装置，用于获取目标成像的三维数据，其中所述目标成像为待成像的目标物体等比例放大或者缩小预置倍数后得到的像；

计算装置，用于根据所述目标成像的三维数据和所述三维成像装置计算替换物体的三维数据，其中所述三维成像装置对所述替换物体成的像为所述目标成像；

模型建立装置，用于根据所述替换物体的三维数据建立所述替换物体的3D模型；

裸眼3D显示装置，用于显示所述3D模型的像；

所述三维成像装置用于对裸眼3D显示装置显示的3D模型的像进行成像。

优选的，所述成像补偿系统还包括三维信息采集装置，用于采集待成像的目标物体的三维数据；

所述获取装置具体用于根据所述目标物体的三维数据计算目标成像的三维数据。

优选的，所述三维成像装置具体包括分别呈抛物面形状的第一反射面和第二反射面，所述两个反射面相对放置且焦点重合，所述第一反射面的焦距和第二反射面的焦距不同。

优选的，所述裸眼3D显示装置包括沿第一方向往复平移的显示界面，其中所述第一方向垂直于所述显示界面，所述显示界面沿所述第一方向平移到不同位置时分别显示的图像为预置三维图像在所述位置所在平面上的像。

优选的，所述裸眼3D显示装置包括沿第一方向依次层叠排布的N个显示界面，其中N大于或者等于2，且第1个至第N-1个所述显示界面的透明度分别大于预置数值，使得人眼能够透过该第1个显示界面看到第N个显示界面；

所述N个显示界面中的每一个显示界面分别用于显示预置三维图像在所述显示界面所在位置所在平面上的像。

优选的，所述N个显示界面中的至少一个显示界面沿所述第一方向往复平移，其中所述显示界面沿第一方向平移到不同位置时分别显示的图像为所述预置三维图像在所述位置所在平面上的像。

本发明实施例提供一种成像补偿方法，包括：

获取目标成像的三维数据，其中所述目标成像为待成像的目标物体等比例放大或者缩小预置倍数后得到的像；

获取三维成像装置的信息，其中所述三维成像装置在两个不同的方向上对物体成像的放大比例或者缩小比例不同；

根据所述三维成像装置和所述目标成像的三维数据计算替换物体的三维数据；

根据所述替换物体的三维数据形成所述替换物体的三维图像或者三维模型；

采用所述三维成像装置对所述三维图像或者三维模型进行成像。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例中，采用会对待成像的目标物体形成畸变的三维成像装置进行成像时，先采用获取装置根据该待成像的目标物体获取到其等比例缩放后的目标成像的三维数据，再采用计算装置根据该三维成像装置和目标成像的三维数据计算出能够采用该三维成像装置成像出目标成像的替换物体的三维数据，然后通过模型建立装置和实体建立装置建立替换物体的实体模型；这样，在成像时三维成像装置不是对待成像的目标物体进行成像，而是对替换物体的实体模型进行成像，因此最终形成的像不是畸变的像，而是对该待成像的目标物体等比例缩放的像。

附图说明

图1为现有技术中常用的一种三维成像装置的结构示意图；

图2为本发明的成像补偿系统的一个实施例的结构示意图；

图3为图2所示成像补偿系统中的三维成像装置的结构示意图；

图4A为本发明的成像系统中的裸眼3D装置的结构示意图；

图4B为本发明的成像系统中的三维成像装置和两个反射面的结构示意图；

图5为本发明的成像补偿方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

请参阅图2，图2为本发明的成像补偿系统的一个实施例的结构示意图。本实施例中，成像补偿系统200包括获取装置201、计算装置202、模型建立装置203、实体建立装置204和三维成像装置205。

如图3所示，本实施例中的三维成像装置包括分别呈抛物面形状的第一反射面31和第二反射面32，该两个反射面相对放置，且第一反射面的焦点F1和第二反射面的焦点F2重合，第一反射面31的焦距f1和第二反射面32的焦距f2不同。其中f1可以大于f2，也可以小于f2，这取决于是要对物体进行放大成像还是缩小成像。当然，实际运用中，三维成像装置也可以是其他结构，只要三维成像装置在至少两个不同的方向上对物体成像的放大比例或者缩小比例不同即可，在此不作限制。

然而，在对目标物体成放大或缩小的像时，由于反射面31的焦距f1和反射面32的焦距f2不同，三维成像装置对该目标物体的成像并不是目标物体等比例放大或缩小后的像，而是在至少两个不同的方向上对目标物体成像的放大比例或者缩小比例不同，导致三维成像装置对目标物体直接成像所得到的像是畸变的。

因此，如图2所示，本实施例的成像补偿系统中，在目标物体和三维成像装置205之间还设置有计算装置202、模型建立装置203和实体建立装置204，以解决三维成像系统得到的成像是畸变的像的问题。

本实施例中，获取装置201用于获取目标成像的三维数据，其中该目标成像为待成像的目标物体等比例放大或者缩小预置倍数后得到的像。实际运用中，若待成像的目标物体为计算机中虚拟的3D模型，那么获取装置201可以直接根据该3D模型来计算目标成像的三维数据。若待成像的目标物体为实体，那么可通过三维信息采集系统205采集该目标物体的三维数据，然后获取装置201再根据三维信息采集系统205所采集到的目标物体的三维数据计算目标成像的三维数据。

由于三维成像装置205和通过该三维成像装置205后得到的目标成像的三维数据都是已知的，而光路是可逆的，因此计算装置202可以根据该三维成像装置205和目标成像的三维数据计算出通过该三维成像装置205可成像出目标成像的物体的三维数据，称该物体为替换物体。

计算的方法有多种，下面具体举例来说。计算装置202可以采用光线追迹的方法，即对目标成像上的每一个点，通过确定过该点的两条光线经过三维成像装置205后在该三维成像装置205的背向目标成像的一端相交的交点来确定替换物体上的一个点，进而把替换物体上所有的点确定出来。或者，计算装置202还可以通过确定三维成像装置205在与水平方向夹角为α(0度≤α≤90度)的方向上从目标成像到替换物体缩放的系数，这样采用该系数乘以目标成像在该方向上的尺寸可以计算出替换物体在该方向上的尺寸，进而把替换物体所有方向上的尺寸确定出来，以确定替换物体的三维数据。当然，实际运用中，计算装置202还可以采用其他计算方法，在此不作限制。

计算装置202计算出该替换物体的三维数据后，由于三维成像装置并不能对替换物体的三维数据成像，因此模型建立装置203用于根据该替换物体的三维数据建立该替换物体的3D模型，其中如何根据三维数据来建立模型为现有技术，在此不再赘述。建立好替换物体的3D模型后，实体建立装置用于替换物体的3D模型建立等大小的实体模型。具体来说，该实体建立装置可以采用3D打印技术来将替换物体的实体模型打印出来，或者也可以根据其他制作工艺将替换物体的实体模型制作出来，在此不作限制。

这样，在本实施例的成像补偿系统中，三维成像装置205不是对待成像的目标物体直接成像，而是对替换物体的实体模型进行直接成像，以得到目标成像。

本实施例中，在采用会对待成像的目标物体形成畸变的三维成像装置进行成像时，先采用获取装置根据该待成像的目标物体获取到其等比例缩放后的目标成像的三维数据，再采用计算装置根据该三维成像装置和目标成像的三维数据计算出能够采用该三维成像装置成像出目标成像的替换物体的三维数据，然后通过模型建立装置和实体建立装置建立替换物体的实体模型；这样，在成像时三维成像装置不是对待成像的目标物体进行成像，而是对替换物体的实体模型进行成像，因此最终形成的像不是畸变的像，而是对该待成像的目标物体等比例缩放的像。

本实施例中，还可以将成像补偿系统中的实体建立装置替换成裸眼3D显示装置，其中该裸眼3D显示装置具体用于显示模型建立装置203所建立的替换物体的3D模型的像。这样，三维成像装置205不是对实体建立装置建立的替换物体的实体模型进行成像，而是对裸眼3D显示装置所成的替换物体的3D模型的像进行成像。采用该种方法不需要建立实体模型，在实现上更加方便。

本实施例中，裸眼3D显示装置可以有多种实现结构。具体举例来说，如图4A所示，该裸眼3D装置包括沿第一方向往复平移的显示界面401，其中该第一方向垂直于显示界面401，显示界面401沿第一方向平移到不同位置时分别显示的图像为预置三维图像在该位置所在平面上的像。这样，人眼在观看该显示界面401时可以形成观看3D影像的感觉。实际运用中，该显示界面可以是平板显示器，例如LED(Light Emitting Diode，发光二极管)、LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)等显示器，或者也可以是投影系统的投影屏幕，在此不作限制。

或者，该裸眼3D装置也可以不是包括沿第一方向往复平移的显示界面，而是包括沿第一方向依次层叠排布的N个显示界面，其中N大于或者等于2，且第1个至第N-1个显示界面的透明度分别大于预置数值，使得人眼能够透过该第1个显示界面看到第N个显示界面。该N个显示界面中的每一个显示界面分别用于显示预置三维图像在该显示界面所在位置所在平面上的像。这样，人眼在从第1个显示界面看向该N个显示界面上的像时可以形成观看3D影像的感觉。或者，还可以是该N个显示界面中的至少一个显示界面沿第一方向往复平移，其中该显示界面沿第一方向平移到不同位置时分别显示的图像为预置三维图像在该位置所在平面上的像。

本实施例中，优选的，如图4B所示，成像补偿系统还包括两个反射面41和42，该两个反射面相互垂直放置且分别与三维成像装置的光轴的夹角为45度。该两个反射面均位于三维成像装置背向替换物体43的一端。由于三维成像装置205对替换物体43所成的像44是替换物体43上下倒立之后的像，而该倒立的像44通过该两个反射面的依次反射后在反射面42的出射光路上正立成像。实际运用中，该两个反射面也可以是一个棱镜上的两个反射面，在此不对反射面的具体设置形式做限制。该两个放射面的放置位置也并不局限于放置在三维成像装置背向替换物体43的一端，还可以是放置在替换物体43和三维成像装置之间，或者还可以是其他放置方式，在此不作限制。

请参阅图5，图5为本发明的成像补偿方法的一个实施例的流程图。本实施例中，成像补偿方法包括：

501、获取目标成像的三维数据，其中所述目标成像为待成像的目标物体等比例放大或者缩小预置倍数后得到的像；

本实施例是要实现得到一个物体的三维成像，其中该三维成像的三维数据和该物体等比例放大或者缩小预置倍数后的三维数据一致。称该物体为待成像的目标物体，该三维成像为目标成像。实际运用中，可采用三维信息采集系统来获取待成像的目标物体的三维数据。当然，如果该待成像的目标物体本身为计算机中虚拟的3D模型，那么无需该三维信息采集系统。

502、获取三维成像装置的信息，其中所述三维成像装置在两个不同的维度上对物体成像的放大比例或者缩小比例不同；

本实施例中的三维成像装置对物体进行成像时所形成的三维成像并不是和该物体一样比例的，而是在至少两个不同的维度上对该物体成像的比例不同，也即该三维成像装置对该物体所成的三维图像是畸变的。需注意的是，该两个不同的维度并不一定是相互垂直的两个维度，可以是任意两个维度。具体举例来说，该三维成像装置可以包括分别呈抛物面形状的第一反射面和第二反射面，该两个反射面相对放置，且第一反射面的焦点和第二反射面的焦点重合，第一反射面的焦距和第二反射面的焦距不同。当然，实际运用中，三维成像装置也可以是其他结构，只要三维成像装置在至少两个不同的方向上对物体成像的放大比例或者缩小比例不同即可，在此不作限制。

503、根据所述三维成像装置的信息和所述目标成像的三维数据计算替换物体的三维数据；

由于本实施例中的三维成像装置在两个不同的维度上对物体成像的放大比例或缩小比例不同，那么该三维成像装置对待成像的目标物体所成的像并不是目标成像。

由于光路是可逆的，那么可以根据该三维成像装置和该目标成像的三维数据计算出能够采用该三维成像装置成像出目标成像的物体的三维数据，称该物体为替换物体。也即若该三维成像装置的一侧放置有替换物体的话，那么另一端能够成像出目标成像。

因此，本实施例中，在根据待成像的目标物体获取到目标成像的三维数据以及三维成像装置之后，根据该系统和三维数据计算出替换物体的三维数据。计算的方法有多种，例如可以采用光线追迹的方法，即对目标成像上的每一个点，通过确定过该点的两条光线经过三维成像装置后在该三维成像装置的背向目标成像的一端相交的交点来确定替换物体上的一个点，进而把替换物体上所有的点确定出来。或者，还可以通过确定三维成像装置在与水平方向夹角为α(0度≤α≤90度)的方向上从目标成像到替换物体缩放的系数，这样采用该系数乘以目标成像在该方向上的尺寸可以计算出替换物体在该方向上的尺寸，进而把替换物体所有方向上的尺寸确定出来，以确定替换物体的三维数据。当然，实际运用中，还可以采用其他计算方法，在此不作限制。

504、根据所述替换物体的三维数据形成所述替换物体的三维图像或者三维模型；

获取到替换物体的三维数据之后，由于三维成像装置需对该替换物体进行成像，因此可采用3D打印技术打印出该替换物体的三维模型，以方便三维成像装置对该替换物体的三维模型进行成像。或者，也可以不打印出实体模型，而是采用裸眼3D显示系统根据该替换物体的三维数据显示出该替换物体的三维图像，以便三维成像装置对该替换物体的三维图像继续成像。

505、采用所述三维成像装置对所述三维图像或者三维模型进行成像。

得到替换物体的三维图像或者三维模型之后，三维成像装置对该替换物体进行成像，而不是对待成像的目标物体进行成像，因此得到的像为目标成像，而不是畸变的成像。

本实施例中，在采用会对待成像的目标物体形成畸变的三维成像装置进行成像时，先根据该待成像的目标物体获取到其等比例缩放后的目标成像的三维数据，再根据该三维成像装置和目标成像的三维数据计算出能够采用该三维成像装置成像出目标成像的替换物体的三维数据，这样，在成像时三维成像装置不是对待成像的目标物体进行成像，而是对替换物体进行成像，因此最终形成的像不是畸变的像，而是对该待成像的目标物体等比例缩放的像。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种成像补偿系统，其特征在于，包括:

在至少两个不同的方向上对物体成像的放大比例或者缩小比例不同的三维成像装置，所述三维成像装置具体包括分别呈抛物面形状的第一反射面和第二反射面，所述两个反射面相对放置且焦点重合，所述第一反射面的焦距和第二反射面的焦距不同；

获取装置，用于获取目标成像的三维数据，其中所述目标成像为待成像的目标物体等比例放大或者缩小预置倍数后得到的像；

计算装置，用于根据所述目标成像的三维数据和所述三维成像装置计算替换物体的三维数据，其中所述三维成像装置对所述替换物体成的像为所述目标成像；

模型建立装置，用于根据所述替换物体的三维数据建立所述替换物体的3D模型；

实体建立装置，用于根据所述替换物体的3D模型建立等大小的实体模型；

所述三维成像装置用于对所述实体模型进行成像。

2.根据权利要求1所述的成像补偿系统，其特征在于，

所述成像补偿系统还包括三维信息采集装置，用于采集待成像的目标物体的三维数据；

所述获取装置具体用于根据所述目标物体的三维数据计算目标成像的三维数据。

3.一种成像补偿系统，其特征在于，包括:

在至少两个不同的方向上对物体成像的放大比例或者缩小比例不同的三维成像装置，所述三维成像装置具体包括分别呈抛物面形状的第一反射面和第二反射面，所述两个反射面相对放置且焦点重合，所述第一反射面的焦距和第二反射面的焦距不同；

获取装置，用于获取目标成像的三维数据，其中所述目标成像为待成像的目标物体等比例放大或者缩小预置倍数后得到的像；

计算装置，用于根据所述目标成像的三维数据和所述三维成像装置计算替换物体的三维数据，其中所述三维成像装置对所述替换物体成的像为所述目标成像；

模型建立装置，用于根据所述替换物体的三维数据建立所述替换物体的3D模型；

裸眼3D显示装置，用于显示所述3D模型的像；

所述三维成像装置用于对裸眼3D显示装置显示的3D模型的像进行成像。

4.根据权利要求3所述的成像补偿系统，其特征在于，

所述成像补偿系统还包括三维信息采集装置，用于采集待成像的目标物体的三维数据；

所述获取装置具体用于根据所述目标物体的三维数据计算目标成像的三维数据。

5.根据权利要求3所述的成像补偿系统，其特征在于，

所述裸眼3D显示装置包括沿第一方向往复平移的显示界面，其中所述第一方向垂直于所述显示界面，所述显示界面沿所述第一方向平移到不同位置时分别显示的图像为所述3D模型的三维图像在所述位置所在平面上的像。

6.根据权利要求3所述的成像补偿系统，其特征在于，

所述裸眼3D显示装置包括沿第一方向依次层叠排布的N个显示界面，其中N大于或者等于2，且第1个至第N-1个所述显示界面的透明度分别大于预置数值，使得人眼能够透过该第1个显示界面看到第N个显示界面；

所述N个显示界面中的每一个显示界面分别用于显示所述3D模型的三维图像在所述显示界面所在位置所在平面上的像。

7.根据权利要求6所述的成像补偿系统，其特征在于，

所述N个显示界面中的至少一个显示界面沿所述第一方向往复平移，其中所述显示界面沿第一方向平移到不同位置时分别显示的图像为所述3D模型的三维图像在所述位置所在平面上的像。

8.一种成像补偿方法，其特征在于，包括:

获取目标成像的三维数据，其中所述目标成像为待成像的目标物体等比例放大或者缩小预置倍数后得到的像；

获取三维成像装置的信息，其中所述三维成像装置在两个不同的方向上对物体成像的放大比例或者缩小比例不同，所述三维成像装置具体包括分别呈抛物面形状的第一反射面和第二反射面，所述两个反射面相对放置且焦点重合，所述第一反射面的焦距和第二反射面的焦距不同；

根据所述三维成像装置和所述目标成像的三维数据计算替换物体的三维数据；

根据所述替换物体的三维数据形成所述替换物体的三维图像或者三维模型；

采用所述三维成像装置对所述三维图像或者三维模型进行成像。