CN108803228A - 一种仿生摄像头三维立体成像系统和方法 - Google Patents

一种仿生摄像头三维立体成像系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明的仿生摄像头三维立体成像系统，包括成像单元，所述成像单元由透镜、感光器和光纤按照预设规则组成；所述成像单元用于提供至少两层成像面以实现三维立体成像；所述成像单元可以提供多个成像面，同时在多个平面上采集数据，多个成像面的图像在立体空间进行组合从而实现三维立体成像；解决现有的成像系统只可以在一个平面上成像，不可以实现三维立体成像的问题。

Description

一种仿生摄像头三维立体成像系统和方法
技术领域
本发明涉及摄像头技术领域，具体涉及一种仿生摄像头三维立体成像系统和方法。
背景技术
摄像头在日常生活应用的较为广泛，人们经常会使用摄像头进行拍摄各类照片；现有摄像头采用单一平面成像，只有一个平面采集数据，采集的图片只能是二维平面图形；因此，传统的成像系统图像采集和成像效果较差，不可以实现三维成像。
因此，需要提供一种成像系统，可以实现三维立体成像，实现较好的成像效果，解决传统的成像系统只可以进行二维成像的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种仿生摄像头三维立体成像系统和方法，用以解决现有成像系统不可以实现三维立体成像的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案为
一种仿生摄像头三维立体成像系统，包括成像单元，所述成像单元由透镜、感光器和光纤按照预设规则组成；所述成像单元用于提供至少两层成像面以实现三维立体成像。
其中，所述成像单元包括第一感光器、第二感光器和第一半透镜；
所述第一感光器和所述第二感光器相互垂直；所述第一感光器、所述第二感光器与所述第一半透镜所成夹角均为45度；
所述第一半透镜用于将照射于其上的光线分散到所述第一感光器和所述第二感光器上；
光线照射于所述第一半透镜上的入射点为a，点a到所述第一感光器和所述第二感光器的垂直距离分别为h1和h2；通过调节所述h1和h2的值实现两层成像面。
其中，所述成像单元包括三分之二透镜、第三感光器、第二半透镜、第四感光器和第五感光器；
所述三分之二透镜和所述第二半透镜所成夹角为45度；
所述第三感光器和所述第五感光器相互平行且分别处于所述三分之二透镜和第二半透镜的两侧；
所述三分之二透镜、所述第二半透镜和所述第四感光器沿着光线的入射方向依次排列；
光线照射于所述三分之二透镜上的入射点为b；照射于所述三分之二透镜上的光线三分之一被反射到所述第三感光器上，三分之二穿过所述三分之二透镜照射于所述第二半透镜上；点b到所述第三感光器的垂直距离为h3；
光线照射于所述第二半透镜上的入射点为c；照射于所述第二半透镜上的光线一半被反射到所述第五感光器，另一半穿过所述第二半透镜照射于所述第四感光器上；点c到所述第四感光器和第五感光器的垂直距离分别为h4和h5；通过调节所述h3、h4和h5的值实现三层成像面。
其中，所述成像单元包括多层感光器，所述多层感光器包括凸起面和凹陷面；多个所述凸起面组成凸起感应面，多个所述凹陷面组成凹陷感应面；光线照射于所述凸起感应面和所述凹陷感应面上各自形成一层成像面。
其中，所述成像单元包括第一层光纤、第二层光纤、第六感光器和第七感光器；
所述第一层光纤和所述第二层光纤间隔设置；所述第一层光纤的端部向外凸出，所述第二层光纤的端部向内凹陷；多个所述第一层光纤的端面组成第一成像面，多个所述第二层光纤的端面组成第二成像面；多个所述第一层光纤均与所述第六感光器连接；多个所述第二层光纤均与所述第七感光器连接；光线分别照射于所述第一成像面和所述第二成像面上通过两个成像面实现立体成像。
其中，所述成像单元包括凸起光纤、阶梯光纤、凹陷光纤、第八感光器、第九感光器和第十感光器；
所述凹陷光纤夹紧于两个所述阶梯光纤之间且相对所述阶梯光纤向内凹陷；
所述阶梯光纤夹紧于所述凸起光纤和所述凹陷光纤之间，所述阶梯光纤相对于相邻的所述凸起光纤向内凹陷且相对于相邻的所述凹陷光纤向外凸出；
所述凸起光纤夹紧于两个所述阶梯光纤之间且相对于所述阶梯光纤向外凸出；
多个所述凸起光纤的端面组成第三成像面，且所述凸起光纤与所述第八感光器连接；
多个所述阶梯光纤的端面组成第四成像面，且所述阶梯光纤与所述第九感光器连接；
多个所述凹陷光纤的端面组成第五成像面，且所述凹陷光纤与所述第十感光器连接；
光线分别照射于所述第三成像面、所述第四成像面和所述第五成像面上实现立体成像。
其中，还包括摄像头，所述摄像头为球状；所述成像单元包括凸柱光纤和内凹光纤；所述凸柱光纤和所述内凹光纤间隔设置，所述内凹光纤相对于相邻的所述凸柱光纤凹陷；多个所述凸柱光纤沿着所述摄像头的球面排列成圆弧面，且构成第六成像面；多个所述内凹光纤沿着所述摄像头的球面排列成圆弧面，且构成第七成像面；光线分别照射于所述第六成像面和所述第七成像面上实现立体成像。
一种成像方法，用于所述仿生摄像头三维立体成像系统，所述成像单元由透镜、感光器和光纤按照预设规则组成；通过所述成像单元提供至少两层成像面以实现三维立体成像。
本发明具有如下优点：
本发明的仿生摄像头三维立体成像系统，包括成像单元，所述成像单元由透镜、感光器和光纤按照预设规则组成；所述成像单元用于提供至少两层成像面以实现三维立体成像；
所述成像单元可以提供多个成像面，同时在多个平面上采集数据，多个成像面的图像在立体空间进行组合从而实现三维立体成像；解决现有的成像系统只可以在一个平面上成像，不可以实现三维立体成像的问题。
附图说明
图1是本发明的实施例2的成像单元的结构示意图。
图2是本发明的实施例3的成像单元的结构示意图。
图3是本发明的实施例4的成像单元的结构示意图。
图4是本发明的实施例5的成像单元的结构示意图。
图5是本发明的实施例6的成像单元的结构示意图。
图6是本发明的实施例7的成像单元的结构示意图。
11-第一感光器；12-第二感光器；13-半透镜；21-三分之二透镜；22-第三感光器；23-第二半透镜；24-第四感光器；25-第五感光器；31-多层感光器；41-双层光纤；411-第一层光纤；412-第二层光纤；42-第六感光器；43-第七感光器；51-三层光纤；511-第三层光纤；512-第四层光纤；513-第五层光纤；52-第八感光器；53-第九感光器；54-第十感光器；61-光纤簇；611-第六层光纤；612-第七层光纤；62-第十一感光器；63-第十二感光器；64-球形摄像头。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例1仿生摄像头三维立体成像系统，包括成像单元，所述成像单元由透镜、感光器和光纤按照预设规则组成；所述成像单元用于提供至少两层成像面以实现三维立体成像；
所述成像单元可以提供多个成像面，同时在多个平面上采集数据，多个成像面的图像在立体空间进行组合从而实现三维立体成像；解决现有的成像系统只可以在一个平面上成像，不可以实现三维立体成像的问题。
实施例2
进一步，在实施例1的基础上：
所述成像单元包括第一感光器11、第二感光器12和第一半透镜13；
所述第一感光器11和所述第二感光器12相互垂直；所述第一感光器11、所述第二感光器12与所述第一半透镜13所成夹角均为45度；所述第一半透镜13用于将照射于其上的光线分散到所述第一感光器11和所述第二感光器12上；光线照射于所述第一半透镜13上的入射点为a，点a到所述第一感光器11和所述第二感光器12的垂直距离分别为h1和h2；通过调节所述h1和h2的值实现两层成像面。
所述第一感光器11和所述第二感光器12分别处于所述第一半透镜13的两侧，照射于所述第一半透镜13上的光线一半本反射到所述第一感光器11上，另一半穿过所述第一半透镜13照射于所述第二感光器12上；调整所述h1和h2为不同的数值，从而将光源分散到两个不同距离的感光器上；本实施例1中光线通过所述第一半透镜13与两个感光器产生不同的光距实现双层成像面，实现三维立体图形。
实施例3
进一步，在实施例1的基础上：
所述成像单元包括三分之二透镜21、第三感光器22、第二半透镜23、第四感光器24和第五感光器25；
所述三分之二透镜21和所述第二半透镜23所成夹角为45度；
所述第三感光器22和所述第五感光器25相互平行且分别处于所述三分之二透镜21和第二半透镜23的两侧；
所述三分之二透镜21、所述第二半透镜23和所述第四感光器24沿着光线的入射方向依次排列；
光线照射于所述三分之二透镜21上的入射点为b；照射于所述三分之二透镜21上的光线三分之一被反射到所述第三感光器22上，三分之二穿过所述三分之二透镜21照射于所述第二半透镜23上；点b到所述第三感光器22的垂直距离为h3；
光线照射于所述第二半透镜23上的入射点为c；照射于所述第二半透镜23上的光线一半被反射到所述第五感光器25，另一半穿过所述第二半透镜23照射于所述第四感光器24上；点c到所述第四感光器24和第五感光器25的垂直距离分别为h4和h5；通过调节所述h3、h4和h5的值实现三层成像面。
入射光线照射于所述三分之二透镜21上，三分之一的光线被反射到所述第三感光器22上，三分之二的入射关系穿过所述三分之二透镜21照射于所述第二半透镜23上；罩设于所述第二半透镜23上的光线其中一半被反射到所述第五感光器25上，另一半穿过所述第二半透镜23照射到所述第四感光器24上；
通过调节所述第三感光器22，第四感光器24和第五感光器25的位置进而调节所述h3、h4和h5的数值，将h3、h4和h5设置为不同的数值。
本实施例2中，通过将光源分散到三个不同距离的感光器上，通过光线照射到感光器的不同光距h3、h4和h5实现三层成像面，实现三维立体图形。
实施例4
进一步，在实施例1的基础上：
所述成像单元包括多层感光器，所述多层感光器包括凸起面31和凹陷面32；多个所述凸起面31组成凸起感应面，多个所述凹陷面32组成凹陷感应面；光线照射于所述凸起感应面和所述凹陷感应面上各自形成一层成像面。
光线照射于所述多层感光器上时，于所述凸起感应面和所述凹陷感应面上各产生一层成像面，对应多个所述多层感应面产生多个所述成像面，多个成像面实现立体成像。
实施例5
进一步，在实施例1的基础上：
所述成像单元包括第一层光纤411、第二层光纤412、第六感光器和第七感光器；所述第一层光纤411和所述第二层光纤412间隔设置；所述第一层光纤411的端部向外凸出，所述第二层光纤412的端部向内凹陷；多个所述第一层光纤411的端面组成第一成像面，多个所述第二层光纤412的端面组成第二成像面；多个所述第一层光纤411均与所述第六感光器连接；多个所述第二层光纤412均与所述第七感光器连接；光线分别照射于所述第一成像面和所述第二成像面上通过两个成像面实现立体成像。
光线照射于所述第一层光纤411和所述第二层光纤412上时，对应的在所述第六感光器上产生一个成像面，在所述第七感光器上产生一个层成像面，从而形成两层成像面，在两个成像平面上采集数据，实现立体成像。
实施例6
进一步，在实施例1的基础上：
所述成像单元包括凸起光纤51、阶梯光纤52、凹陷光纤53、第八感光器、第九感光器和第十感光器；
所述凹陷光纤53夹紧于两个所述阶梯光纤52之间且相对所述阶梯光纤52向内凹陷；
所述阶梯光纤52夹紧于所述凸起光纤51和所述凹陷光纤53之间，所述阶梯光纤52相对于相邻的所述凸起光纤51向内凹陷且相对于相邻的所述凹陷光纤53向外凸出；
所述凸起光纤51夹紧于两个所述阶梯光纤52之间且相对于所述阶梯光纤52向外凸出；
多个所述凸起光纤51的端面组成第三成像面，且所述凸起光纤51与所述第八感光器连接；
多个所述阶梯光纤52的端面组成第四成像面，且所述阶梯光纤52与所述第九感光器连接；
多个所述凹陷光纤53的端面组成第五成像面，且所述凹陷光纤53与所述第十感光器连接；
光线分别照射于所述第三成像面、所述第四成像面和所述第五成像面上实现立体成像。
当光线照射于所述凸起光纤51、阶梯光纤52和凹陷光纤53时，对应的在所述第八感光器、所述第九感光器和所述第十感光器上分别形成一个成像面，同时在3个成像面上采集数据，实现立体成像。
实施例7
进一步，在实施例1的基础上：
仿生摄像头三维立体成像系统包括摄像头63，所述摄像头63为球状；所述成像单元包括凸柱光纤61和内凹光纤62；所述凸柱光纤61和所述内凹光纤62间隔设置，所述内凹光纤62相对于相邻的所述凸柱光纤61凹陷；多个所述凸柱光纤61沿着所述摄像头的球面排列成圆弧面，且构成第六成像面；多个所述内凹光纤62沿着所述摄像头的球面排列成圆弧面，且构成第七成像面；光线分别照射于所述第六成像面和所述第七成像面上实现立体成像。
当光线照射于所述第六层光纤611和第七层光纤612上时，在所述第十一感光器62和所述第十二感光器63上分别形成一个成像面，同时在2个成像面上采集数据，实现立体成像。
实施例8
进一步，在实施例1的基础上：
本实施例8的成像方法，采用所述仿生摄像头三维立体成像系统，所述成像单元由透镜、感光器和光纤按照预设规则组成；通过所述成像单元提供至少两层成像面以实现三维立体成像。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种仿生摄像头三维立体成像系统，其特征在于，包括成像单元，所述成像单元由透镜、感光器和光纤按照预设规则组成；所述成像单元用于提供至少两层成像面以实现三维立体成像。
2.根据权利要求1所述仿生摄像头三维立体成像系统，其特征在于，所述成像单元包括第一感光器(11)、第二感光器(12)和第一半透镜(13)；
所述第一感光器(11)和所述第二感光器(12)相互垂直；所述第一感光器(11)、所述第二感光器(12)与所述第一半透镜(13)所成夹角均为45度；
所述第一半透镜(13)用于将照射于其上的光线分散到所述第一感光器(11)和所述第二感光器(12)上；
光线照射于所述第一半透镜(13)上的入射点为a，点a到所述第一感光器(11)和所述第二感光器(12)的垂直距离分别为h1和h2；通过调节所述h1和h2的值实现两层成像面。
3.根据权利要求1所述仿生摄像头三维立体成像系统，其特征在于，所述成像单元包括三分之二透镜(21)、第三感光器(22)、第二半透镜(23)、第四感光器(24)和第五感光器(25)；
所述三分之二透镜(21)和所述第二半透镜(23)所成夹角为45度；
所述第三感光器(22)和所述第五感光器(25)相互平行且分别处于所述三分之二透镜(21)和第二半透镜(23)的两侧；
所述三分之二透镜(21)、所述第二半透镜(23)和所述第四感光器(24)沿着光线的入射方向依次排列；
光线照射于所述三分之二透镜(21)上的入射点为b；照射于所述三分之二透镜(21)上的光线三分之一被反射到所述第三感光器(22)上，三分之二穿过所述三分之二透镜(21)照射于所述第二半透镜(23)上；点b到所述第三感光器(22)的垂直距离为h3；
光线照射于所述第二半透镜(23)上的入射点为c；照射于所述第二半透镜(23)上的光线一半被反射到所述第五感光器(25)，另一半穿过所述第二半透镜(23)照射于所述第四感光器(24)上；点c到所述第四感光器(24)和第五感光器(25)的垂直距离分别为h4和h5；通过调节所述h3、h4和h5的值实现三层成像面。
4.根据权利要求1所述仿生摄像头三维立体成像系统，其特征在于，所述成像单元包括多层感光器，所述多层感光器包括凸起面(31)和凹陷面(32)；多个所述凸起面(31)组成凸起感应面，多个所述凹陷面(32)组成凹陷感应面；光线照射于所述凸起感应面和所述凹陷感应面上各自形成一层成像面。
5.根据权利要求1所述仿生摄像头三维立体成像系统，其特征在于，所述成像单元包括第一层光纤(411)、第二层光纤(412)、第六感光器和第七感光器；
所述第一层光纤(411)和所述第二层光纤(412)间隔设置；所述第一层光纤(411)的端部向外凸出，所述第二层光纤(412)的端部向内凹陷；多个所述第一层光纤(411)的端面组成第一成像面，多个所述第二层光纤(412)的端面组成第二成像面；多个所述第一层光纤(411)均与所述第六感光器连接；多个所述第二层光纤(412)均与所述第七感光器连接；光线分别照射于所述第一成像面和所述第二成像面上通过两个成像面实现立体成像。
6.根据权利要求1所述仿生摄像头三维立体成像系统，其特征在于，所述成像单元包括凸起光纤(51)、阶梯光纤(52)、凹陷光纤(53)、第八感光器、第九感光器和第十感光器；
所述凹陷光纤(53)夹紧于两个所述阶梯光纤(52)之间且相对所述阶梯光纤(52)向内凹陷；
所述阶梯光纤(52)夹紧于所述凸起光纤(51)和所述凹陷光纤(53)之间，所述阶梯光纤(52)相对于相邻的所述凸起光纤(51)向内凹陷且相对于相邻的所述凹陷光纤(53)向外凸出；
所述凸起光纤(51)夹紧于两个所述阶梯光纤(52)之间且相对于所述阶梯光纤(52)向外凸出；
多个所述凸起光纤(51)的端面组成第三成像面，且所述凸起光纤(51)与所述第八感光器连接；
多个所述阶梯光纤(52)的端面组成第四成像面，且所述阶梯光纤(52)与所述第九感光器连接；
多个所述凹陷光纤(53)的端面组成第五成像面，且所述凹陷光纤(53)与所述第十感光器连接；
光线分别照射于所述第三成像面、所述第四成像面和所述第五成像面上实现立体成像。
7.根据权利要求1所述仿生摄像头三维立体成像系统，其特征在于，还包括摄像头(63)，所述摄像头(63)为球状；所述成像单元包括凸柱光纤(61)和内凹光纤(62)；所述凸柱光纤(61)和所述内凹光纤(62)间隔设置，所述内凹光纤(62)相对于相邻的所述凸柱光纤(61)凹陷；多个所述凸柱光纤(61)沿着所述摄像头的球面排列成圆弧面，且构成第六成像面；多个所述内凹光纤(62)沿着所述摄像头的球面排列成圆弧面，且构成第七成像面；光线分别照射于所述第六成像面和所述第七成像面上实现立体成像。
8.一种成像方法，用于权利要求1至7任意一项所述仿生摄像头三维立体成像系统，其特征在于，所述成像单元由透镜、感光器和光纤按照预设规则组成；通过所述成像单元提供至少两层成像面以实现三维立体成像。
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