CN109151273B - 一种光扇立体摄像机及立体测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光扇立体摄像机及一种立体测量方法。一个光扇立体摄像机采集的两个影像沿着水平方向上分别被两个光扇压缩后在同一个图像传感器上成像，输出的一种光扇左右格式的影像与传统左右格式的影像相比拥有相同的水平视角，解析度，影像效率和一半像素的标准播放格式。一个光扇全景立体摄像机输出的立体影像经过定位和剪切后仍然保持着影像被采集时的原始位置和方向的信息，拼接后每一个立体影像与周围相邻的立体影像之间不仅具有一种自然和无缝拼接的效果，而且具有立体影像原始的位置和方向。一种立体测量方法通过关注物体的立体影像实时地测量关注物体的摄像机的距离，关注物体之间的距离、面积、体积和关注物体表面的几何特征。本发明可以应用于内窥镜、立体摄像机、全景立体摄像机、立体测量和其他立体影像应用领域。

Description

一种光扇立体摄像机及立体测量方法

技术领域

本发明涉及一种拥有双镜头和单图像传感器的立体摄像机、以及光扇、光扇左右格式、立体测量方法、全景立体摄像机、全景立体影像剪切和拼接方法。

背景技术

两种主流的双镜头单图像传感器立体成像技术；第一种是两个独立的光学镜头模组通过两个成像圆的方式分别将采集的两个独立的和具有不同视角的影像投射在一个图像传感器的左半部和右半部上成像。第二种是两个独立的光学镜头模组采集的两个独立的和具有不同视角的影像经过一个镜头组二次成像后通过一个成像圆的方式投射在一个图像传感器上成像。上述两种成像圆成像技术获得的一个左右格式的影像中的左右两个影像存在着水平视角小，影像效率低和较小的影像播放格式的问题。

目前最常使用的双镜头单图像传感器立体摄像机输出的一个左右格式的影像中的左右两个影像与传统的两个独立的摄像机输出的两个独立的影像经过下采样和左右拼接后的一个传统左右格式的影像相比存在着水平视角小，影像效率低和更小的影像播放格式的问题。

实际中，测量一个关注物体与摄像机的距离都是通过测距器或传感器直接测量获得，但是这种方法无法直接获得关注物体的表面面积，体积和表面几何特征，包括关注物体的长度、宽度、面积、表面凹凸部分的面积和深度。这些信息在众多的应用中有着实际意义。

目前，市场中主流的全景摄像机都是通过一组分布式的传统镜头采集一组平面影像，然后通过算法对获得的平面影像进行剪切，拼接和立体合成的方式获得一个全景立体影像。到目前为止，几乎所有的立体影像算法仍然无法完全消除立体影像中存在的2D转3D的痕迹。另外，剪切和拼接算法都是以影像在接缝处的连续性，自然过渡和无痕迹为设计原则。传统的剪切和拼接方法存着二个主要的不足：第一个是立体影像中没有任何的位置和方向信息。第二个是完全依赖算法的剪切和拼接方法存在着较大的延迟，增加了全景影像现场直播的难度和效果。

为了解决上述传统的双镜头单图像传感器立体摄像机和全景立体摄像机存在的问题，本发明提出一种光扇立体摄像机，光扇全景立体摄像机和立体测量方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种光扇立体摄像机及一种立体测量方法和技术，以解决下面的技术问题(不限于)：第一个是传统的双镜头单图像传感器立体摄像机获得的影像与传统的双摄像机获得的影像在水平视角，解析度，影像效率，高清影像质量和影像标准播放格式方面相比仍具有较大差距；第二个是传统的全景摄像机输出的所有影像经过剪切和拼接后具有连续和自然过渡的无缝拼接效果，但是影像中没有原始影像位置和方向的信息；第三个是传统的影像测量技术无法直接获得关注物体的表面面积，体积和表面特征的问题。

一种光扇立体摄像机有两种不同的类型；

第一种类型的光扇立体摄像机是一个光扇立体摄像机，包括两个完全相同的光学镜头模组、一个图像传感器(CCD或CMOS))和一个立体影像处理器，简称为光扇立体摄像机。一个光扇立体摄像机中设置有两个完全相同的光学镜头模组，两个光学镜头模组中心线与光扇立体摄像机中心线对称且彼此平行。每一个光学镜头模组中设置有一个光扇，光扇沿着一条位于两个光学镜头模组中心线所在的平面上并与两个光学镜头模组中心线垂直的直线方向上对光学镜头模组采集的影像进行压缩，沿着一条与两个光学镜头模组中心线所在的平面垂直的直线方向上保持影像不变。两个光学镜头模组采集的两个影像分别经过各自模组中的光扇后，在同一个图像传感器成像表面的左半部和右半部上分别成像。传统的双镜头或双镜头模组将各自采集的影像分别通过一个成像圆的方式投射到同一个图像传感器的成像表面的左半部和右半部上分别成像。一个光扇立体摄像机中两个光学镜头模组将各自采集的影像分别通过一个成像椭圆的方式投射到同一个图像传感器的成像表面的左半部和右半部上分别成像。一个光扇沿着一条位于两个光学镜头模组中心线所在的平面上并与两个光学镜头模组中心线垂直的直线方向上的影像压缩率可以从零(0％)至百分之五十(50％)不等，沿着一条与两个光学镜头模组中心线所在的平面垂直的直线方向上的影像压缩率等于零(0％)。影像压缩率指的是在一个确定的方向上：{[(压缩前的影像长度)－(压缩后的影像长度)]÷(压缩前的影像长度)}×100％。

光扇又称为光线扇。一个光扇是由两个轴线相互垂直的柱镜组成。柱镜是一个正柱面透镜或正柱面镜片。柱镜带有曲率的表面可以是圆柱面或非圆柱面。光扇中的一个柱镜的轴线位于两个光学镜头模组中心线所在的平面上并与两个光学镜头模组中心线垂直，另一个柱镜的轴线与两个光学镜头模组中心线所在的平面垂直。光扇中的两个柱镜的中心都位于光学镜头模组中心线上。光扇在两个不同的主子午面中的影像压缩率不同，如果光扇的两个主子午面中的影像都处于聚焦状态，则所有的子午面中的影像都是处于聚焦状态。这是一个光扇系统能够获得高质量影像需要满足的条件之一。一个光扇中，一个柱镜中的一个子午面与其主子午面成η角时，该子午面内的光焦度为G_η＝G₀×Cos²η。当光扇中的两个柱镜的轴线彼此互成90°时，则其中的一个是η，另一个是(90°－η)，并且Sin²η+Cos²η＝1。其中G₀是柱镜主子午面内的光焦度。

光扇立体摄像机输出的影像格式是一种光扇左右格式。光扇左右格式的影像中的左右两个影像分别是两个相对应的光学镜头模组采集的两个被各自模组中的光扇沿着一条位于两个光学镜头模组中心线所在的平面上并与两个光学镜头模组中心线垂直的直线方向上压缩了一半，沿着一条与两个光学镜头模组中心线所在的平面垂直的直线方向上保持不变的影像。当一个光扇立体摄像机中的两个光学镜头模组为水平放置时，光扇左右格式的影像中的左右两个影像沿着水平方向上的影像压缩率为百分之五十(50％)，沿着垂直方向上的影像压缩率为零(0％)的一种影像格式。

传统的立体影像采集技术使用两个独立的摄像机对着关注物体同步地进行拍摄，获得两个独立的和具有不同视角的影像分别经过下采样后，按照左右排列的方式被拼接在一起成为一个传统左右格式的影像。这种传统的立体影像采集技术和方法已经成为一种立体影像采集技术的标准。传统左右格式的影像满足目前主要市场，国家和行业的影像传输标准，立体播放器和立体影像播放格式标准。传统左右格式的影像具有高质量的立体影像效果，较大的影像视角，较高的影像效率，具有一半像素的立体播放格式。与传统左右格式相比，光扇左右格式的影像中的左右两个影像不仅拥有相同的水平视角，解析度，影像效率，一半像素的标准播放格式，符合所有立体播放器和立体影像播放格式和标准，而且具有同步成像，更小延迟，结构简单和更低成本的优势。

传统的摄像机通过一个成像圆的方式将采集的影像投射到一个水平长度为w，垂直高度为v，面积为w×v的长方形图像传感器成像表面上成像。如果图像传感器的成像表面是成像圆的一个最大内接长方形，成像圆的直径为D＝(w²+v²)^1/2。光扇立体摄像机中每一个光学镜头模组中的一个光扇将传统的一个成像圆变形成一个成像椭圆，该成像椭圆的最大内接长方形的水平长度为w/2，垂直高度为v，面积为(w×v)/2，等于一个图像传感器成像表面面积的一半。这时，成像椭圆在水平方向上的短半轴为b＝w/2√2，垂直方向上的长半轴为a＝v/√2。两个光学镜头模组采集的两个影像分别经过各自模组中的一个光扇后，通过一个成像椭圆的方式投射到一个图像传感器的成像表面的左半部和右半部上分别成像。

本发明涉及了三种不同的左右格式的影像格式；第一种是上述[0011]中所述的光扇左右格式。光扇左右格式是光扇立体摄像机输出的一种影像格式。第二种是左右格式。左右格式是一种双镜头单图像传感器的立体摄像机输出的一种影像格式。第三种是上述[0012]中所述的传统左右格式。

光扇左右格式与左右格式的影像相比具有下面的特点：对于水平放置的左右两个光学镜头模组，第一、光扇左右格式的两个影像的展开是将两个影像分别沿着水平方向上放大一倍后成为左右两个拥有一半像素的标准播放格式的影像。左右格式的两个影像的展开是将两个影像分别进行下采样。下采样后的两个影像拥有一半像素和水平方向上更小的非标准播放格式。第二、光扇左右格式的两个影像的水平视角，解析度和影像利用率比左右格式的两个影像都大。第三、光扇左右格式的成像方法是一种光学成像过程，展开时不需要任何算法。左右格式的两个影像在展开时的下采样过程是一个影像算法的过程。

光扇左右格式与传统左右格式的影像相比具有下面的特点：对于水平放置的左右两个光学镜头模组，第一、光扇左右格式的两个影像与传统左右格式的两个影像在被展开前和被展开后的解析度都相同。第二、光扇左右格式的两个影像和传统左右格式的两个影像被分别展开后的两个独立的影像具有相同的水平视角、解析度、影像效率和一半像素的标准播放格式。第三、拍摄过程中，光扇左右格式的两个影像都是精确同步的。传统左右格式的两个影像需要使用第三方同步技术和设备或在拍摄完成后对影像进行后期同步处理。第四、光扇左右格式的两个影像依靠光学方法直接成像。传统左右格式的两个影像需要进行下采样和左右拼接的过程，下采样和拼接是一个影像算法的过程。第五、光扇左右格式的成像技术需要一个图像传感器。传统左右格式的成像技术需要二个图像传感器。上述比较表明：光扇左右格式与传统左右格式的成像技术拥有相同的水平视角，解析度，影像效率和标准播放格式，但是光扇左右格式的两个影像具有同步成像，更小延迟，结构简单和更低成本的优势。

一个光扇立体摄像机中的两个光学镜头模组中心线之间的距离为t，光扇立体摄像机的视间距。视间距t在3毫米至200毫米之间。

光扇立体摄像机中的两个光学镜头模组的焦距、视角、光圈、光学镜片、镜片数量、镜头中心位置、镜片材料、每一个相互对应的镜片上的表面涂层、光学设计、结构设计以及所有参数都完全相同。

光扇立体摄像机有三种不同的模型，三种不同模型的光扇立体摄像机分别使用下面三种具有不同的光学设计和结构设计的光学镜头模组。第一种，第二种和第三种不同模型的光扇立体摄像机分别使用了与下上述顺序相对应的第一种，第二种和第三种具有不同的光学设计和结构设计的光学镜头模组。

第一种光学镜头模组的设计包括一个镜头组、一个光扇和一个直角棱镜。镜头组中设置有一个斜平板镜片。两个光学镜头模组中心线所在的平面与一个图像传感器成像表面平行。一个光学镜头模组中最后面的一个直角棱镜将来自前方的影像全反射并向下折弯90°后投射到一个图像传感器成像表面的左半部或右半部上成像。

第二种光学镜头模组的设计包括两个镜头组、两个直角棱镜或一个斜方棱镜、一个光扇和一个直角棱镜。两个直角棱镜或一个斜方棱镜位于两个镜头组之间。两个光学镜头模组中心线所在的平面与一个图像传感器成像表面平行。一个光学镜头模组中最后面的一个直角棱镜将来自前方的影像全反射并向下折弯90°后投射到一个图像传感器成像表面的左半部或右半部上成像。

第三种光学镜头模组的设计包括两个镜头组，两个直角棱镜和一个光扇。对于水平放置的左右两个光学镜头模组，一个光学镜头模组中的两个直角棱镜位于两个镜头组之间，其中的一个直角棱镜的位置是固定不变的，另一个直角棱镜的位置可以是固定的或可以沿着一条位于水平面上并与两个光学镜头模组中心线相垂直的直线方向上移动。可移动的直角棱镜的直角射出面中心线与位置固定不动的直角棱镜的直角入射面中心线重合。可移动的直角棱镜的直角入射面中心线与设置在直角棱镜前面的一个镜头组中心线重合，两者之间的相对位置不变并可以沿着一条位于同一个水平面上并与两个光学镜头模组中心线相垂直的直线方向上同步地移动。左右两个光学镜头模组中心线与一个图像传感器的成像表面垂直并分别通过一个图像传感器的成像表面的左半部和右半部的中心。

上述[0020]，[0021]和[0022]中所述的三种不同的光学镜头模组设计中的镜头组是由一组镜片组成，镜片可以是球面或非球面镜片，也可以全部都是非球面镜片。

上述[0020]和[0021]中所述的第一种和第二种光学镜头模组的设计中，设置在光学镜头模组最后面的直角棱镜的一个直角三角形表面上镀有涂层。涂层具有不透光，吸收投射到涂层表面上的光和不反光的特性。第一种和第二种光扇立体摄像机中的两个光学镜头模组中设置在最后面的两个直角棱镜沿着镀有涂层的表面被放置在一起或被粘结在一起。

上述[0019]中所述三种不同模型的光扇立体摄像机中设置有一个隔光板。隔光板是一个具有多边形的薄平板。隔光板表面上镀有涂层或粘贴有一种材料，涂层和材料都具有吸收投射到涂层或材料表面上的光和不反光的特性。隔光板被设置在光扇立体摄像机中心线上并与两个光学镜头模组中心线所在的平面垂直。对于第一种和第二种类型的光扇立体摄像机，隔光板的一个直边与两个光学镜头模组中最后面的两个直角棱镜镀有涂层的三角形表面上两个对应的直角边被放置或粘接在一起后形成的一条重合的直线相交。对于第三种类型的光扇立体摄像机，隔光板与图像传感器的成像表面相互垂直，隔光板的一个直边与图像传感器成像表面平行，并与成像表面非常接近但不相交。

立体影像处理器是一个集成了一个图像处理芯片(ISP)、一个无线通讯模块、一个感知模块和定位模块、一种立体影像平移方法、一种立体测量方法和操作系统的装置。

一个图像处理芯片对一个光扇立体摄像机输出的光扇左右格式的影像进行修正，处理和优化，包括(不限于)白平衡，色彩插值，饱和度，亮度，锐利度，对比度和其它参数。

立体影像平移方法是一种将光扇立体摄像机输出的光扇左右格式的影像中的左右两个影像分别沿着一条位于两个光学镜头模组中心线所在的平面上并与两个光学镜头模组中心线垂直的直线方向上朝向对方进行一个平移，其中一个影像的平移为h＝T÷(4A×e)个像素，另一个影像的平移为h’＝T÷(4A×e)+1或h’＝T÷(4A×e)－1个像素。其中，T为人的双眼之间的距离，A为屏幕放大率，e为图像传感器中两个相邻像素点之间的水平距离。

实现立体影像平移的方法有多种，下面其中的三种方法是：

第一种方法；第一步，以光扇左右格式的影像的垂直中心线为基准。对于光扇左右格式的影像中的左影像，沿着中心线向左方向上的一条距离中心线h＝T÷(4A×e)个像素的垂直直线上对左影像进行剪切，保留剪切后垂直直线左边的影像部分。对于光扇左右格式的影像中的右影像，沿着中心线向右方向上的一条距离中心线h’＝T÷(4A×e)+1或h’＝T÷(4A×e)－1个像素的垂直直线上对右影像进行剪切，保留剪切后垂直直线右边的影像部分。第二步，将保留的左影像的右边缘与保留的右影像的左边缘对齐,拼接在一起成为一个新的光扇左右格式的影像。这种方法会造成新的光扇左右格式的影像中的左影像的左边缘和右影像的右边缘处分别有两个宽度为h和h’的垂直影像空白区。

第二种方法；第一步，分别将光扇左右格式的影像中的左右两个影像沿着水平方向上放大一倍并成为左右两个独立的影像。第二步，对于放大后的左影像，沿着左影像的右边缘向左方向上的一条距离右边缘h＝T÷(2A×e)个像素的垂直直线上对左影像进行剪切，保留剪切后垂直直线左边的影像部分。对于放大后的右影像，沿着右影像的左边缘向右方向上的一条距离左边缘h’＝T÷(2A×e)+1或h’＝T÷(2A×e)－1个像素的垂直直线上对右影像进行剪切，保留剪切后垂直直线右边的影像部分。第三步，将被剪切后左右两个影像分别沿着水平方向上缩小一倍。第四步，沿着水平方向上将左影像的右边缘与右影像的左边缘对齐，拼接在一起成为一个新的光扇左右格式的影像。这种方法会造成新的光扇左右格式的影像中的左影像的左边缘和右影像的右边缘处分别有两个宽度为h/2和h’/2的垂直影像空白区。

第三种方法；使用不同的影像后期制作工具对光扇左右格式的影像进行后期制作获得影像平移的结果。这种方法无法对采集的立体影像进行现场直播。

一个无线通讯模块将经过立体影像处理器修正，处理，优化和平移后的影像、图片、语音和文字通过无线方式实时地输出到立体播放器、立体触模屏幕、远程控制中心、数据库、其它第三方并可以与第三方实时地进行多媒体互动和交流。

一个感知模块将对光扇立体摄像机输出的一个光扇左右格式的影像中的左右两个影像或左右两个影像截图中一个或多个关注物体的影像进行侦测和感知，模块附带的算法将计算出每一个被侦测和感知到的关注物体的影像分别在左右两个影像或左右两个影像截图中的位置和到左右两个影像或左右两个影像截图中心的距离。一个定位模块将对感知模块确定后的一个或多个关注物体的影像在实际中的位置进行定位。一个感知模块和定位模块的功能可以直接应用在一种立体测量方法中。

操作系统提供人机互动界面，操作指令，程序控制和管理，页面管理，影像管理和储存，操作系统兼容，第三方应用软件和APP兼容，通过有线或无线方式将经过修正，处理，优化和平移后的光扇左右格式的影像输出到立体播放器，立体触模屏幕，远程控制中心和数据库，其他第三方并可以与其他第三方实时地进行多媒体互动和交流。操作系统支持的输入和操作方式有触屏笔、手指、鼠标、键盘和语音。

一个立体触模屏幕是立体影像处理器的人机互动，输入和操作界面。输入和操作方式有触屏笔，手指，鼠标、键盘和语音。立体触模屏幕可以与立体影像处理器集成在一起或是彼此分开的两个不同的装置。如果立体触模屏幕与立体影像处理器是分开的两个不同的装置，立体触模屏幕中可以设置一个单独的无线通讯模块。

在一个立体影像采集空间中，水平设置的左右两个摄像机分别获得真实场景中一个关注物体的左右两个独立和具有不同视角的影像。立体影像采集空间坐标系(x,y,z)的原点(0,0,0)位于两个摄像机镜头中心连线的中点处。在一个立体影像播放空间中，一个关注物体的左右两个影像被同时投射到一个平面屏幕上。当人的左眼和右眼分别只能够看到平面屏幕上关注物体的左影像和右影像时，人的大脑中就可以感受到在真实场景中一个具有立体深度信息的关注物体的立体虚像。立体影像播放空间坐标系(x,y,z)的原点(0,0,0)位于人的双眼连线的中点处。上述[0033]中所述的立体影像平移后的结果确保了一个关注物体的左右两个影像被投射到平面屏幕上时，左右两个影像在屏幕上的视差P对应着关注物体唯一一个立体虚像。人的双眼到一个立体虚像的距离为Zc＝[Z_D×T÷(A×F×t)]×Z。公式表明，立体影像采集空间和立体影像播放空间中的两个变量Zc(立体影像播放空间)和Z(立体影像采集空间)之间的关系是一种线性关系。公式中，Z_D为立体影像播放空间中坐标原点到平面屏幕的距离，Z为立体影像采集空间中一个关注物体的Z坐标。

上述[0028]中所述的立体影像平移公式h＝T÷(4A×e)中的参数h或A可以被用来确定一个立体摄像机的等效会聚点M的位置。因为立体摄像机中的两个光学镜头模组是平行设置的，所以一个立体摄像机的等效会聚点M是一个虚拟点。一个立体摄像机的等效会聚点M的空间坐标为(0,0,Zconv)，Zconv＝A×F×t÷T。当一个关注物体位于会聚点M的位置处时，立体摄像机采集的一个关注物体的左右两个影像被投射到屏幕上时，人的大脑中感受到关注物体对应的一个立体虚像出现在屏幕上，这时关注物体的左右两个影像在屏幕上的视差为零。当一个关注物体位于会聚点M的位置后方时，立体摄像机采集的一个关注物体的左右两个影像被投射到屏幕上时，人的大脑中感受到关注物体对应的一个立体虚像出现在屏幕的后面，这时关注物体的左右两个影像在屏幕上的视差为正。当一个关注物体位于会聚点M的位置和立体摄像机之间时，立体摄像机采集关注物体的左右两个影像被投射到屏幕上时，人的大脑中感受到关注物体对应的一个立体虚像出现在屏幕和人的双眼之间，这时关注物体的左右两个影像在屏幕上的视差为负。

将立体影像采集空间的坐标系和立体影像播放空间坐标系叠放在一起并让两个坐标系的原点重合时，上述[0037]中所述的公式Zc＝[Z_D×T÷(A×F×t)]×Z表明，一个关注物体在立体影像采集空间中的深度坐标Z与该关注物体相对应的一个立体虚像在立体影像播放空间中的深度坐标Zc不在坐标系(x,y,z)中相同的位置处。两个线性空间的立体深度放大率：

公式表明，人的双眼到屏幕的距离Z_D一定时，两个线性空间的立体深度放大率

是一个常数。

根据高斯定律和摄像机镜头的横向放大率的定义：

m＝x′/x＝y′/y＝L′/L

其中，L′＝F×(1－m)为像距，L＝F×(1/m－1)为物距。一个关注物体在屏幕中的影像在x和y方向上的横向放大率分别为m×A。根据摄像机镜头的纵向放大率定义：(使用m×A代替m)

上式中，m₁和m₂分别为镜头对与空间中两个不同的关注物体的横向放大率。根据影像放大率的定义，放大率是关注物体上两个不同物距之差与对应的像距之差的比值，所以放大率与关注物体的位置无关。另外，线性光学理论和光学镜头设计是一个近似接近的过程，没有绝对最终的数学结果。所以可以将m＝m₁＝m₂看作是一种近似平均值是合理的。上式同时表明；摄像机镜头的纵向放大率

与屏幕放大率A无关。

让：

得到Z_D×T÷(A×F×t)＝m²或Z_D＝[m²×(A×F×t)]÷T

公式

或Z_D＝m²×Zconv的物理意义是，当人的双眼与立体屏幕之间的距离为Zs＝m²×Zconv时，人的双眼感受到的一个关注物体的立体影像是一个被放大了m×A倍(x和y方向)和m²倍(z方向)没有变形的立体影像。这个理想的观看距离Zs是线性空间的立体视距Zs。这个结果将为很多应用带来实际的意义。

根据上述[0008]中所述的一种光扇立体摄像机有两种不同的类型，第二种类型的光扇立体摄像机是一个由多个上述[0008]中所述的第一种类型的光扇立体摄像机组合在一起的光扇立体摄像机，简称为光扇全景立体摄像机。光扇全景立体摄像机包括多个光扇立体摄像机，一个全景摄像机联动装置和一个全景立体影像处理器。光扇全景立体摄像机的不同的设计决定了光扇全景立体摄像机获得的立体影像是全景立体影像还是部分全景立体影像。光扇全景立体摄像机的四种不同的设计是；

第一种设计是一个圆盘形状。第一种设计的光扇全景立体摄像机有两种不同的模型。第一种模型是所有的光扇立体摄像机都固定在光扇全景立体摄像机中的一个平板上，光扇立体摄像机中心线与平板之间的垂直夹角固定不变。这种模型的光扇全景立体摄像机可以采集一个垂直方向上具有固定视角的水平环绕式全景立体影像。第二种模型是在光扇全景立体摄像机中的每个光扇立体摄像机机身上设置有一个转动轴。每个转动轴与一个固定在光扇全景立体摄像机中的一个轴承底座配合在一起。一个全景摄像机联动装置可以通过手动或自动方式推动一个平板沿着光扇全景立体摄像机的轴线方向上下移动。平板上固定有与光扇立体摄像机数目相同的轴承底座。每个轴承底座通过一个连杆与一个光扇立体摄像机尾部的轴承座连接在一起。当可移动平板与固定在平板上的轴承底座的上下移动通过连杆推动所有的光扇立体摄像机尾部的一个轴承底座上下移动，使得光扇立体摄像机同步地围绕着机身上的转动轴中心线同步地上下转动。这种模型的光扇全景立体摄像机可以采集沿着垂直方向上具有变化视角的水平环绕式全景立体影像。无论上述第一种还是第二种模型，所有的光扇立体摄像机镜头中心与光扇全景立体摄像机中心的距离相等，所有的光扇立体摄像机中心线与通过光扇全景立体摄像机中心的水平面之间的垂直夹角相等，任何左右相邻的两个光扇立体摄像机中心线之间的水平夹角相等。

第二种设计是一个中空球或椭圆球形状。所有的光扇立体摄像机分别被固定在中空球或椭圆球壳的中心部、上半部和下半部，一个光扇立体摄像机被固定在中空球或椭圆球的顶部。分别被固定在中心部，上半部和下半部中的光扇立体摄像机的中心线与中空球或椭圆球外表面的交点分别位于中心部，上半部和下半部中的三个不同的水平面上。被固定在在中空球或椭圆球的同一个部分中的所有光扇立体摄像机镜头中心与光扇全景立体摄像机中心的距离相等，位于同一个部分中所有的光扇立体摄像机中心线与该部分中的一个水平面之间的垂直夹角相等，任何左右相邻的两个光扇立体摄像机中心线之间的水平夹角相等。第二种设计的光扇全景立体摄像机可以采集一个除了垂直底部的部分空间之外的全景立体影像。

第三种设计是一个中空上半球或上半椭圆球形状。所有的光扇立体摄像机分别被固定在上半球或上半椭圆球的中心部和上半部，一个光扇立体摄像机被固定在上半球或上半椭圆球的顶部。分别被固定在中心部和上半部中的光扇立体摄像机的中心线与中空上半球或上半椭圆球外表面的交点分别位于中心部和上半部中的两个不同的水平面上。被固定在在中空上半球或上半椭圆球的同一个部分中的所有光扇立体摄像机镜头中心与光扇全景立体摄像机中心的距离相等，位于同一个部分中所有的光扇立体摄像机中心线与该部分中的一个水平面之间的垂直夹角相等，任何左右相邻的两个光扇立体摄像机中心线之间的水平夹角相等。第三种设计的光扇全景立体摄像机可以采集一个上半空全景立体影像。

第四种设计是一个中空前半球或前半椭圆球形状。所有的光扇立体摄像机分别被固定在前半球或前半椭圆球的中心部，上半部和下半部，一个光扇立体摄像机被固定在前半球或前半椭圆球的顶部。如果需要的话，一个光扇立体摄像机可以被固定在前半球或前半椭圆球的底部。分别被固定在中心部，上半部和下半部中的光扇立体摄像机的中心线与中空前半球或前半椭圆球外表面的交点分别位于中心部，上半部和下半部中的三个水平面上。被固定在在中空前半球或前半椭圆球的同一个部分中的所有光扇立体摄像机镜头中心与光扇全景立体摄像机中心的距离相等，位于同一个部分中所有的光扇立体摄像机中心线与该部分中的一个水平面之间的垂直夹角相等，任何左右相邻的两个光扇立体摄像机中心线之间的水平夹角相等。第四种设计的光扇全景立体摄像机可以采集一个前方全景立体影像。

全景立体影像处理器是一个集成了多个立体影像处理器、一个全景摄像机同步器、一个或多个无线通讯模块、一种全景立体影像剪切方法、一种全景立体影像拼接方法和操作系统的装置。全景摄像机同步器可以是一个同步开关或一个同步集中供电器，能够向光扇全景立体摄像机中所有的光扇立体摄像机同时供电的方式同步地启动所有的光扇立体摄像机或同步地开始拍摄。一个或多个无线通讯模块将经过立体影像处理器修正、处理、优化、平移、剪切和拼接后的全景或部分全景立体影像、具有定位的离散立体影像、语音和文字通过无线方式实时地输出到全景立体影像播放器、数据库、远程处理中心或其他第三方。

全景立体影像剪切方法和拼接方法不仅可以应用于光扇全景立体摄像机，而且可以应用于其他不同的全景立体摄像机。同样，全景立体影像剪切方法和拼接方法不仅适用于光扇左右格式的影像，而且适用于双镜头立体摄像机输出的主流影像格式，包括左右格式，传统左右格式和两个独立的影像。所以，下面的说明中使用的全景立体摄像机，立体摄像机和立体影像分别包括了光扇全景立体摄像机，光扇立体摄像机和光扇左右格式的影像。

全景立体影像剪切方法是一种将一个全景立体摄像机中的每一个立体摄像机输出的立体影像进行定位，沿着不同的剪切平面对所有被定位的立体影像进行剪切的方法。具有不同定位的立体影像经过剪切后的形状可以是不同的。全景立体影像剪切方法将一个全景立体摄像机中每一个立体摄像机输出的立体影像变成为不仅拥有内容而且拥有位置和方向的立体影像。

一个球坐标(Rs，θ，Ф)中心与一个全景立体摄像机的中心重合，其中的坐标Rs是全景立体摄像机的视距半径Rs，θ是视距半径Rs与Z轴正方向之间的夹角，Ф是视距半径Rs在X0Y坐标平面上的投影与X轴正方向之间的夹角。视距半径Rs的正方向是从全景立体摄像机中心沿着视距半径Rs的方向。

一个摄像机的影像采集模型是将一个顶角为镜头视角的影像锥内所有的真实场景压缩后投射到一个图像传感器上成像。图像传感器对成像的影像进行处理后输出一个没有立体深度的长方形平面影像。一个传统的双摄像机的立体影像采集模型被看作是两个独立的摄像机的影像采集模型的组合。所以下面立体影像的剪切和拼接过程的说明将分别使用一个影像锥或一个长方形平面影像为例进行说明。一个完整的全景立体影像的剪切和拼接过程分别是两个独立的和完全相同的过程，两个过程中分别被剪切和拼接后的两个影像锥和平面影像被组合在一起成为一个完整的全景或部分全景立体影像。

一个摄像机的影像锥上的一个横截面可以被看作是一个在该横截面处的影像。所以，一个影像锥横截面上的一个圆形平面影像的定位坐标是(横截面处的视距半径Rs，θ，Ф)。影像锥的中心线与视距半径Rs重合。一个长方形平面影像的定位坐标是(长方形平面影像几何中心处的视距半径Rs，θ，Ф)。

全景立体影像剪切方法对立体影像进行定位的目的是为了将一个全景立体摄像机中位于不同位置和方向上的立体摄像机采集的立体影像能够以同样的位置和方向投射到使用者的双眼中，使用者在观看具有位置和方向的立体影像时能够感受到一个被还原的原始场景。这与人通过左右两个不同的耳朵分辨声音来源的位置和方向具有相同的道理，而且与人的日常生活中观看关注物体的习惯和经验相同。人在正常情况下已经习惯于通过转头的方式观看一个关注物体而不是转动眼球的方式观察，而且双眼经过较长时间的观看后不会感觉疲劳和任何生理上的不适。一个最直接的体验来自于VR眼镜。VR眼镜中的屏幕会及时地跟随着使用者的头一起转动到一个新的方向上，屏幕中播放的影像内容也会被迅速和连续地转移到具有新的方向上的定位的立体影像中。使用者在观看具有定位的立体影像时会产生一种自己融入到了一个完全真实的世界中的错觉。

上述[0052]，[0053]，[0054]中所述的一个第二种，第三种或第四种全景立体摄像机的中心部与上半部中上下相邻的两个影像锥在半径为RL1上开始相交，一个交点称为上临界点，半径R_L1称为上临界半径R_L1。一个起始于全景立体摄像机水平中心轴线和通过上临界点的平面称为水平剪切平面。一个水平剪切平面的定位是剪切平面与通过全景立体摄像机中心的一个水平平面之间的垂直夹角。水平剪切平面位于中心水平平面的上方为正，下方为负。一个全景立体摄像机中心部中左右相邻的两个影像锥在半径为R_L2上开始相交，一个交点称为中临界点，半径R_L2称为中临界半径。中临界点和中临界半径R_L2都位于一个通过了全景立体摄像机中心的水平平面上。一个起始于全景立体摄像机垂直中心轴线和通过中临界点的垂直平面称为垂直剪切平面。任何两个彼此相邻的垂直剪切平面之间的水平夹角λ相等，并且λ＝360/N。其中，N为垂直剪切平面的总数。一个垂直剪切平面的定位是垂直剪切平面与X0Z坐标平面之间沿着逆时针方向上的水平夹角。一个全景立体摄像机的临界半径R_L等于上临界半径R_L1或中临界半径R_L2中较大的一个，并且视距半径RS≧临界半径R_L。

根据上述[0062]中所述，一个全景立体摄像机中所有不同部分中立体摄像机输出的具有定位的立体影像分别被剪切的过程：

一个全景立体摄像机中心部中一个影像锥在中临界半径R_L2处时，左右相邻的两个影像锥彼此没有交集。随着视距半径RS继续增大，影像锥左右两边的部分开始分别进入到左右相邻的两个影像锥中并开始出现左右两个相同的影像重叠区。影像重叠区位于中临界半径R_L2与视距半径RS之间和左右相邻的两个影像锥相交的两个表面之间的一个区域中。全景立体影像剪切方法是沿着左右相邻的两个垂直剪切平面上将一个影像锥中超过了左右两个垂直剪切平面的部分剪切掉，保留左右两个垂直剪切平面之间的影像锥部分。

一个全景立体摄像机中心部和上半部中上下相邻的两个影像锥在上临界半径R_L1处时，上下相邻的两个影像锥彼此没有交集。随着视距半径RS继续增大，中心部和上半部中上下相邻的两个影像锥的上下两个部分开始分别进入到上下相邻的两个影像锥中并开始出现一个影像重叠区。影像重叠区位于上临界半径R_L1与视距半径RS之间和上下相邻的两个影像锥相交的两个表面之间的一个区域中。全景立体影像剪切方法是沿着一个水平剪切平面上将中心部和上半部中上下相邻的两个影像锥中分别超过了水平剪切平面的部分剪切掉。

一个全景立体摄像机上半部中每一个影像锥中心线与全景立体摄像机垂直中心轴线之间都有一个相等的夹角，所以一个影像锥与左右相邻的两个影像锥之间出现的影像重叠区的范围沿着视距半径RS是变化的。全景立体影像剪切方法是沿着左右两个相邻的垂直剪切平面将一个影像锥中超过了左右相邻的两个垂直剪切平面的部分剪切掉，保留左右两个垂直剪切平面之间的影像锥部分。

一个全景立体摄像机下半部与上半部相对于全景立体摄像机的中心水平平面对称，所以下半部与上半部的平面影像剪切过程相同。

一个全景立体摄像机顶部的一个立体摄像机的一个影像锥与上半部中所有上下相邻的影像锥在视距半径RS处分别进入到对方的立体影像锥中并出现影像重叠区。全景立体影像剪切方法是沿着一个水平剪切平面上将上半部和顶部中上下相邻的两个影像锥中分别超过了水平剪切平面的部分剪切掉。

对于第四种全景立体摄像机底部的一个立体摄像机的影像锥的剪切过程和说明与顶部的一个影像锥的剪切过程相同。

全景立体影像剪切方法沿着水平剪切平面和垂直剪切平面上分别对一个具有定位的影像锥进行剪切。剪切后，所有保留下来的影像锥与周围上下左右同样被剪切后保留的影像锥之间没有影像重叠区。实际上，一个影像锥在视距半径RS处横截面上的平面影像才是最收到重视的因素。一个全景立体摄像机中所有的影像锥经过了定位和剪切后，在视距半径RS处横截面上的影像与周围上下左右相邻的影像锥横截面上的影像之间没有任何的冲突，影像之间的干扰和重叠区，但是横截面的形状发生了变化或横截面上的平面影像的形状发生了变化。在视距半径RS处，一个全景立体摄像机中心部中的影像锥的横截面形状经过剪切后仍然是一个长方形，上半部和下半部中的影像锥的锥横截面形状经过剪切后变成一个等腰梯形，顶部和底部的两个影像锥的横截面形状经过剪切后分别变成一个多边形状。

上述[0063]-[0070]中所述的全景立体影像剪切方法是一种通过立体摄像机的影像采集端消除一个影像锥与相邻的影像锥之间影像干扰的剪切方法。但是所有被剪切后的影像锥中的真实场景在图像传感器中成像后，图像传感器输出影像的最大像素或解析度在一定的帧速时是不同的，但都较产品最大像素或解析度要小，除非输出的影像是一个超像素的影像。所以，对于不同的影像分辨率，视距半径RS是不同的。上述立体摄像机的影像采集端的剪切方法并没有将图像传感器输出的影像像素或解析度的影响因素考虑进来。一种通过立体影像的成像端的方法确能够很好地解决上述图像传感器的影响因素，最小视距半径Rs(MIN)方法。

根据上述[0039]-[0049]中所述的立体影像采集和播放两个线性空间的立体深度放大率公式

和立体视距公式Zs＝m²×Zconv。这里的立体视距Zs＝视距半径Rs。确定一个全景立体摄像机最小视距半径Rs(MIN)的方法是；第一步，通过计算或作图方法确定全景立体摄像机所有的临界点、临界半径R_L、水平和垂直剪切平面。第二步，假设一个视距半径Rs，并且Rs≧R_L。第三步，通过公式A＝(Rs×T)÷(m²×F×t)得到影像放大率A。通过公式W＝A×w获得视距半径Rs处长方形平面影像的大小。第四步，通过计算和作图方法确定视距半径Rs处的一个圆球表面上所有具有定位的内接长方形平面影像是否可以完全覆盖圆球表面。每一个长方形平面影像与周围相邻的长方形平面影像之间的影像重叠区分别被水平剪切平面和垂直剪切平面剪切后，圆球表面是否可以被所有剪切后的平面影像完全覆盖。第五步，如果未能完全覆盖，重复上述过程一直到所有被剪切后的平面影像刚好可以完全覆盖一个视距半径Rs处的圆球表面为止。这个视距半径Rs就是全景立体摄像机的最小视距半径Rs_(MIN)。最小视距半径Rs_(MIN)方法具有下面的特点：第一，最小视距半径Rs_(MIN)使用了一个长方形平面影像，相较于一个空间立体影像锥的计算方法和过程更简单和形象。第二，图像传感器的性能对剪切过程没有影响。第三，Rs_(MIN)成为一个全景立体播放器设计的重要参数之一，例如，可以将一个VR眼镜的屏幕设置在最小视距半径Rs_(MIN)处。第四，Rs_(MIN)是一个可以通过多个全景立体摄像机和播放器参数进行修正和调节的参数，设计中具有较大的灵活性。一个拥有合理的视距半径Rs或最小视距半径Rs_(MIN)的全景立体播放器，使用者会感受到一个被还原的原始场景和没有变形的立体效果。实际上，对一个全景立体摄像机输出的全景立体影像进行有效率和更精确的剪切方法是上述两种方法的结合。

全景立体影像拼接方法是一种将一个全景立体摄像机中所有的立体摄像机输出并经过全景立体影像剪切方法定位和剪切后的立体影像，根据定位确定的位置和方向拼接在一起的方法。所有被拼接在一起的全景或部分全景立体影像中的每一个立体影像的定位在拼接前与拼接后是相同的。全景立体影像拼接方法是：每一个具有定位的多边形平面影像在保持定位的位置和方向不变的情况下，分别将上下相邻的两个多边形平面影像之间的共同的水平边缘直线和两个多边形共同的顶点重合在一起，分别将左右相邻的两个多边形平面影像之间的共同的垂直边缘直线和两个多边形共同的顶点重合在一起的方式拼接在一起。一个全景或部分全景立体影像中每一个立体影像的定位在经过了定位拼接后保持不变。传统的影像拼接方法专注在一个影像与周围相邻的影像之间影像内容的连续性和无缝拼接的效果。全景立体影像剪切方法和拼接方法则不仅强调立体影像内容的连续性和无缝拼接的效果，而且要求保留全景或部分全景立体影像中的每一个立体影像拥有被原始定位确定位置和方向。所有的经过定位拼接的立体影像组成的全景或部分全景立体影像通过一种拥有定位和定位拼接功能的全景立体播放器投射到使用者的双眼中，使用者会感觉到具有定位的立体影像具有更真实，更少变形，符合人的日常生活习惯和经验，以及一个被还原的真实的全景场景的效果。

立体测量方法是一种根据两个独立和彼此平行设置的摄像机与一个关注物体之间构成的几何关系和数学原理，建立一个关注物体上的一个关注点的左右两个影像在一个左右格式的影像截图中的视差与该关注点在实际中空间坐标的关系，建立一个关注物体表面面积在一个影像截图中的影像与该关注物体表面在实际中表面面积的关系的方法。立体测量方法可以用于测量(不限于)一个关注点到立体摄像机、到另一个关注点、一条直线和一个平面的距离、关注物体的表面面积、关注物体的体积、关注物体表面特征，包括关注物体上表面特征的长度、宽度、面积、表面凹凸部分的面积和深度。

上述[0074]中所述的一种立体测量方法不仅可以应用于光扇立体摄像机，而且可以应用于所有其他拥有两个独立和彼此平行设置的摄像机的立体摄像机。同样，立体测量方法不仅可以应用于光扇左右格式的影像，而且可以应用于目前双镜头立体摄像机输出的主流影像格式，包括左右格式，传统左右格式和两个独立的影像。

立体测量方法在使用时需要同时满足下面的三个条件：第一个条件是两个摄像机是独立和平行设置的。第二个条件是立体播放器或立体触模屏幕是一个平面屏幕或曲率半径与屏幕长度相比大很多的曲面屏幕。第三个条件是立体影像采集空间和立体影像播放空间之间是一种线性空间的关系。

一种立体测量方法能够精确地确定一个关注点的空间座标(x,y,z)取决于是否能够精确地确定该关注点的左右两个影像分别在一个左右格式的影像截图中的水平位置X_L和X_R。一个包括有关注物体上的一个关注点的左右两个影像的左右格式的影像截图中，X_L和X_R分别为左右两个影像截图中通过关注点的左右两个影像处的两条垂直直线到左右两个影像截图中心点的水平距离。X_L和X_R的符号定义为，关注点的左右两个影像分别位于左影像截图和右影像截图中心的右半部为正，分别位于左影像截图和右影像截图中心的左半部为负，分别位于左影像截图和右影像截图中心处为零。一个关注点的左右两个影像都位于左右两个影像截图中的同一个水平线上。

对于一个光扇左右格式和传统左右格式的影像，一个关注点的左右两个影像在一个左右格式的影像截图中的视差为P＝2(X_L－X_R)，关注点在实际中的空间座标(x,y,z)是；

x＝t×(2X_L+T/4)÷[T－2(X_L－X_R)]－t/2

y＝Y_L÷(A×m)＝Y_R÷(A×m)

z＝(A×F×t)÷[T－2(X_L－X_R)]

对于一个左右格式的影像，一个关注点的左右两个影像在一个左右格式的影像截图中的视差为P＝(X_L－X_R)，关注点在实际中的空间座标(x,y,z)是；

x＝t×(X_L+T/2)÷[T－(X_L－X_R)]－t/2

y＝Y_L÷(A×m)＝Y_R÷(A×m)

z＝(A×F×t)÷[T－(X_L－X_R)]

对于两个独立的摄像机采集的两个独立的影像，一个关注点的左右两个影像在两个独立的影像截图中的视差为P＝(X_L－X_R)，关注点在实际中的空间座标(x,y,z)是；

x＝t×(X_L+T/2)÷[T－(X_L－X_R)]－t/2

y＝Y_L÷(A×m)＝Y_R÷(A×m)

z＝(A×F×t)÷[T－(X_L－X_R)]

其中，Y_L和Y_R分别为一个关注点的左右两个影像分别在左右两个影像截图中的垂直坐标。

一种立体测量方法提供了三种精确定位一个关注点的左右两个影像分别在一个左右格式的影像截图中水平位置X_L和X_R的方法。

第一种方法是如果一个关注点位于一个具有几何特征的参照物上时，例如，一条非水平直线上，一条曲线上，物体表面上的几何突变处或具有几何特征处，关注点的左影像在左影像截图中的位置X_L一旦被确定后，关注点的右影像在右影像截图中的位置X_R位于通过X_L的一条水平线与关注点的左影像在左影像截图中具有相同的几何特征的参照物的影像的交点处。

第二种方法是立体影像处理器中的感知模块和附带的算法将自动地对左右两个影像截图中的一个或多个关注物体同时进行侦测和感知，并将侦测和感知到的不同的关注物体分别被不同的“方框”包围并显示在屏幕中。感知模块通过自带的算法计算获得每一个被不同的“方框”包围的关注物体分别在左右两个影像截图中的位置和到两个影像或影像截图中心的距离。立体测量方法将根据上述[0077]-[0090]中所述的关系式获得每一个被不同的“方框”包围的关注物体在实际中的坐标。感知模块中的算法从与关注物体相关的每一个像素中进行侦测、模拟、对比、修正、鉴别和计算出到左右两个影像截图中心的距离。感知模块自带的算法是以像素为单位对关注物体进行模拟，对比和修正后的结果，所以最终结果的精度较高并且可以自动地获得令人满意的结果。当屏幕中出现多个不同的关注物体时，使用者只需点击屏幕中真正感兴趣的一个被“方框”包围的关注物体，操作系统将在屏幕中只显示那个最终被使用者选择的关注物体的信息，并且将所有其他未被选择的关注物体的“方框”消失在屏幕中。感知模块和附带的算法已经脱离了本发明的范围。本发明专利将使用这种技术和方法并直接将这种技术和方法应用在立体测量方法中。

第三种方法是渐进法。当一个关注点附近没有任何明显的几何特征或参照物时，例如，关注点位于一个连续表面上时，首先在左影像截图中确定关注点的左影像的位置X_L，然后在右影像截图中的一条通过X_L的水平线上“合理”地假设关注点的右影像的位置X_R。立体测量方法根据X_L和假设的X_R得出该关注点在实际中的空间座标(x,y,z)并在立体触模屏幕上显示出该关注点的立体虚像。如果关注点的立体虚像与背景中的立体影像不重合，则表明在右影像截图中“合理”假设的关注点右影像的位置X_R不准确。在右影像截图中重新假设一个新的关注点的右影像的位置X_R，重复上述步骤直到两个立体影像完全重合或获得一个满意的结果为止。

一种立体测量方法从下面的两个步骤开始。第一步，从影像中获得一个包括了关注物体表面上关注点，关注表面，关注体积，表面特征的左右格式的影像截图。第二步，在立体触模屏幕菜单中选择本次测量的目地(不限于)，点－摄像机、点－点、点－直线、点－平面、表面面积、表面体积和表面特征。立体测量方法将计算结果直接显示在立体触模屏幕中。

关注物体表面上的一个关注点a到摄像机的距离的测量方法：第一步，从影像中获得一个左右格式的影像截图。第二步，在立体触模屏幕菜单中选择“点－摄像机”。第三步，使用触屏笔，手指或鼠标在左影像截图上确定关注点a的左影像的位置X_La。立体触摸屏幕上自动出现一条通过X_La位置处并横跨左右两个影像截图的水平线。第四步，使用触屏笔，手指或鼠标在右影像截图的水平线上确定关注点a的右影像的位置X_Ra。立体测量方法将计算出该关注点a到摄像机中心线与物镜外表面上中心点处切平面的交点的距离为；

D_a＝[x_a ²+y_a ²+(z_a－c)²]^1/2

其中，c为一个摄像机镜头中心到摄像机物镜外表面中点的距离。

关注物体表面上的两个关注点a和b之间的距离的测量方法：第一步，从影像中获得一个左右格式的影像截图。第二步，在立体触模屏幕菜单中选择“点－点”。第三步，分别确定物体表面上的两个关注点a和b的左右两个影像在左右两个影像截图中的位置X_La，X_Ra，X_Lb和X_Rb。立体测量方法将计算出关注物体表面上两个关注点a和b之间的空间距离为；

D_ab＝[(x_b－x_a)²+(y_b－y_a)²+(z_b－z_a)²]^1/2

关注物体表面上的一个关注点a到一条空间直线的距离的测量方法：第一步，从影像中获得一个左右格式的影像截图。第二步，在立体触模屏幕菜单中选择“点－线”。第三步，分别确定关注点a的左右两个影像在左右两个影像截图中的位置X_La和X_Ra。第四步，分别确定空间中一条直线上的两个特征点b和c的左右两个影像在左右两个影像截图中的位置X_Lb，X_Rb，X_Lc和X_Rc。立体测量方法将计算出关注物体表面上的一个关注点a到一条经过了两个特征点b和点c的空间直线的距离为；

D_{a- bc} ＝{[x_a－λ(x_c－x_b)－x_b]²+[y_a－λ(y_c－y_b)－y_b]²+[z_a－λ(z_c－z_b)－z_b)]²}^1/2

其中，λ＝[(x_b－x_a)×(x_c－x_b)+(y_b－y_a)×(y_c－y_b)+(z_b－z_a)×(z_c－z_b)]÷[(x_c－x_b)²+(y_c－y_b)²+(z_c－z_b)²]

关注物体表面上的一个关注点a到一个空间平面的距离的测量方法：第一步，从影像中获得一个左右格式的影像截图。第二步，在立体触模屏幕菜单中选择“点－平面”。第三步，分别确定关注点a的左右两个影像在左右两个影像截图中的位置X_La和X_Ra。第四步，分别确定位于一个空间平面上不在一条直线上的三个特征点b，c和d的左右两个影像在左右两个影像截图中的位置X_Lb，X_Rb，X_Lc，X_Rc，X_Ld和X_Rd。立体测量方法将计算出关注物体上的一个关注点a到一个包括了不在一条直线上的三个特征点b，c和d的空间平面的距离为；

D_a-(bcd)＝[IAx_a+By_a+Cz_a+DI]÷(A²+B²+C²)^1/2

其中，A，B，C由下面的行列式中获得，D＝-(Ax_b+By_b+C_zb)

在立体触模屏幕上移动触屏笔，手指或鼠标从一个像素点到下一个相邻像素点的三种不同路径分别是沿着水平方向，垂直方向和一个以水平和垂直像素为直角边的三角形斜边方向。立体触模屏幕上的一条曲线可以近似地看做是由众多个彼此相邻的两个像素之间的水平直线，垂直直线和相邻的两个像素之间的水平和垂直线为直角边的三角形斜边拼接而成的一条拼接曲线。立体触模屏幕的分辨率(PPI)越大，曲线的实际长度与拼接曲线的长度就越接近。同样，一条闭环曲线中包围的面积与一条闭环拼接曲线中包围的所有像素单元面积的总和就越接近。两个相邻像素之间的水平距离为a，垂直距离为b，一个像素单元面积为

一个立体触模屏幕中的一个闭环拼接曲线包围的所有像素单元面积的总合为

关注物体实际表面面积为Q＝Ω÷(m×A)²。

关注物体上一个关注表面面积的测量方法：第一步，从影像中获得一个左右格式的影像截图。第二步，在立体触模屏幕菜单中选择“面积”，系统将自动地保留其中的一个影像截图并将保留的一个影像截图放大至全屏幕。第三步，使用触屏笔，手指或鼠标在屏幕中沿着关注表面的影像边缘画出一条包括了全部关注表面的影像的闭环拼接曲线。立体测量方法将计算出闭环拼接曲线中包围的面积。

上述[0109]中所述的获得的闭环拼接曲线包围的面积只是关注表面的实际面积在一个与立体摄像机中心线(Z轴)垂直的平面上投影的面积。第四步，当关注物体表面是一个平面或曲率较大可近似地看作为平面的表面时，根据上述[0104]-[0107]中所述的方法，分别确定平面表面上三个不在同一条直线上的特征点b，c和d的左右两个影像分别在左右两个影像截图中的位置X_Lb，X_Rb，X_Lc，X_Rc，X_Ld和X_Rd。内窥镜测量方法将计算出关注物体表面的法向矢量N和关注物体表面的实际面积等于上述[0109]中所述的方法获得的面积除以关注物体表面的法向矢量N与立体摄像机中心线(Z轴)夹角的余玄。

关注物体体积的测量方法：第一步，从影像中获得一个左右格式的影像截图。第二步，在立体触模屏幕菜单中选择体积，系统将自动地保留其中的一个影像截图并将保留的一个影像截图放大至全屏幕。第三步，根据上述[0109]和[0110]中所述的方法获得关注物体表面的实际面积。第四步，回到左右格式的影像截图中，当关注物体是一个平板或曲率较大可近似看作为平板时，分别确定关注平板上两个具有典型厚度的特征点a和b的左右两个影像在左右两个影像截图中的位置X_La，X_Ra，X_Lb和X_Rb。内窥镜测量方法将计算出关注平板的厚度等于计算获得的两个特征点a和点b之间的距离乘以矢量ab与关注平板表面的法向矢量N之间夹角的余玄。关注平板的实际体积等于上述第三步中获得的平板的实际面积乘以上述第四步中获得的平板的厚度。

立体测量方法在实际测量过程中遇到与上述基本测量方法不同的情况或不同的需求时，需根据不同的情况提出不同以及合理的解决方案和测量方法。新的解决方案和测量方法可以是由上述基本测量方法的组合或其它新的方法。

本发明的优势包括(不限于)：本发明提出的一种光扇立体摄像机不仅能够与双摄像机具有相同的功能和效果，而且输出的光扇左右格式的影像拥有与传统左右格式的影像相同的水平视角、解析度、影像效率、一半像素的标准播放格式；一种光扇全景立体摄像机不仅拥有光扇立体摄像机上述所有优势，输出的全景立体影像经过全景立体影像剪切技术和拼接后具有自然过度和无缝拼接效果，而且全景立体影像中的每一个不同的立体影像具有该立体影像原始场景相同的位置和方向信息；一种立体测量方法不仅能够通过拍摄的影像中获得关注物体到摄像机之间的距离，而且或的不同的关注物体之间的距离，关注物体的表面面积、体积和表面特征的信息。本发明提出的装置和方法具有立体影像还原度高，、影像自动同步、影像延迟小、测量精确高，操作简单、效率高、成本较低、易于推广的特点。

附图说明

图1-1是本发明第一种光扇立体摄像机的成像原理示意图；

图1-2是图1-1的A方向视图；

图2-1是本发明第二种光扇立体摄像机的成像原理示意图；

图2-2是图2-1的A方向视图；

图3-1是本发明第三种光扇立体摄像机的成像原理示意图；

图3-2是图3-1的A方向视图；

图4是光扇光学变形系统原理示意图；

图5-1是传统的成像圆成像原理示意图；

图5-2是本发明的光扇压缩成像椭圆成像原理示意图；

图6是本发明光扇左右格式的影像示意图；

图7是左右格式的影像示意图；

图8是传统左右格式的影像示意图；

图9是本发明的光扇左右格式与传统左右格式的影像对比示意图；

图10是一个立体影像采集空间示意图；

图11是一个立体影像播放空间示意图；

图12-1是会聚法原理示意图；

图12-2是等效会聚法等效原理示意图；

图13-1是本发明第一种光扇全景立体摄像机示意图；

图13-2是图13-1的俯视图；

图14-1是本发明全景摄像机联动装置机构工作原理示意图；

图14-2是图14-1的A-A截面视图；

图15-1是本发明第二种光扇全景立体摄像机示意图；

图15-2是图15-1的俯视图；

图16-1是本发明第三种光扇全景立体摄像机示意图；

图16-2是图16-1的俯视图；

图17-1是本发明第四种光扇全景立体摄像机示意图；

图17-2是图17-1的左视图；

图18-1是本发明全景立体摄像机工作和剪切原理示意图；

图18-2是图18-1的俯视图；

图19-1是本发明全景立体摄像机定位剪切原理示意图；

图19-2是图19-1的俯视图；

图20-1是本发明全景立体影像定位拼接原理示意图；

图20-2是图20-1的俯视图；

图21是本发明的一个关注点的左右两个影像在一个左右格式的两个影像截图中的位置示意图；

图22是本发明的一个关注点的左右两个影像与一组空间坐标对应原理示意图；

图23是本发明的测量一个关注点到立体摄像机的距离示意图；

图24是本发明的测量两个关注点之间的距离示意图；

图25是本发明的测量一个关注点到一条直线的距离示意图；

图26是本发明的测量一个关注点到一个平面的距离示意图；

图27是本发明的测量一个平面物体表面面积示意图；

图28是本发明的测量一个平板体积示意图。

具体实施方式：

本发明的具体实施方式表示本发明具体化的一个例子，与权利要求书和说明书中的内容和特定事项具有对应关系。本发明不限定实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内，能够通过对各种不同的实施方式实现具体化。所有示意图中的说明案例都是所述的多个可实施技术方案中的一个例子。

图1-1及图1-2所示的是第一种光扇立体摄像机的成像原理示意图。图1-1俯视图中，两个光学镜头模组中心线相距为t。镜头组1中设置了一个斜平板镜片2。斜平板镜片2将来自镜头组1中前方镜头的影像沿着水平方向上朝着光扇立体摄像机中心线方向上产生一个平移，并经过镜头组1中后面的镜片修正后进入光扇。光扇中的柱镜3和柱镜4将影像沿着水平方向上压缩一半后进入到后面的一个直角反射棱镜6。图1-2A方向视图所示的是一个直角棱镜6的斜面内表面将来自前方的影像全反射并向下折弯90°后投射到一个图像传感器9的成像表面8的左半部或右半部上成像。图1-1中，水平放置的左右两个光学镜头模组采集的影像分别在成像表面8的左半部和右半部上成像。左右两个直角反射棱镜6的一个直角三角形状表面7上分别镀有涂层并沿着镀有涂层的三角形表面7被放置或粘结在一起。一个垂直设置的隔光板5位于光扇立体摄像机中心线上。

图2-1及图2-2所示的是第二种光扇立体摄像机的成像原理示意图。图2-1俯视图中，两个光学镜头模组中心线相距为t。镜头组10的后面设置的两个直角棱镜11和12将来自镜头组10的影像沿着水平方向上朝着光扇立体摄像机中心线方向上产生一个平移并经过镜头组13的修正后进入光扇。一个光扇中的柱镜3和柱镜4将影像沿着水平方向上压缩一半后进入到后面的一个直角反射棱镜6。图2-2A方向视图所示的是一个直角棱镜6的斜面内表面将来自前方的影像全反射并向下折弯90°后投射到一个图像传感器9的成像表面8的左半部或右半部上成像。图2-1中，水平放置的左右两个光学镜头模组采集的影像分别在成像表面8的左半部和右半部上成像。左右两个直角反射棱镜6的一个直角三角形状表面7上分别镀有涂层并沿着镀有涂层的三角形表面7被放置或粘结在一起。一个垂直设置的隔光板5位于光扇立体摄像机中心线上。

图3-1及图3-2所示的是第三种光扇立体摄像机的成像原理示意图。图3-1俯视图中，两个光学镜头模组中心线相距为t。镜头组10的后面设置的两个直角棱镜11和12将来自镜头组10的影像沿着水平方向上朝着光扇立体摄像机中心线方向上产生一个平移并经过镜头组13的修正后进入光扇。光扇的柱镜3和柱镜4将影像沿着水平方向上压缩一半。压缩后的影像被投射到一个图像传感器9的成像表面8的左半部或右半部上成像。直角棱镜12的位置是固定不变的。镜头组10和直角棱镜11可以沿着一条与光学镜头模组中心线垂直的水平直线方向上同步移动并改变光扇立体摄像机的视间距t。水平放置的左右两个光学镜头模组采集的影像分别在成像表面8的左半部和右半部上成像。一个垂直设置的隔光板5位于光扇立体摄像机中心线上。图3-2A方向视图中，隔光板5的一个垂直直边与图像传感器9的成像表面8平行，并与成像表面非常接近但不相交。

图4所示的是一个光扇变形系统原理示意图。一个光扇是由两个柱镜3和柱镜4组成。柱镜3和柱镜4的轴线相互垂直。图4中的一束通过柱镜3的主子午面的光线A(图中阴影部分)进入光扇后，左边的柱镜3对于图中的光线A相当于一个平行平板，右侧的柱镜4对光线A就像一个球面透镜一样对光线A进行折射。但是，另外一个主子午面内光扇的情况完全不同，一束光线B通过柱镜3的另一个主子午面时发生折射，柱镜4对光线B相当于一个平行平板。当柱镜3中的一个子午面与其主子午面成η角时，其光焦度为；

Gη＝G₀×Cos²η

其中，G₀是柱镜主子午面内的光焦度。

当光扇中的柱镜3和柱镜4彼此互成90°时，柱镜3中的一个子午面为η角，则在柱镜4中为(90°－η)角，并且

Sin²η+Cos²η＝1

上述公式表明，如果光扇的两个主子午面中的影像都处于聚焦状态，则所有的子午面中的影像都是处于聚焦状态。光扇在两个相互垂直的不同主子午面内对影像有不同的压缩率。一个影像圆14经过一个光扇后变成一个影像椭圆15。

图5-1及图5-2所示的是成像圆成像和光扇成像椭圆成像原理示意图。图5-1中一个成像圆14外边缘的方程式；

x²+y²＝r²

成像圆14外边缘内接一个长度为w，宽度为v的图像传感器的成像表面8。最小外接成像圆14的直径为；

D＝2r＝2(w²/4+v²/4)^1/2＝(w²+v²)^1/2

其中，r–成像圆半径

D–成像圆直径，D＝2r

w–图像传感器成像表面水平长度

v–图像传感器成像表面垂直宽度

图5-2中椭圆15外边缘的参数方程式；

x＝b Sinθ

y＝a Cosθ

其中，a–椭圆15的长半轴

b–椭圆15的短半轴

椭圆15外边缘的内接长方形面积为；

∧椭圆＝4xy＝4abSinθCosθ＝2abSin(2θ)

∵0≦Sin(2θ)≦1或0≦2θ≦π/2

椭圆15外边缘的内接最大长方形面积为；

∴∧椭圆max＝2ab

让∧椭圆max＝2ab＝wv/2

将b＝wv/4a，x＝w/4和y＝v/2代入椭圆方程x²/b²+y²/a²＝1中，得到；a＝v/√2，b＝w/2√2

光扇的两个主子午面对与成像圆的放大率分别是；

水平放大率为：Ф_h＝1－2b/D＝{1－[w/√2]/(w²+v²)^1/2}×100％

垂直放大率为：Ф_v＝1－2a/D＝{1－[2v/√2]/(w²+v²)^1/2}×100％

图5-1中，一个摄像机通过一个成像圆14将采集的影像投射到一个图像传感器的成像表面8上成像16。图5-2中，在过程“A”中，一个成像圆14和影像16沿着一条与图像传感器的成像表面平行的水平直线方向上压缩一半同时被压缩后，成像圆14变形成为椭圆成像圆15，影像16并成为影像17。

图6所示的是光扇左右格式的影像示意图。一个光扇立体摄像机中左右两个独立的光学镜头模组采集的左右两个影像分别通过左右两个成像椭圆15L和15R投射到同一个图像传感器的成像表面8的左半部和右半部上分别成像17L和17R。在过程“A”中，立体影像处理器对一个由影像17L和17R组成的影像进行修正、处理、优化和平移后，输出一个由左右两个影像18L和18R组成的光扇左右格式的影像。在过程“B”中，光扇左右格式中的两个影像18L和18R沿着水平方向上被分别放大一倍并成为两个独立的和拥有一半像素的标准播放格式的影像19L和19R。

图7所示的是左右格式的影像示意图。一个双镜头单图像传感器立体摄像机中的左右两个独立的镜头采集的左右两个影像分别通过左右两个成像圆20L和20R投射到同一个图像传感器的成像表面8的左半部和右半部上分别成像21L和21R。在过程“A”中，立体影像处理器对一个由影像21L和21R组成的影像进行修正、处理和优化后，输出一个由左右两个影像22L和22R组成的左右格式的影像。在过程“B”中，左右格式中的两个影像22L和22R分别被下采样后成为两个独立的和拥有一半像素的非标准播放格式的影像23L和23R。

图8所示的是传统左右格式(Side-by-Side)的影像示意图。两个独立的摄像机采集的左右两个影像分别通过左右两个传统成像圆24L和24R在左右两个独立的图像传感器上分别成像25L和25R。在过程“A”中，立体影像处理器对左右两个独立的影像25L和25R进行修正、处理和优化后，分别输出左右两个独立的影像26L和26R。在过程“B”中，两个影像26L和26R分别被进行下采样成为拥有一半像素的影像27L和27R。在过程“C”中，两个影像27L和27R被按照左右方式拼接在一起成为一个传统左右格式的影像28。在过程“D”中，一个传统左右格式的影像28中的左右两个影像28L和28R沿着水平方向上被展开并成为左右两个独立的和拥有一半像素的标准播放格式的影像27L和27R。

图9所示的是光扇左右格式与传统左右格式的影像对比示意图。上述[0191]中所述的两个独立的摄像机通过两个成像圆24L和24R分别在两个独立的图像传感器上成像25L和25R。在过程“A”中，将影像25L或25R沿着水平方向上压缩一半后，影像25L或25R分别成为与上述[0189]中所述的光扇左右格式的影像17L或17R，成像圆24L或24R分别成为成像椭圆29L或29R。根据椭圆最大内接长方形的唯一性原理，成像椭圆29L或29R与光扇左右格式的影像成像椭圆15L或15R相同。图中的阴影30和32分别是一个成像圆24L或24R和一个成像椭圆15L或15R未被图像传感器接收或成像的部分。阴影31是阴影30沿着水平方向上压缩后的结果。阴影31等于阴影32，表明两种不同的影像格式的影像效率相等。

图10所示的是一个立体影像采集空间示意图。图10中，左右两个摄像机33和34同时围绕着摄像机镜头中心朝向一个关注物体35的方向转动一直到两个摄像机33和34的中心线会聚到关注物体35为止才开始拍摄。这是一种传统的立体拍摄方法－会聚法。这种拍摄方法与人的双眼看世界的方式相同。左右两个摄像机33和34的镜头中心之间相距为t。关注物体35前方的景物称为前景物36，后方的景物称为后景物37。立体影像采集空间坐标系的原点0(0,0,0)位于左右两个摄像机镜头中心连线的中点处。

图11所示的是一个立体影像播放空间示意图。上述[0193]中，左右两个摄像机33和34采集的左右两个影像被分别投射到一个水平长度为W的平面屏幕40上。左右两个影像之间在屏幕上的水平距离是两个影像的视差P。当人的左眼38和右眼39分别只能看到屏幕40上的左影像和右影像时，人的大脑将左眼38和右眼39获得的两个具有不同视角的影像融合后感受的一个包括了上述[0193]中所述的关注物体35，36和37在内的立体影像采集空间的立体虚像。关注物体35对应的虚像41出现在屏幕上，这时观众的双眼38和39在平面屏幕40上看到的关注物体35是一个左右两个影像重叠在一起的一个虚像41。前景物36对应的虚像42出现在观众空间。后景物37对应的虚像43出现在屏幕空间中。立体影像播放空间坐标系的原点0(0,0,0)位于人的双眼之间连线的中点处。

根据图11所示的几何关系得到下面关系式，

Zc＝Z_D×T÷(T－P) (1)

其中，Zc–屏幕上左右两个虚像的会聚点的Z坐标

Z_D–坐标原点到屏幕的距离

T–人的双眼之间的距离

P–屏幕上的左右两个影像之间的水平距离-视差

ΔP＝Pmax－Pmin＝Z_D×T×(1/Zcnear－1/Zcfar) (2)

其中：Pmax–屏幕上左右两个影像的最大视差

Pmin–屏幕上左右两个影像的最小视差

Zcnear–坐标原点到最近会聚点的距离(P<0负视差，观众空间)

Zcfar–坐标原点到最远会聚点的距离(P>0正视差，屏幕空间)

定义，Prel＝ΔP/W

其中：Prel–平面屏幕单位宽度的视差变化

W–屏幕有效长度

图12-1及图12-2所示的是会聚法与等效会聚法等效原理示意图。图12-1中，左右两个摄像机33和34拍摄一个关注物体35时使用的一种传统的拍摄方法－会聚法。图12-2中，左右两个摄像机33和34拍摄同一个关注物体35时使用的另一种拍摄方法－平行法或等效会聚法。在等效会聚法中，左右两个摄像机33和34的中心线彼此平行且相距为t。为了获得与会聚法同样的拍摄效果，拍摄前将两个摄像机33和34中的图像传感器44和45分别沿着水平方向上朝着彼此相反的方向上平移h的距离。这时，关注物体35在两种不同的拍摄方法中都分别成像在图像传感器44和45的中心上。等效会聚法不仅解决了会聚法中出现的梯形畸变的问题，而且通过几何关系和光学理论建立的一系列数学关系式中可以获得一些极具实用意义的立体影像效果。根据图12-2所示的几何关系我们得到下面关系式，

d＝t×F×(1/2Zconv－1/Z)＝2h－t×F÷Z (3)

其中，d–空间中的一点在两个图像传感器上的视差

H–一个图像传感器沿着水平方向上的平移的距离

t–两个摄像机中心线之间的距离，立体摄像机的视间距

F–摄像机镜头的等效焦距

Z–空间中任意一点的Z坐标

Zconv–两个摄像机的会聚点的Z坐标

根据公式(3)推得下式；

Δd＝dmax－dmin＝t×F×(1/Znear－1/Zfar) (4)

其中：dmax–左右两个图像传感器上的两个影像的最大视差

dmin–左右两个图像传感器上的两个影像的最小视差

Znear–空间中的前景物36的Z坐标

Zfar–空间中的后景物37的Z坐标

定义，drel＝Δd/w

其中：drel–图像传感器单位长度的视差变化

w–左或右图像传感器成像表面的长度

让，Prel＝drel

推得：t＝[(Z_D÷A×F)×(1/Zcnear－1/Zcfar)÷(1/Znear－1/Zfar)]×T (5)

其中：A–屏幕放大率W/w

公式(5)表明，两个摄像机的视间距与人的双眼之间的距离是不相等的。

让：P＝A×d并代入到公式(1)和(3)中得到下式：

Zc＝(Z_D×T)÷(T－P)＝(Z_D×T)÷(T－A×d)

＝(Z_D×T×Z)÷[A×t×F－(2A×h－T)×Z] (6)

公式(6)表明，Zc与Z之间不是线性关系。理想成像是立体影像采集空间中任意一点，一条直线和一个面对应着立体影像播放空间中唯一的一个点，一条直线和一个面。理想成像能够使一个立体影像采集空间中获得的两个影像在立体影像播放空间中对应的一个融合后的立体影像没有扭曲和变形发生，其充分和必要条件是让两个空间中对应点之间的数学关系成为线性关系。公式(6)表明，Zc与Z之间的线性关系成立的充分必要条件是，

2A×h－T＝0或h＝T/2A

公式(6)被线性化后简化成为下式，

Zc＝[(Z_D×T)÷(A×t×F)]×Z (7)

公式(7)表明，立体影像采集空间中任何一点上获得的两个具有不同视角的影像在立体影像播放空间中对应着唯一的一个点，并在该点上实现了会聚。

说明：使用等效会聚法拍摄前，先将摄像机的图像传感器44和45分别沿着水平方向上朝着彼此相反方向上移动h＝T/2A的距离。实际上，更加实用的方法是拍摄完成后，对影像进行处理或后期制作时将获得的左右两个影像分别沿着水平方向上朝向对方的方向上平移一个h＝T/2A的距离。等效会聚法拍摄获得的左右两个影像不仅可以获得比会聚法更理想的立体影像效果，符合人的双眼看世界的方式和习惯，而且获得的左右两个影像中没有梯形畸变。

对于光扇立体摄像机，因为两个光学镜头模组中的每一个模组中的一个光扇将成像前的影像沿着水平方向上压缩了一半，所以对于光扇左右格式的影像进行处理或后期制作时需要将左右两个影像分别沿着水平方向上朝向对方的方向上平移的距离为h＝T/4A。如果使用像素表示时，其中一个影像的平移为h＝T÷(4A×e)个像素，另一个影像平移的距离为h′＝[T÷(4A×e)]+1或h′＝[T÷(4A×e)]－1个像素。

对于传统左右格式的影像中的左右两个影像的平移是分别将左右两个影像分别沿着水平方向朝向对方的方向上进行平移，平移的距离分别为h＝T/4A。如果使用像素表示平移距离时，左右两个影像平移的距离分别为h＝T÷(4A×e)个像素。

对于左右格式的影像的平移是将左右两个影像分别沿着水平方向朝向对方的方向上进行平移，平移的距离分别为h＝T/2A。如果使用像素表示平移距离时，左右两个影像的平移距离分别为h＝T÷(2A×e)个像素。

对于两个独立的影像的平移是将左右两个影像分别沿着水平方向朝向对方的方向上进行平移，平移的距离分别为h＝T/2A。如果使用像素表示平移距离时，左右两个影像的平移距离分别为h＝T÷(2A×e)个像素。

图13-1及图13-2所示的是第一种光扇全景立体摄像机示意图。图13-1中，第一种光扇全景立体摄像机46是一个圆盘形状的设计，其中所有的光扇立体摄像机47可以同步地沿着垂直方向上下转动，采集垂直方向上不同视角场景中的立体影像。光扇全景立体摄像机的周边上每一个光扇立体摄像机的位置处都设置有一个窗口48为光扇立体摄像机47上下转动时提供空间。图13-2是光扇全景立体摄像机的俯视图。

图14-1及图14-2所示的是一种全景摄像机联动装置机构工作原理示意图。图14-1所示的一个全景摄像机联动装置，应用于第一种光扇全景立体摄像机46。图14-2是图14-1中的一个A-A截面视图。一个光扇立体摄像机47通过一个固定在摄像机机身上的转动轴与一个轴承座49配合在一起。轴承座49固定在一个平板51上。平板51固定在光扇全景立体摄像机46的机壳上。使用者通过转动一个蜗杆涡轮机构52转动一个垂直螺纹转动轴53的同时使得一个与螺纹转动轴53上配合在一起的螺母54上下垂直移动。一个平板55与螺母54固定在一起并随着螺母54同时上下垂直移动。平板55上固定了与光扇立体摄像机47相同数量的轴承座56。平板55与固定在平板上所有的轴承座56的垂直上下移动通过连杆57推动每一个光扇立体摄像机47尾部的轴承座50同步地上下运动，使得所有的光扇立体摄像机47围绕着轴承座49的中心线同步地垂直上下转动。圆盘的底部设置有一个摄像机通用云台底座58。

图15-1及图15-2所示的是第二种光扇全景立体摄像机示意图。图15-1中，一个全景立体摄像机59是一个中空球形状的设计。这种光扇全景立体摄像机59的外表面与所有的光扇立体摄像机中心线的交点分别位于光扇全景立体摄像机59的中心部，上半部和下半部中三个不同的水平平面上，一个光扇立体摄像机63位于光扇全景立体摄像机的顶部。固定在下半部，中心部和上半部中的光扇立体摄像机分别为60，61和62。中空球的底部设置有一个摄像机通用云台底座58。图15-2是一个俯视图。

图16-1及图16-2所示的是第三种光扇全景立体摄像机示意图。图16-1中，一个光扇全景立体摄像机64是一个中空上半球形状的设计。这种光扇全景立体摄像机64的外表面与所有的光扇立体摄像机中心线的交点分别位于光扇全景立体摄像机64的中心部和上半部中二个不同的水平平面上，一个光扇立体摄像机63位于光扇全景立体摄像机的顶部。固定在中心部和上半部中的光扇立体摄像机分别为61和62。中空球的底部设置有一个摄像机通用云台底座58。图16-2是一个俯视图。

图17-1及图17-2所示的是第四种光扇全景立体摄像机示意图。图17-1中，一个光扇全景立体摄像机65是一个中空前半球形状的设计。这种光扇全景立体摄像机65的外表面与所有的光扇立体摄像机中心线的交点分别位于光扇全景立体摄像机65的中心部，上半部和下半部中三个不同的水平平面上，一个光扇立体摄像机63位于光扇全景立体摄像机的顶部。如果需要的话，一个光扇立体摄像机66可以被设置在光扇全景立体摄像机66的底部。固定在下半部，中心部和上半部中的光扇立体摄像机分别为60，61和62。中空前半球通过一个支架连接着一个摄像机通用云台底座58。图17-2是一个左视图。

图18-1及图18-2是本发明全景立体摄像机工作和剪切原理示意图。图18-1中，一个全景立体摄像机67的下半部，中心部，上半部和顶部中所有上下相邻的立体摄像机的影像锥外表面边缘在上临界半径R_L1上的上临界点C₁处相交。相邻的两个部分中上下相邻的两个立体摄像机60与61，61与62，62与63之间的影像锥开始出现影像重叠区68(图中阴影部分)。水平剪切平面69沿着影像重叠区68的中心处将影像重叠区68一分为二，上下相邻的两个影像锥在影像重叠区68中超过了水平剪切平面69的影像部分被剪切掉。图18-2俯视图中，全景立体摄像机67中心部中左右相邻的两个立体摄像机61的影像锥外表面边缘在中临界半径R_L2上的中临界点C₂处相交。随着半径继续增大，左右相邻的两个立体摄像机61的影像锥开始出现影像重叠区70(图中阴影部分)。垂直剪切平面71沿着影像重叠区70的中心处将影像重叠区70一分为二，左右相邻的两个影像锥在影像重叠区70中超过了垂直剪切平面71的影像部分被剪切掉。全景立体摄像机67的上半部中左右相邻的两个立体摄像机62的影像锥外表面边缘在半径为R_L3上的点C₃处相交。上半部中立体摄像机62和顶部的一个立体摄像机63的影像锥外表面边缘在半径为R_L4上的点C₄处相交。一个全景立体摄像机67的视距半径R_S处，任何一个立体摄像机的影像锥外表面边缘与周围上下左右相邻的立体摄像机的影像锥外表面边缘之间都会出现影像重叠区68，70，72或73。每一个影像锥在影像重叠区68，70，72和73中超过了水平剪切平面69或垂直剪切平面71的影像部分都将被剪切掉。(注：实际上，两个椎体相交时有两个交点。两个交点相对于图纸或电脑屏幕对称。)

图19-1及图19-2所示的是一个全景立体影像定位剪切原理示意图。图19-1及图19-2中，根据上述[0063]-[0070]和[0248]中所述的一个全景立体摄像机67在视距半径R_S处，一个被定位和剪切后的影像锥的横截面是一个具有相同定位的多边形平面影像，并分布在一个视距半径R_S的圆球内接表面上。图19-1中，全景立体摄像机67的下半部，中心部，上半部和顶部的立体摄像机60，61，62和63分别对应的影像锥在视距半径R_S处横截面上的多边形平面影像的定位分别是74(R_S，135°，Ф)，75(R_S，90°，Ф)，76(R_S，45°，Ф)和77(R_S，0°，0°)。剪切后，任何两个上下相邻的具有不同定位的多边形平面影像之间在视距半径R_S处没有影像重叠区。图19-2中，剪切后，中心部中任何两个左右相邻的具有不同定位的多边形平面影像75(R_S，90°，Ф)之间在视距半径R_S处没有影像重叠区；下半部和上半部中任何两个左右相邻的具有不同定位的多边形平面影像74(R_S，135°，Ф)和76(R_S，45°，Ф)之间在视距半径R_S处没有影像重叠区。但是，每一个具有不同定位的多边形平面影像的形状经过剪切后发生了变化。图19-1中，上半部中的长方形平面影像76(R_S，45°，225°)经过剪切后变成为一个等腰梯形平面影像(图中阴影部分)。但是该多边形平面影像的定位不变，仍然是(R_S，45°，225°)。顶部的一个长方形平面影像77(R_S，0°，0°)经过剪切后变成为一个多边形平面影像(图中阴影各部分)，但是该平面影像的定位不变，仍然是(R_S，0°，0°)。

图20-1及图20-2所示的是全景立体影像定位拼接原理示意图。图20-1及图20-2中，根据上述[0073]和[0249]中所述的一个全景立体摄像机67的视距半径R_S处所有具有定位的多变形平面影像经过剪切后被拼接的方法。图20-2俯视图中，所有的垂直剪切平面71按照顺时针方向分别被英文字母标注为A、B、D、E、F、G、H和K。图20-1中，所有的四个水平剪切平面69与所有被英文字母标注的垂直剪切平面71在视距半径R_S的圆球表面上的交点分别被为A#、B#、D#、E#、F#、G#、H#和K#，其中的英文字母A、B、D、E、F、G、H和K分别代表了位于不同定位处的垂直剪切平面71，后面的符号#的阿拉伯数字1、2、3和4分别代表了四个不同的剪切平面。每一个多边形平面影像的顶点与相对应的两个剪切平面的交点重合。定位拼接方法的两个步骤是；第一步，一个多边形平面影像与上下相邻的两个多边形平面影像拥有相同编号的两条共同水平边缘直线重合，多边形上两个拥有相同编号的顶点重合。例如，长方形平面影像75(R_S，90°，270°)的上边缘直线B2-D2与上面相邻的等腰梯形平面影像76(R_S，45°，270°)的下边缘直线B2-D2重合，长方形平面影像75与上面相邻的等腰梯形平面影像76上的两个顶点B2和D2重合。第二步，一个多边形平面影像与左右相邻的两个多边形平面影像拥有相同编号的两条共同垂直边缘直线重合，多边形上两个拥有相同编号的顶点重合。例一，长方形平面影像75(R_S，90°，270°)的左垂直边缘直线D2-D3与左相邻的长方形平面影像75(R_S，90°，225°)的右垂直边缘直线D2-D3重合。右垂直边缘直线B2-B3与右相邻的长方形平面影像75(R_S，90°，315°)的左垂直边缘直线B2-B3重合。长方形平面影像75(R_S，90°，270°)的左垂直边缘直线上的两个顶点D2和D3及右垂直边缘直线上的两个顶点B2，B3，分别与左相邻的长方形平面影像75(R_S，90°，225°)的右垂直边缘直线上的两个顶点D2和D3及右相邻的长方形平面影像75(R_S，90°，315°)的左垂直边缘直线上的两个顶点B2和B3重合。例二，等腰梯形平面影像76(R_S，45°，270°)的左右两个斜边缘直线D1-D2和B1-B2分别与左右相邻的等腰梯形平面影像76(R_S，45°，225°)的右斜边缘直线D1-D2和76(R_S，45°，315°)的左斜边缘直线B1-B2重合。三个等腰梯形平面影像上的共同顶点B1，B2，D1和D2分别重合。

图21所示的是一个确定关注点的左右两个影像在一个左右格式的影像截图中的位置示意图。一个包括了关注物体表面上一个关注点a的左右格式影像截图，左影像截图78和右影像截图79。关注点a的左影像80在左影像截图78中的位置距离左影像截图78中心的水平距离为X_L，根据上述[0077]-[0090]中所述的符号规则，X_L<0。关注点a的右影像81在右影像截图79中的位置距离右影像截图79中心的水平距离为X_R>0。关注点a的左影像80在左影像截图78中的位置和右影像81在右影像截图79中的位置都位于同一个横跨屏幕的水平线82上。水平线82距离左影像截图78和右影像截图79的中心的垂直距离相等Y_L＝Y_R。

对于一个光扇左右格式和传统左右格式的影像，一个关注点a的左右两个影像在一个左右格式的影像截图78和79中的视差为P＝2(X_L－X_R)，代入到公式(1)中得到；

Zc＝Z_D×T÷(T－P)＝(Z_D×T)÷[T－2(X_L－X_R)] (8a)

将公式(7)代入公式(8a)中，简化后得到，

Z＝(A×t×F)÷[T－2(X_L－X_R)] (9a)

对于一个左右格式的影像，一个关注点a的左右两个影像在一个左右格式的影像截图78和79中的视差为P＝(X_L－X_R)，代入到公式(1)中，得到；

Zc＝Z_D×T÷(T－P)＝(Z_D×T)÷[T－(X_L－X_R)] (8b)

将公式(7)代入公式(8b)中，简化后得到公式：

Z＝(A×t×F)÷[T－(X_L－X_R)] (9b)

对于两个独立的影像，左右两个影像截图是两个独立的影像截图。一个关注点a的左右两个影像在两个独立的影像截图中的视差为P＝(X_L－X_R)，代入到公式(1)中，得到；

Zc＝Z_D×T÷(T－P)＝(Z_D×T)÷[T－(X_L－X_R)] (8c)

将公式(7)代入公式(8b)中，简化后得到公式：

Z＝(A×t×F)÷[T－(X_L－X_R)] (9c)

在上述公式((8a)，(8b)和(8c)中；

当P＝0时，(X_L－X_R)＝0，Zc＝Z_D,立体虚像出现在屏幕上。

当P>0时，(X_L－X_R)>0，Zc>＝Z_D,立体虚像出现在屏幕的后方。

当P<0时，(X_L－X_R)<0，Zc<＝Z_D,立体虚像出现屏幕和摄像机之间。

图22所示的是一个关注点的左右两个影像与一组空间坐标相对应的原理示意图。

根据图22中所示的几何关系，得到下面的关系式，

f₁＝F×(x+t/2)÷Z；f₂＝F×(x－t/2)÷Z

f₁＝d₁+h；f₂＝d₂－h

得到坐标x和Z的公式：

x＝[Z×(d₁+h)÷F]－t/2 (10)

对于一个光扇左右格式和传统左右格式的影像，将d₁＝2X_L/A，h＝T/4A和公式(9a)带入公式(10)中，简化后得到，

x＝{t×(2X_L+T/4)÷[T－2(X_L－X_R)]}－t/2(11a)

一个关注点a的空间座标a(x,y,z)是；

x＝{t×(2X_L+T/4)÷[T－2(X_L－X_R)]}－t/2

y＝Y_L÷(m×A)＝Y_R÷(m×A)

z＝(A×F×t)÷[T－2(X_L－X_R)]

对于一个左右格式的影像，将d₁＝X_L/A，h＝T/2A和公式(9b)带入公式(10)中得到；

x＝{t×(X_L+T/2)÷[T－(X_L－X_R)]}－t/2

(11b)

一个关注点a的空间座标a(x,y,z)是；

x＝{t×(X_L+T/2)÷[T－(X_L－X_R)]}－t/2

y＝Y_L÷(m×A)＝Y_R÷(m×A)

z＝(A×F×t)÷[T－(X_L－X_R)]

对于两个独立的影像，将d₁＝X_L/A，h＝T/2A和公式(9c)带入公式(10)中得到；

x＝{t×(X_L+T/2)÷[T－(X_L－X_R)]}－t/2

(11c)

一个关注点a的空间座标a(x,y,z)是；

x＝{t×(X_L+T/2)÷[T－(X_L－X_R)]}－t/2

y＝Y_L÷(m×A)＝Y_R÷(m×A)

z＝(A×F×t)÷[T－(X_L－X_R)]

图23所示的是测量关注物体表面上的一个关注点a到立体摄像机的距离示意图。跟据上述[0096]-[0098]中所述的过程和方法，确定关注点a的左右两个影像分别在左右两个影像截图78和79中的位置X_La和X_Ra。立体测量方法将计算出关注点a到立体摄像机83中心线与物镜外表面中心处切平面交点的距离为；

Dc＝[x_a ²+y_a ²+(z_a－c)²]^1/2

其中，c为一个摄像机镜头中心到摄像机物镜外表面中心之间的距离。

图24所示的是测量关注物体表面上的两个关注点a和b之间的距离的示意图。跟据上述[0099]-[0100]中所述的过程和方法，分别确定两个关注点a和b的左右两个影像在左右两个影像截图78和79中的位置X_La，X_Ra，X_Lb和X_Rb。立体测量方法将计算出关注物体表面上的两个关注点a和b之间距离为；

D_ab＝[(x_b－x_a)²+(y_b－y_a)²+(z_b－z_a)²]^1/2

图25所示的是测量关注物体表面上的一个关注点a到一条通过了两个特征点b和c的一条直线的距离示意图。第一步，跟据上述[0101]-[0103]中所述的过程和方法，确定关注点a的左右两个影像分别在左右两个影像截图78和79中的位置X_La和X_Ra。第二步，分别确定位于一条直线上的两个特征点b和c的左右两个影像在左右两个影像截图78和79中的位置X_Lb，X_Rb，X_Lc和X_Rc。立体测量方法将计算出关注物体表面上的一个关注点a到一条通过了两个特征点b和c的一条直线的距离为；

D_{a- bc} ＝{[x_a－λ(x_c－x_b)－x_b]²+[y_a－λ(y_c－y_b)－y_b]²+[z_a－λ(z_c－z_b)－z_b)]²}^1/2

其中，λ＝[(x_b－x_a)×(x_c－x_b)+(y_b－y_a)×(y_c－y_b)+(z_b－z_a)×(z_c－z_b)]÷[(x_c－x_b)²+(y_c－y_b)²+(z_c－z_b)²]

图26所示的是测量关注物体表面上的一个关注点a到一个平面84的距离示意图。第一步，跟据上述[0104]-[0107]中所述的过程和方法，确定关注点a的左右两个影像分别在左右两个影像截图78和79中的位置X_La和X_Ra。第二步，在平面84上分别确定不都在同一条直线上的三个特征点b，c和d的左右两个影像在左右两个影像截图81和82中的位置X_Lb，X_Rb，X_Lc，X_Rc，X_Ld和X_Rd。立体测量方法将计算出关注物体表面上的一个关注点a到一个包括了三个特征点b，c和d的一个平面84的距离为；

D_a-(bcd)＝[IAx_a+By_a+Cz_a+DI]÷(A²+B²+C²)^1/2

其中，A，B，C由下面的行列式中获得，D＝－(Ax_b+By_b+C_zb)

图27所示的是测量一个平面物体表面面积示意图。一个被闭环拼接曲线85包围的关注平面86的表面面积的测量方法和步骤；第一步，跟据上述[0109]和[0110]中所述的过程和方法，使用触屏笔，手指或鼠标在立体触摸屏幕上画出一条包括了关注平面86表面面积的闭环拼接曲线85。立体测量方法将计算出被一条闭环拼接曲线85包围的面积。该面积只是关注平面86表面的实际面积在一个与立体摄像机中心线(Z轴)垂直的平面上正投影的面积。第二步，跟据上述[0104]-[0107]中所述的过程和方法，分别确定包括了关注平面86表面上不都在一条直线上的三个特征点b，c和d的左右两个影像在左右两个影像截图78和79中的位置X_Lb，X_Rb，X_Lc，X_Rc，X_Ld和X_Rd。立体测量方法将计算出关注面积86表面的实际面积等于第一步中获得的投影面积除以由关注平面86表面上的三个特征点b，c和d确定的法向矢量N与Z轴之间夹角的余玄。

图28所示的是测量一个平板物体体积示意图。一个被闭环拼接曲线87环绕的关注平板88的体积的测量方法和步骤；第一步，根据上述[0306]中所述的过程和方法，获得被一条闭环拼接曲线87包围的关注平板88表面的实际面积。第二步，根据上述[0099]-[0100]中所述的过程和方法，分别确定关注平板88上的两个具有厚度特征点a和b的左右两个的影像在左右两个影像截图78和79中的位置X_La，X_Ra，X_Lb和X_Rb。立体测量方法将计算出关注平板88的实际厚度等于两个特征点a和b的长度乘以两个特征点构成的矢量ab与关注平板88表面的法向矢量N之间夹角的余玄。一个被闭环曲线87环绕的关注平板88的实际体积等于平板88表面的实际面积乘以实际厚度。

Claims (11)

1.一种光扇立体摄像机，其特征在于，所述的一种光扇立体摄像机有两种不同的类型；

第一种类型的光扇立体摄像机是一个光扇立体摄像机，包括两个完全相同的光学镜头模组、一个图像传感器(CCD或CMOS)和一个立体影像处理器，简称为光扇立体摄像机；一个光扇立体摄像机中设置有两个完全相同的光学镜头模组，两个光学镜头模组中心线与光扇立体摄像机中心线对称且彼此平行，每一个光学镜头模组中设置有一个光扇，光扇沿着一条位于两个光学镜头模组中心线所在的平面上并与两个光学镜头模组中心线垂直的直线方向上对光学镜头模组采集的影像进行压缩，沿着一条与两个光学镜头模组中心线所在的平面垂直的直线方向上保持影像不变，两个光学镜头模组采集的两个影像分别经过各自模组中的光扇后，在同一个图像传感器成像表面的左半部和右半部上分别成像；

第二种类型的光扇立体摄像机是一个由多个上述第一种类型的光扇立体摄像机组合在一起的光扇立体摄像机，包括一个全景摄像机联动装置和一个全景立体影像处理器，简称为光扇全景立体摄像机。

2.根据权利要求1所述的一种光扇立体摄像机，其特征在于，所述的光扇立体摄像机中每一个光学镜头模组中设置的一个光扇是由两个轴线相互垂直的柱镜组成，所述的柱镜是一个正柱面透镜或正柱面镜片，柱镜带有曲率的柱面表面是圆柱面或非圆柱面，其中的一个柱镜的轴线位于两个光学镜头模组中心线所在的平面上并与两个光学镜头模组中心线垂直，另一个柱镜的轴线与两个光学镜头模组中心线所在的平面垂直。

3.根据权利要求1或2所述的一种光扇立体摄像机，其特征在于，所述的光扇立体摄像机输出一种光扇左右格式的影像，光扇左右格式的影像中的左右两个影像分别是两个相对应的光学镜头模组采集的两个被各自模组中的光扇沿着一条位于两个光学镜头模组中心线所在的平面上并与两个光学镜头模组中心线垂直的直线方向上压缩了一半，沿着一条与两个光学镜头模组中心线所在的平面垂直的直线方向上保持不变的影像。

4.根据权利要求1或2所述的一种光扇立体摄像机，其特征在于，所述的光扇立体摄像机有三种不同的模型，三种不同模型的光扇立体摄像机分别使用下面三种具有不同光学设计和结构设计的光学镜头模组；

第一种光学镜头模组设计包括一个镜头组、一个光扇和一个直角棱镜；镜头组中设置有一个斜平板镜片；

第二种光学镜头模组设计包括两个镜头组、两个直角棱镜或一个斜方棱镜、一个光扇和一个直角棱镜；两个直角棱镜或一个斜方棱镜位于两个镜头组之间；

第三种光学镜头模组设计包括两个镜头组、两个直角棱镜和一个光扇；两个直角棱镜之间的距离是固定的或可以变化的，两个直角棱镜位于两个镜头组之间；

上述所述的镜头组是由一组镜片组成，镜片可以是球面或非球面镜片，也可以全部都是非球面镜片。

5.根据权利要求1所述的一种光扇立体摄像机，其特征在于，所述的立体影像处理器是一个包括一个图像处理芯片(ISP)、一个无线通讯模块、一个感知模块和定位模块、一种立体影像平移方法、一种立体测量方法和操作系统的装置。

6.根据权利要求3所述的一种光扇立体摄像机的立体影像平移方法，其特征在于，所述的光扇立体摄像机输出的光扇左右格式的影像中的左右两个影像分别沿着一条位于两个光学镜头模组中心线所在的平面上并与两个光学镜头模组中心线垂直的直线方向上分别朝向对方进行一个平移量等于h和h’的平移的方法。

7.根据权利要求1或5所述的一种光扇立体摄像机的立体测量方法，其特征在于，所述的一种立体测量方法是一种根据两个独立和彼此平行设置的摄像机与一个关注物体之间构成的几何关系和数学原理，建立一个关注物体上的关注点的左右两个影像在一个左右格式的影像截图中的视差与该关注点在实际中的空间坐标的关系，建立一个关注物体表面面积在一个影像截图中的影像与该关注物体表面在实际中的表面面积的关系的方法；所述的一种立体测量方法不仅应用于光扇立体摄像机，而且可以应用于所有其他拥有两个彼此平行设置的摄像机的立体摄像机。

8.根据权利要求1所述的一种光扇立体摄像机，其特征在于，所述的光扇全景立体摄像机有四种不同的设计；

第一种设计是一个中空圆盘形状，有两种不同的模型；第一种模型是所有的光扇立体摄像机被固定在一个平板上；第二种模型是所有的光扇立体摄像机可以通过各自机身上设置的一个转动轴通过一个全景摄像机联动装置沿着垂直方向上同步地上下转动；所述的全景摄像机联动装置是一种能够使所有的光扇立体摄像机沿着垂直方向上同步地上下转动的装置；

第二种设计是一个中空球或椭圆球形状，三组光扇立体摄像机分别被固定在中空球或椭圆球的中心部、上半部和下半部，一个光扇立体摄像机被固定在中空球或椭圆球的顶部；

第三种设计是一个中空上半球或上半椭圆球形状，二组光扇立体摄像机分别被固定在上半球或上半椭圆球的中心部和上半部，一个光扇立体摄像机被固定在上中空上半球或上半椭圆球的顶部；

第四种设计是一个中空前半球或前半椭圆球形状，三组光扇立体摄像机分别被固定在中空前半球或前半椭圆球的中心部、上半部和下半部，一个光扇立体摄像机被固定在中空前半球或前半椭圆球的顶部，需要时一个光扇立体摄像机可以被固定在中空前半球或前半椭圆球的底部。

9.根据权利要求1或5所述的一种光扇立体摄像机，其特征在于，所述的全景立体影像处理器是一个集成了多个立体影像处理器、一个全景摄像机同步器、一个或多个无线通讯模块、一种全景立体影像剪切方法、一种全景立体影像拼接方法和操作系统的装置。

10.根据权利要求9所述的一种光扇立体摄像机的全景立体影像剪切方法，其特征在于，所述的全景立体影像剪切方法是一种将一个全景立体摄像机中的每一个立体摄像机输出的立体影像进行定位，沿着不同的剪切平面对所有被定位的立体影像进行剪切的方法；具有不同定位的立体影像经过剪切后的形状是不同的；全景立体影像剪切方法不仅应用于光扇全景立体摄像机，而且可以应用于所有其他的全景立体摄像机。

11.根据权利要求10所述的一种光扇立体摄像机的全景立体影像拼接方法，其特征在于，所述的全景立体影像拼接方法是一种将一个全景立体摄像机中所有立体摄像机输出的并经过全景立体影像剪切方法定位和剪切后的立体影像，根据被定位确定的位置和方向拼接在一起的方法；所有被拼接在一起的全景或部分全景立体影像中的每一个立体影像的定位在拼接前和拼接后是相同的；全景立体影像拼接方法不仅应用于光扇全景立体摄像机，而且可以应用于所有其他的全景立体摄像机。

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