CN109302600A - 一种立体场景拍摄装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种立体场景拍摄装置。该拍摄装置由高性能相机、多台低性能相机和计算机系统构成。所述高性能相机所采集到的图像可将多个像素替代为单个像素，从而获得与所述低性能相机所采集的图像分辨率一致的替代图像，并得到多个像素到单个像素的替代关系。替代图像可以与所述多台低性能相机所拍摄到的多幅图像进行比对，获得物体的点匹配信息。利用点匹配关系及替代关系，所述计算机系统可对低性能相机拍摄的图像进行像素替换，将单个像素替换为多个像素，获得质量较高的合成视差图像，从而提升图像质量。相对于相机阵列全部采用高性能相机的方式，该立体场景拍摄装置具有明显的成本优势。

Description

一种立体场景拍摄装置

技术领域

本发明涉及图像拍摄技术，更具体地说，本发明涉及基于3D立体场景拍摄技术。

背景技术

3D显示技术是可以实现立体场景真实再现的一种显示技术，其可以为人眼分别提供不同的视差图像，从而使人产生立体视觉。多视点3D显示器能够在多个不同位置提供与之对应的视差图像。其视差图像来源可以是电脑虚拟合成，也可由立体场景拍摄装置对实际立体场景进行拍摄获得。立体场景拍摄装置对实际立体场景进行拍摄时，需在对应位置设置相机，形成相机阵列，从而完成立体场景的信息采集。为提高所采集视差图像的质量，传统立体场景拍摄装置中的每一台相机均需要较高的硬件配置以保障成像质量，从而使得立体场景拍摄装置的整体制造成本较高。因此，为降低硬件门槛，使得立体场景拍摄装置便于广泛推广，其需要一种成本较低的解决方案。

发明内容

本发明提出了一种立体场景拍摄装置。该拍摄装置由高性能相机、多台低性能相机和计算机系统构成。所述高性能相机与所述低性能相机排布形成阵列，并与计算机系统相连，用于采集视差图像。所述高性能相机能采集高分辨率清晰图像，用于采集立体空间场景中物体的细节信息，所述低性能相机所采集的图像清晰度相对较低，用于采集立体空间场景中物体的视差信息。所述高性能相机和所述低性能相机所采集到的图像能传送到所述计算机系统进行图像处理。所述高性能相机所采集到的高分辨率清晰图像经由所述计算机系统进行图像处理，将多个像素替代为单个像素，从而获得与所述低性能相机所采集的图像分辨率一致的清晰度相对较低的替代图像，并得到高分辨率清晰图像中多个像素与替代图像中单个像素的替代关系。利用点匹配算法，替代图像与所述多台低性能相机所拍摄到的多幅图像进行比对，获得物体的点匹配信息。利用点匹配关系，所述计算机系统将所述多台低性能相机所拍摄到的图像进行像素替换，利用所得到的高分辨率清晰图像中多个像素与替代图像中单个像素的替代关系，将单个像素替换为多个像素，获得质量较高的合成视差图像，从而提升图像质量。对于少数无法进行匹配的点，通过插值运算进行像素填充。

多台所述低性能相机最终拍摄并替换得到的合成视差图像可以用于立体显示。

可选地，低性能相机可在垂直方向进行扩展，以采集垂直方向的视差信息。

可选地，该立体场景拍摄装置可以进行扩展，增加高性能相机和低性能相机的数量，以获得更宽的视差采集范围。

本发明中，计算机系统可以通过高性能相机采集到的细节信息替换低性能相机所采集到的物体信息，因此在大部分相机的性能不高的条件下，仍然可以生产质量较高的合成视差图像，相对于相机阵列全部采用高性能相机，该立体场景拍摄装置具有明显的成本优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的图像处理过程。

图标：010-立体场景拍摄装置；100-高性能相机；110-低性能相机；120-可在垂直方向上进行扩展的低性能相机；200-计算机系统；310-采集到的高分辨率清晰图像；320-替代图像；330-采集到的清晰度相对较低的图像；340-质量较高的合成视差图像；410-采集到的高分辨率清晰图像像素阵列；420-替代图像像素阵列；430-采集到的清晰度相对较低的图像像素阵列；440-质量较高的合成视差图像像素阵列。

应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

实施例

图1为本实施例提供的立体拍摄装置010的结构示意图。请参照图1，本实施例提供一种立体拍摄装置010，包括一台高性能相机100、5台低性能相机110和计算机系统200构成。所述高性能相机100与所述低性能相机110在水平方向进行排布，形成阵列，并与计算机系统200相连，用于采集视差图像。所述高性能相机100能采集高分辨率清晰图像，用于采集立体空间场景中物体的细节信息，所述低性能相机110所采集的图像清晰度相对较低，用于采集立体空间场景中物体的视差信息。所述高性能相机100和所述低性能相机110所采集到的图像能传送到所述计算机系统200进行图像处理。

图2为本实施例的图像处理过程。请参照图2，所述高性能相机100所采集到的高分辨率清晰图像310可经由所述计算机系统200进行图像处理，将4个像素替代为1个像素，从而获得与低性能相机110所采集到的清晰度相对较低的图像330分辨率一致的替代图像320，并得到高分辨率清晰图像中多个像素与替代图像中单个像素的替代关系。其中，高性能相机100所采集到的高分辨率清晰图像310像素分辨率为100×100，低性能相机所采集到的清晰度相对较低的图像330像素分辨率为50×50，替代图像分辨率为50×50。其过程为：所述高性能相机100所采集到的高分辨率清晰图像像素阵列410以2×2像素为周期进行划分，以其中一个周期为例，该周期中存在4个相邻像素abcd，取左上角像素a填充到替代图像像素阵列420对应位置处，则可形成像素分辨率50×50的替代图像320。利用点匹配算法，替代图像320可以与所述5台低性能相机110之一所采集到的清晰度相对较低的图像330进行比对，获得物体的点匹配信息。其匹配方法可为尺度不变特征转换、无限维等匹配方法之一。其中，替代图像像素阵列420中像素a与低性能相机110所采集到的清晰度相对较低的图像像素阵列430中的像素a’相匹配。利用该匹配关系，所述计算机系统200可将低性能相机110所采集到的清晰度相对较低的图像330进行像素替换，利用高性能相机100所采集到的高分辨率清晰图像310中多个像素与替代图像中单个像素的替代关系，将单个像素a’替换为2×2的像素abcd，获得经像素替换后获得的质量较高的合成视差图像340，从而提升图像质量。对于少数无法进行匹配的点，可通过插值运算进行像素填充。

最终，多台所述低性能相机110最终拍摄并替换得到的合成视差图像可以用于立体显示。相对于相机阵列全部采用高性能相机，该立体场景拍摄装置010具有明显的成本优势。

Claims (4)

1.一种立体场景拍摄装置，其特征在于：由高性能相机、多台低性能相机和计算机系统构成，所述高性能相机与所述低性能相机排布形成阵列，并与计算机系统相连用于采集视差图像，所述高性能相机所采集到的高分辨率清晰图像经由所述计算机系统进行图像处理，将多个像素替代为单个像素，从而获得与所述低性能相机所采集的图像分辨率一致的清晰度相对较低的替代图像，并得到高分辨率清晰图像中多个像素与替代图像中单个像素的替代关系，所述替代图像与所述多台低性能相机所拍摄到的多幅图像进行比对，获得物体的点匹配信息, 所述计算机系统将所述多台低性能相机所拍摄到的图像进行像素替换，利用所得到的高分辨率清晰图像中多个像素与替代图像中单个像素的替代关系，将单个像素替换为多个像素，获得质量较高的合成视差图像，从而提升图像质量。

2.如权利要求1所述的一种立体场景拍摄装置，其特征在于：所述低性能相机可在垂直方向进行扩展，以采集垂直方向的视差信息。

3.如权利要求1所述的一种立体场景拍摄装置，其特征在于：该立体场景拍摄装置可以进行扩展，增加高性能相机和低性能相机的数量，以获得更宽的视差采集范围。

4.如权利要求1所述的一种立体场景拍摄装置，其特征在于：所述计算机系统在将所述多台低性能相机所拍摄到的图像进行像素替换的过程中，对于少数无法进行匹配的点，通过插值运算进行像素填充。