CN110209001A - 一种用于3d建模的三脚支架及相机拍摄姿态识别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于3D建模的三脚支架及相机拍摄姿态识别方法，包括伸缩杆、手机夹、云台和脚架，所述伸缩杆由嵌套设置的多节中空圆杆组成，圆杆可拉伸展开并锁定；手机夹通过手机夹固定座固定在伸缩杆上，云台设置在伸缩杆顶部，所述脚架设置于伸缩杆底部，所述伸缩杆通过脚架垂直设置于平面，所述脚架为三组且均匀分布在伸缩杆外周。本发明在支架底部触地部分使用对比色，便于触地点的识别，通过在照片中测量这些点的间距，可以准确计算三脚支架高度；在支架上固定手机夹，拍摄时使用手机的方向传感器记录朝向，从而能够在相机不具备方向传感器的情况下也能获取准确的拍摄方向；结构简单，操作方便，成本低；可伸缩收纳，方便携带。

Description

一种用于3D建模的三脚支架及相机拍摄姿态识别方法
技术领域
本发明涉及一种支架及其使用方法，尤其涉及一种用于3D建模的三脚支架及相机拍摄姿态识别方法。
背景技术
基于相机拍摄照片的3D建模依赖于准确的相机高度，也需要采集拍摄的方向。目前的市面上可见的三脚支架只有固定相机的位置，而大部分相机本身无法记录拍摄方向，同时市面上可见的三脚支架调节时不能保证整体高度一致，且触地点难以分辨，给相机高度的测量带来困难，同时相机的水平调节需要调节机构完成，结构复杂且操作繁琐。因此，有必要提供一种便于相机高度测量及拍摄方向记录的三脚支架。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于3D建模的三脚支架及相机拍摄姿态识别方法，解决当前相机支架高度测量困难且难以记录拍摄方向的问题。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种用于3D建模的三脚支架，包括伸缩杆、手机夹、云台和脚架，所述伸缩杆由嵌套设置的多节中空圆杆组成，所述圆杆可拉伸展开并锁定；所述手机夹通过手机夹固定座固定在伸缩杆上，所述云台设置在伸缩杆顶部，所述脚架设置于伸缩杆底部，所述伸缩杆通过脚架垂直设置于平面，所述脚架为三组且均匀分布在伸缩杆外周。
进一步的，嵌套在内部的圆杆底端设有固定销，所述伸缩杆嵌套在外部的圆杆顶端设有固定孔。
进一步的，所述云台包括固定筒、圆台和固定螺丝，所述圆台通过固定筒固定在伸缩杆顶部，所述固定螺丝设置在圆台中心。全景相机通过螺丝固定在云台上。
进一步的，所述云台上设置有快装板底座，所述快装板底座通过固定螺丝固定，所述快装板底座设置有固定相机的快装板，所述快装板为活动卡板，所述活动卡板可通过锁紧旋钮调节宽度并锁紧。
进一步的，所述手机夹固定座套设在伸缩杆上，所述手机夹上设置有宽度调节装置。
进一步的，所述脚架包括连接杆和支撑杆，所述支撑杆的一端销接在连接杆的中部，所述支撑杆的另一端通过支撑杆固定环固定在伸缩杆的底部，所述支撑杆与支撑杆固定环销接；所述连接杆的一端销接在连接杆固定套上，所述连接杆的另一端设有脚套。
进一步的，所述连接杆固定套套设在伸缩杆上，所述连接杆固定套内侧设有衬套，所述连接杆固定套设有锁紧螺丝，所述连接杆固定套在伸缩杆上移动并通过锁紧螺丝锁紧。
进一步的，所述脚套的颜色与连接杆的颜色为对比色。
本发明为解决上述技术问题还提供一种相机拍摄姿态识别方法，采用上述的用于3D建模的三脚支架架设相机来识别相机高度，包括如下步骤：S1)用全景相机拍到的全景图获取相机正下方的视图；S2)定位视图中两个脚套的范围，并计算出每个脚套中心点的位置；S3)计算两个脚套的欧氏距离；S4)预先获取相机高度的实际测量值，重复步骤S1-S4，获取多组脚套间欧氏距离与相机高度的对应数据；S5)根据S4中得到的对应数据，进行样条插值拟合脚套间欧氏距离与相机高度的对应关系；S6)对于新拍摄的照片，识别计算当前视图中两个脚套之间的欧氏距离；根据S5中的样条函数，计算得到当前相机镜头的高度。
进一步的，所述手机夹固定座套设在伸缩杆上，所述手机夹上设置有宽度调节装置，所述识别方法还包括采用如下步骤识别相机朝向：S7)将手机和全景相机分别固定在三脚支架上，并使两者之间的夹角固定；S8)预先拍一张图片，在手机上预览该图片，获取手机后置摄像头朝向的方向在全景图中的位置，从而求得手机和全景相机朝向之间的夹角theta；S9)继续拍摄新的图片，根据手机的传感器得到手机旋转的角度phi，由于手机和全景相机的夹角是固定的，两张全景照片之间相机朝向的角度必然也是phi，从而得到不同全景照片之间相对的旋转角度；S10)根据手机的指南针传感器得到的角度得到手机朝向旋转的角度与正北方向的夹角alpha，并且根据手机和全景相机朝向之间的夹角theta，求得全景相机镜头及其拍摄的全景照片与正北方向的夹角以及绝对朝向绝对角度。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的用于3D建模的三脚支架及相机拍摄姿态识别方法，在支架底部触地部分使用对比色，便于触地点的识别，通过在照片中测量这些点的间距，可以准确计算的三脚支架高度；在支架上固定手机夹，拍摄时使用手机的方向传感器记录朝向，从而能够在相机不具备方向传感器的情况下也能获取准确的拍摄方向；结构简单，操作方便，成本低；可伸缩收纳，方便携带。
附图说明
图1为本发明实施例的用于3D建模的三脚支架的结构示意图；
图2为本发明实施例的云台结构示意图。
图中：
1 伸缩杆 2 云台 3 手机夹
4 手机夹固定座 5 连接杆固定环 6 连接杆
7 支撑杆 8 腿套 21 固定筒
22 圆台 23 固定螺丝
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图1为本发明实施例的用于3D建模的三脚支架结构示意图。
请参见图1，本发明实施例的用于3D建模的三脚支架，包括伸缩杆1、手机夹3、云台2和脚架，所述伸缩杆1由嵌套设置的多节中空圆杆组成，所述圆杆可拉伸展开并锁定；所述手机夹3通过手机夹固定座4固定在伸缩杆1上，所述云台2设置在伸缩杆1顶部，所述脚架设置于伸缩杆1底部，所述伸缩杆1通过脚架垂直设置于平面，所述脚架为三组且均匀分布在伸缩杆1外周。
具体的，本发明实施例的用于3D建模的三脚支架，伸缩杆1嵌套在内部的圆杆底端设有固定销，嵌套在外部的圆杆顶端设有固定孔。伸缩杆1可以拉伸，并且可以通过旋转或其他方式锁定，如专利文献201420500042.7中公开的一种旋转锁紧式伸缩杆。圆杆拉伸展开通过固定孔配合固定销锁定，伸缩杆1高度不变，圆杆嵌套时，占用空间小便于收纳携带。
具体的，本发明实施例的用于3D建模的三脚支架，手机夹固定座4套设在伸缩杆1上，手机夹3可以调节宽度，比如设置有调节旋钮或弹簧，便于记录朝向。拍摄时将手机设置在手机夹3上，使用手机的方向传感器记录朝向，从而能够在相机不具备方向传感器的情况下也能获取准确的拍摄方向，
具体的，本发明实施例的用于3D建模的三脚支架，脚架包括连接杆6和支撑杆7，支撑杆7的一端销接在连接杆6的中部，所述支撑杆6的另一端通过支撑杆固定环5固定在伸缩杆1的底部，所述支撑杆7与支撑杆固定环销接；所述连接杆6的一端销接在连接杆固定套5上，所述连接杆6的另一端设有脚套8。连接杆固定套5套设在伸缩杆1上，所述连接杆固定套5内侧设有衬套，所述连接杆固定套5设有锁紧螺丝，连接杆固定套5在伸缩杆上移动并通过锁紧螺丝锁紧，连接杆固定套5带动连接杆6和支撑杆7移动，三组脚架同步移动使得伸缩杆1只在高度上有变化，云台上设置的相机一直保持水平，无需另行调节，操作简单。脚套的颜色与连接杆的颜色为对比色，设置连接杆6为黑色，腿套8为黄色，对比明显，便于对照片中的触地点的识别，通过在照片中测量触地点的间距，可以准确计算的三脚支架高度。
请参见图2，本发明实施例的用于3D建模的三脚支架，云台2包括固定筒21、圆台22和固定螺丝23，所述圆台22通过固定筒21固定在伸缩杆1顶部，所述固定螺丝23设置在圆台22中心。优选的，所述云台上设置有快装板底座，所述快装板底座通过固定螺丝固定，所述快装板底座设置有固定相机的快装板，所述快装板为活动卡板，所述活动卡板可通过锁紧旋钮调节宽度并锁紧；全景相机通过快装板固定在快装板底座上。
本发明提供的用于3D建模的三脚支架及相机拍摄姿态识别方法，在支架底部触地部分使用对比色，便于触地点的识别，通过在照片中测量这些点的间距，可以准确计算的三脚支架高度；在支架上固定手机夹，拍摄时使用手机的方向传感器记录朝向，从而能够在相机不具备方向传感器的情况下也能获取准确的拍摄方向；结构简单，操作方便，成本低；可伸缩收纳，方便携带。
本发明还提供一种使用上述三脚支架进行相机高度识别的方法，步骤如下：
S1)用全景相机拍到的全景图作为一个3D球形的纹理贴图，通过3D渲染得到相机正下方的视图。
S2)定位视图中脚套的范围，计算出脚套中心点的位置；脚套定位的方式有多种，比如：(1)利用颜色识别脚套上的靶标；(2)利用特殊的形状或标志做靶标，然后识别对应的形状，例如十字线，同心圆环等；(3)可以在脚套上安装发射器，发射可见/不可见光；(4)用图像分块的办法在图中把角架整个识别出来然后找三个角；(5)类似方法2，事先对靶标拍照，然后用template matching算法进行定位。
优选地，本发明脚套8的颜色与连接杆6的颜色为对比色，将图片转换到HSV颜色空间，然后利用脚套与周围对比度大的特点，对图像做二值化处理，识别出脚套的范围。
S3)由于相机与角架的位置固定，三脚架在其中一个镜头的范围内必然有两个脚套，计算这两个脚套的欧氏距离。
S4)该距离与角架的高度相关，但并不是简单的线性关系，为了确定该距离与相机高度的关系，预先对其进行实际测量，其中一组测量值如下：
多次测量后，得到各高度对应的平均值。
S5)根据S4中得到的数据，做三次样条插值。
S6)对于新拍摄的照片，利用两个脚套之间的距离和三次样条函数，计算得到相机镜头的高度。
本发明还提供一种使用上述三脚支架进行计算照片朝向，大部分全景相机都不能提供相机的朝向，这给后续的应用带来一定困难，本发明在三脚架上设计了不能转动的手机支架以解决此问题；方法如下：
S7)将手机和全景相机分别固定在三脚架上，保证二者的夹角固定。
S8)预先拍一张图片，在手机上预览该图片，获取手机后置摄像头朝向的方向在全景图中的位置，从而求得手机和全景相机朝向之间的夹角theta。
S9)继续拍摄新的图片，根据手机的角速度计计算传感器(使用指南针或者根据角速度传感器计算)得到手机旋转的角度phi，由于手机和全景相机的夹角是固定的，两张全景照片之间相机朝向的角度必然也是phi，从而得到不同全景照片之间相对的旋转角度。
S10)根据手机的指南针传感器得到的角度得到手机朝向旋转的角度与正北方向的夹角alpha，并且根据手机和全景相机朝向之间的夹角theta，求得全景相机镜头及其拍摄的全景照片与正北方向的夹角以及绝对朝向绝对角度。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种用于3D建模的三脚支架，其特征在于，包括伸缩杆(1)、手机夹(3)、云台(2)和脚架，所述伸缩杆(1)由嵌套设置的多节中空圆杆组成，所述圆杆可拉伸展开并锁定；所述手机夹(3)通过手机夹固定座(4)固定在伸缩杆(1)上，所述云台(2)设置在伸缩杆(1)顶部，所述脚架设置于伸缩杆(1)底部，所述伸缩杆(1)通过脚架垂直设置于平面，所述脚架为三组且均匀分布在伸缩杆(1)外周。
2.如权利要求1所述的用于3D建模的三脚支架，其特征在于，所述伸缩杆(1)嵌套在内部的圆杆底端设有固定销，嵌套在外部的圆杆顶端设有固定孔。
3.如权利要求1所述的用于3D建模的三脚支架，其特征在于，所述云台(2)包括固定筒(21)、圆台(22)和固定螺丝(23)，所述圆台(22)通过固定筒(21)固定在伸缩杆(1)顶部，所述固定螺丝(23)设置在圆台(22)中心。
4.如权利要求3所述的用于3D建模的三脚支架，其特征在于，所述云台上设置有快装板底座，所述快装板底座通过固定螺丝(23)固定，所述快装板底座设置有固定相机的快装板，所述快装板为活动卡板，所述活动卡板可通过锁紧旋钮调节宽度并锁紧。
5.如权利要求1所述的用于3D建模的三脚支架，其特征在于，所述手机夹固定座(4)套设在伸缩杆(1)上，所述手机夹(3)上设置有宽度调节装置。
6.如权利要求1所述的用于3D建模的三脚支架，其特征在于，所述脚架包括连接杆(6)和支撑杆(7)，所述支撑杆(7)的一端销接在连接杆(6)的中部，所述支撑杆(7)的另一端通过支撑杆固定环固定在伸缩杆(1)的底部，所述支撑杆(7)与支撑杆固定环销接；所述连接杆(6)的一端销接在连接杆固定套(5)上，所述连接杆(6)的另一端设有脚套(8)。
7.如权利要求6所述的用于3D建模的三脚支架，其特征在于，所述连接杆固定套(5)套设在伸缩杆(1)上，所述连接杆固定套(5)内侧设有衬套，所述连接杆固定套(5)设有锁紧螺丝，所述连接杆固定套(5)在伸缩杆(1)上移动并通过锁紧螺丝锁紧。
8.如权利要求6所述的用于3D建模的三脚支架，其特征在于，所述脚套(8)的颜色与连接杆(6)的颜色为对比色。
9.一种相机拍摄姿态识别方法，其特征在于，采用如权利要求1～8所述的用于3D建模的三脚支架架设相机，并识别相机高度，包括如下步骤：
S1)用全景相机拍到的全景图获取相机正下方的视图；
S2)定位视图中两个脚套(8)的范围，并计算出每个脚套(8)中心点的位置；
S3)计算两个脚套(8)的欧氏距离；
S4)预先获取相机高度的实际测量值，重复步骤S1-S4，获取多组脚套间欧氏距离与相机高度的对应数据；
S5)根据S4中得到的对应数据，进行样条插值拟合脚套间欧氏距离与相机高度的对应关系；
S6)对于新拍摄的照片，识别计算当前视图中两个脚套之间的欧氏距离；根据S5中的样条函数，计算得到当前相机镜头的高度。
10.如权利要求9所述的相机拍摄姿态识别方法，其特征在于，所述手机夹固定座(4)套设在伸缩杆(1)上，所述手机夹(3)上设置有宽度调节装置，所述识别方法还包括采用如下步骤识别相机朝向：
S7)将手机和全景相机分别固定在三脚支架上，并使两者之间的夹角固定；
S8)预先拍一张图片，在手机上预览该图片，获取手机后置摄像头朝向的方向在全景图中的位置，从而求得手机和全景相机朝向之间的夹角theta；
S9)继续拍摄新的图片，根据手机的传感器得到手机旋转的角度phi，由于手机和全景相机的夹角是固定的，两张全景照片之间朝向的角度必然也是phi，从而得到不同全景照片之间相对的旋转角度；
S10)根据手机的指南针传感器得到手机朝向与正北方向的夹角alpha，并且根据手机和全景相机朝向之间的夹角theta，求得全景相机镜头及其拍摄的全景照片与正北方向的夹角以及绝对朝向。
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