CN110769134A - 一种实现景区三维全景视频采集设备及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现景区三维全景视频采集设备及系统,主要包括：成像主体和固定装置，其中成像主体设置于固定装置的上方，成像主体还包括透明罩体、反射镜、变向反光器和摄像机，反射镜、变向反光器和摄像机设置于透明罩体内，其中反射镜沿竖直方向设置有两个，且反射镜的反射面相对设置，变向反光器和摄像机设置于两个反射镜之间，反射镜的镜像图像发射到摄像机中进行成像。通过成像主体中的反射镜的镜像反射到摄像机中进行成像，以及成像主体设置于固定装置，拍摄者可以单人穿戴背负该设备，方便对不同环境或地理位置进行拍摄。

Description

一种实现景区三维全景视频采集设备及系统

技术领域

本发明涉及景区全景采集技术领域，特别涉及一种实现景区三维全景视频采集的设备及系统。

背景技术

发明内容

随着虚拟现实显示(VR)、球幕等全景显示技术的发展，对三维全景视频素材采集的需求也越来越普遍和迫切。在旅游景区，实现对其代表性的景点场景的三维全景视频采集，进而可以在景区现场或者通过网络提供三维全景导览服务。例如，游客可以头戴VR设备，利用互联网接入景区的官方网站，对景点场景进行浏览。为了实现以上场景，显然首要的任务是实现高质量、及时性强的三维全景视频采集。

对于三维全景视频采集来说，有鱼眼镜头三维全景成像、旋转拼接三维全景成像、曲面镜折反射三维全景成像等多种实现方式。其中，曲面镜折反射三维全景成像具有设备成本低、后期计算简单、成像视场大的优点，但对于景区代表性的景点的三维全景视频采集来说，很多情况下要去山区、林区、乡下进行，或者需要在乘船、缆车的过程中完成，现有的曲面镜折反射三维全景成像设备主要采用静态安装，不能适应以上工作环境。

(一)发明目的

为克服上述现有技术存在的至少一种缺陷，适应于不同工作环境中的三维全景视频采集，本发明公开了以下技术方案。

(二)技术方案

作为本发明的第一方面，本发明公开了一种实现景区三维全景视频采集设备，包括：

成像主体、固定装置，所述成像主体设置于所述固定装置的上方；

所述成像主体包括透明罩体、反射镜、变向反光器和摄像机，所述反射镜、所述变向反光器和所述摄像机设置于所述透明罩体内，其中所述反射镜沿竖直方向设置有两个，且反射镜的反射面相对设置，所述变向反光器和所述摄像机设置于两个反射镜之间；

所述反射镜的镜像图像发射到所述摄像机中进行成像。

在一种可能的实施方式中，所述反射镜设置为双曲面镜。

在一种可能的实施方式中，所述变向反光器包括发光平镜、变向电机和转轴，所述发光平镜通过所述转轴转动连接于所述透明罩体内部，所述转轴的轴线平行于两个所述反射镜的对称面，且垂直于所述摄像机的拍摄面；

所述变向电机驱动所述转轴转动，从而带动所述发光平镜转动。

在一种可能的实施方式中，所述视频采集设备还包括减震装置，所述减震装置包括：设置于所述透明罩体内的陀螺仪和设置于所述固定装置上的减震枢轴,以及设置于所述减震枢轴上的减震复原电机。。

在一种可能的实施方式中，所述固定装置包括支撑杆和辅助带，所述支撑杆包括第二支撑杆、第一支撑杆，所述第二支撑杆与所述第一支撑杆转动连接，所述辅助带设置于所述第一支撑杆上。

在一种可能的实施方式中，所述辅助带包括至少一个肩带，所述肩带的两端沿竖直方向固定于所述第一支撑杆上，所述肩带上设置有卡扣，所述卡扣用于调节所述肩带的长度。

在一种可能的实施方式中，所述辅助带还包括腰束带，所述腰束带水平固定于所述第一支撑杆下方，所述腰束带上设置有魔术贴，用于调节所述腰束带的长度。

在一种可能的实施方式中，所述摄像机通过固定组件固定于所述透明罩体内。

作为本发明的第二方面，本发明还公开了一种实现景区三维全景视频采集的系统，包括：视频采集设备、视频存储器、控制器和传输芯片；

所述视频存储器用于存储视频图像；

所述控制器用于切换光路；

所述传输芯片用于网络传输视频。

在一种可能的实施方式中，所述控制器控制变向反光器将第一反射镜和第二反射镜反射的全景画面依次再次反射进入摄像机，由摄像机采集来自两个反射镜的、具有一定视差的全景画面，并拼接组成一帧三维全景视频画面。

所述视频采集设备为上述任一技术方案所述的视频采集设备；

(三)有益效果

本发明公开的一种实现景区三维全景视频采集设备及系统，具有如下有益效果：

1、通过成像主体中的反射镜的镜像反射到摄像机中进行成像，以及成像主体设置于固定装置，拍摄者可以单人穿戴背负该设备，方便对不同环境或地理位置进行拍摄。

2、通过将两个反射镜的镜像反射到摄像机中进行成像，完成三维全景视频采集，采用一个摄像机，降低了设备的总重量以硬件成本。

3、反射镜选用双曲面镜的优点是散光小、可视范围广、满足单一视点约束、全景图像可以转变为正常的圆柱面图像等透视图像。

4、变向电机驱动转轴转动，从而调节反光平镜的角度，使两个反射镜通过一个摄像机拍摄。

5、透明罩体内设置有陀螺仪，通过陀螺仪检测由于行走过程中颠簸震动发生的偏移，支架与成像主体之间设置有减震枢轴，减震复原电机根据偏移量驱动转动减震枢轴转动一定交底，抵消偏移，从而保持成像主机的稳定。

6、拍摄者通过视频采集设备上设置的肩带和腰束带，从而将该设备穿戴背负。

附图说明

以下参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释和说明本发明，而不能理解为对本发明的保护范围的限制。

图1是本发明公开的一种实现景区三维全景视频采集设备的第一实施例三维结构示意图。

图2是本申请中成像主体的剖视图。

图3是本申请变向反光器的三维结构示意图。

图4是一个反射镜到摄像机的光路示意图。

图5是另一个反射镜到摄像机的光路示意图。

图6是减震装置的三维结构示意图，未示出陀螺仪。

图7是本申请中固定装置的三维结构示意图。

图8是本申请中肩带上的卡扣的放大图。

图9是本申请中腰束带上魔术贴的放大图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、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更加详细的描述。

需要说明的是：在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。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，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面参考图1-9详细描述本发明公开的一种实现景区三维全景视频采集设备的第一实施例。本实施例主要应用于视频采集，适应于不同工作环境中的三维全景视频采集。

如图1和图2所示，本实施例主要包括有成像主体100和固定装置200。

成像主体100设置于固定装置200的上方，且成像主体100包括透明罩体110、反射镜120、变向反光器130和摄像机140，其中透明罩体110内设置有反射镜120、变向反光器130和摄像机140。该透明罩体110分为上罩体和下罩体，上罩体上设置有卡扣，通过卡扣将上罩体与下罩体连接，从而形成密闭的透明罩体110。

透明罩体110内的反射镜120设置为两个，其中一个反射镜设置于透明罩体110内部上部，该反射镜称为第一反射镜，另一个反射镜设置于透明罩体110内部下部，该反射镜称为第二反射镜，并且第一反射镜与第二反射镜沿竖直方向设置，且第一反射镜与第二反射镜的反射面相对设置。第一和第二反射镜用于通过反射形成成像主体100周围一定空间范围的全景画面，且由于第一和第二反射镜之间的间距，使得二者反射的全景画面具有一定的视差。

变向反光器130和摄像机140设置于第一反光镜和第二反光镜之间，其中变向反光器130沿竖直方向设置于第一反光镜和第二反光镜之间，摄像机140水平设置于变向反光器130的一侧，并且摄像机140的镜头面向变向反光器，通过反射镜120，第一反光镜和第二反光镜的镜像图像发射到变向反光器130中后再次发生反射，摄像机140拍摄到变向反光器130再次反射出的图像，从而形成三维全景成像。

具体地，拍摄人员通过固定装置200将成像主体100穿戴背负，方便前往山区、林区或乘船对景区进行三维全景拍摄，成像主体100位于人的头顶，便于反射镜120取景，将反射镜120的镜像图像发射至变向反光器130，摄像机140的镜头拍摄变向反光器130中再次反射出的图像。

在一种实施方式中，反射镜120设置为双曲面镜,该双曲面镜散光小、可视范围广、满足单一视点约束、全景图像可以转变为正常的圆柱面图像等透视图像。此外，反射镜还可以采用球面、抛物面、圆锥面等类型。

如图3所示,在一种实施方式中，变向反光器130包括发光平镜131、变向电机132和转轴133，用于切换光路。该发光平镜131通过转轴133转动连接于透明罩体110内部，转轴133的轴线平行于两个反射镜120的对称面，且垂直于摄像机140的拍摄面，变向电机132驱动转轴133转动，从而带动发光平镜131转动。

如图4和图5所示，当变向反光器130中的发光平镜131与水平轴成正45度时，第一反射镜将图像投射到发光平面镜131上，从而发生再次反射，使再次反射的图像投射到摄像机140中进行成像，当变向反光器130中的发光平镜131与水平轴成负45度时，第二反射镜将图像投射到发光平面镜131上，从而发生再次反射，使再次反射的图像投射到摄像机140中进行成像。这样的成像只需要一台摄像机140，通过变向电机132驱动转轴133转动，从而带动发光平镜131转动，切换光路，在摄像机140中进行三维全景成像。通过切换光路，将第一反射镜和第二反射镜反射的全景画面依次再次反射进入摄像机，由摄像机采集来自两个反射镜的、具有一定视差的全景画面，并拼接组成一帧三维全景视频画面。

如前文所述，对景区的三维全景视频的拍摄一般要在山区、林区等崎岖地形开展，或者乘坐缆车等交通工具的过程中进行拍摄，难免受到颠簸、路线不平整的干扰，同时，三维画面对画面抖动的适应性较差，这就要求拍摄过程中克服地形和行进带来的干扰，因此需要保持较好的画面稳定性。如图1和图6所示，在一种实施方式中，视频采集设备还可以包括减震装置300，其中减震装置300还可以包括：设置于透明罩体110内的陀螺仪310和设置于固定装置200上的减震枢轴320，以及设置于所述减震枢轴320上的减震复原电机330。其中陀螺仪用于监测成像主体100在行走过程中发生的震动幅度偏差，减震复原电机330通过陀螺仪监测到的震动偏差值，从而驱动减着枢轴转动，抵消该震动偏差量。

具体地，例如，成像主体100在由于行走的过程中发生向下震动，导致减震复原电机330位置处的枢轴顺时针偏转了5度角，设置于成像主体100内部的陀螺仪监测到这个偏差值，并将该监测信号发送至减震复原电机330，减震复原电机330通过陀螺仪发送来的偏差量，从而驱动减震枢轴320逆时针转动5度角，从而抵消了成像主体100的偏差量，使成像主体100内部的摄像机140保持稳定不动。

如图7所示，在一种实施方式中，固定装置200包括支撑杆210和辅助带220，支撑杆210用于支撑成像主体100。支撑杆210可以包括第二支撑杆212、第一支撑杆213，其中第二支撑杆212与第一支撑杆213转动连接，具体地，第二支撑杆212的一端与第一支撑杆213的一端通过调节枢轴转动连接，第二支撑杆212背离第一支撑杆213的一端与成像主体100通过减震枢轴320转动连接，其中调节枢轴上设置有电机，通过电机转动调节枢轴，从而电动第二支撑杆212转动于第一支撑杆213上。

辅助带220设置于第一支撑杆213上，辅助带220用于将支撑杆210固定于使用人员后背。

如图8所示，在一种实施方式中，辅助带220可以包括至少一个肩带221，肩带221的两端沿竖直方向固定于第一支撑杆213上，肩带221上设置有卡扣222，卡扣222包括子扣和母扣，用于调节肩带221的长度。

本申请中，该肩带221分为两段，分别为靠近调节枢轴的一端为第一肩带，靠近第一支撑杆213的一端为第二肩带，其中第一肩带的一端与第一支撑杆213固定连接，另一端固定连接有子扣，第二肩带的一端与第一支撑杆213固定连接，另一端与母扣连接，将子扣插入到母扣中，使第一肩带与第二肩带连接，其中通过母扣来调节肩带的长度。

该肩带221设置为两个，且两个肩带221平行于第一支撑杆213的轴线且固定连接于第一支撑杆213外侧壁上。

如图9所示，在一种实施方式中，辅助带220还包括腰束带223，腰束带223水平固定于第一支撑杆213下方，腰束带223上设置有魔术贴224，用于调节腰束带223的长度，魔术贴224包括子魔术贴和母魔术贴。

本申请中，该腰束带223分为第一腰束带和第二腰束带，其中第一腰束带的一端与第一支撑杆213固定连接，另一端固定连接有子魔术贴，子魔术贴设置于第一腰束带的内侧，第二腰束带的一端与第一支撑杆213固定连接，另一端固定连接有母魔术贴，母魔术贴设置于第一腰束带的外侧。

在一种实施方式中，摄像机140通过固定组件固定于透明罩体110内，该固定组件可以采用卡接结构，卡接结构包括：卡块、卡槽和固定块，其中摄像机140背离镜头的一端固定连接有卡块，固定块固定连接于透明罩体110内，且固定块上开设有与卡块相配合的卡槽，将卡块插入到卡槽中，从而将摄像机140固定于透明罩体110内。

下面参考图1-9详细描述本发明公开的一种实现景区三维全景视频采集的系统的第一实施例。本实施例主要应用于视频采集，适应于不同工作环境中的三维全景视频采集。

如图1-9所示，本实施例主要包括一种实现景区三维全景视频采集设备的第一实施例中记载的装置，以及视频存储器、控制器和传输芯片。

视频存储器用于存储视频图像；

控制器用于切换光路；具体来说，当启动一帧三维全景视频画面的拍摄时，所述控制器控制变向反光器将第一反射镜和第二反射镜反射的全景画面依次再次反射进入摄像机，由摄像机采集来自两个反射镜的、具有一定视差的全景画面，并拼接组成一帧三维全景视频画面，以便由所述视频存储器进行存储，或者由所述传输芯片进行传输；

传输芯片用于网络传输视频。

成像主体100设置于固定装置200的上方，且成像主体100包括透明罩体110、反射镜120、变向反光器130和摄像机140，其中透明罩体110内设置有反射镜120、变向反光器130和摄像机140。该透明罩体110分为上罩体和下罩体，上罩体上设置有卡扣，通过卡扣将上罩体与下罩体连接，从而形成密闭的透明罩体110。

透明罩体110内的反射镜120设置为两个，其中一个反射镜设置于透明罩体110内部上部，该反射镜称为第一反射镜，另一个反射镜设置于透明罩体110内部下部，该反射镜称为第二反射镜，并且第一反射镜与第二反射镜沿竖直方向设置，且第一反射镜与第二反射镜的反射面相对设置。

变向反光器130和摄像机140设置于第一反光镜和第二反光镜之间，其中变向反光器130沿竖直设置于第一反光镜和第二反光镜，摄像机140水平设置于变向反光器130的一侧，并且摄像机140的镜头面向变向反光器，通过反射镜120的镜像图像发射到变向反光器130中后，发生再次反射，以及控制器控制变向反光器130转动，从而摄像机140拍摄到变向反光器130再次反射出的图像，形成三维全景成像，将摄像机140中的成像视频存储于视频存储器中，便于后期整理，也可以在拍摄的过程中，直接将拍摄成像通过传输芯片传输视频，将三维全景图像直接呈现。

在一种实施方式中，反射镜120设置为双曲面镜。

在一种实施方式中，变向反光器130包括发光平镜131、变向电机132和转轴133，发光平镜131通过转轴133转动连接于透明罩体110内部，转轴133的轴线平行于两个反射镜120的对称面，且垂直于摄像机140的拍摄面；

变向电机132驱动转轴133转动，从而带动发光平镜131转动。

在一种实施方式中，视频采集设备还包括减震装置300，减震装置300包括：设置于透明罩体110内的陀螺仪310和设置于固定装置200上的减震枢轴320,以及设置于所述减震枢轴320上的减震复原电机。在一种实施方式中，固定装置200包括支撑杆210和辅助带220，支撑杆210包括第二支撑杆212、第一支撑杆213，第二支撑杆212与第一支撑杆213转动连接，辅助带220设置于第一支撑杆213上。

在一种实施方式中，辅助带220包括至少一个肩带221，肩带221的两端沿竖直方向固定于第一支撑杆213上，肩带221上设置有卡扣222，卡扣222用于调节肩带221的长度。

在一种实施方式中，辅助带220还包括腰束带223，腰束带223水平固定于第一支撑杆213下方，腰束带223上设置有魔术贴224，用于调节腰束带223的长度。

在一种实施方式中，摄像机140通过固定组件固定于透明罩体110内。

本实施例的成像主体100和固定装置200等部件的具体结构均可参照前述一种实现景区三维全景视频采集设备的第一实施例所描述的结构设置，不再一一赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种实现景区三维全景视频采集设备，其特征在于，包括：成像主体、固定装置，所述成像主体设置于所述固定装置的上方；

所述成像主体包括透明罩体、反射镜、变向反光器和摄像机，所述反射镜、所述变向反光器和所述摄像机设置于所述透明罩体内，其中所述反射镜沿竖直方向设置有两个，且反射镜的反射面相对设置，所述变向反光器和所述摄像机设置于两个反射镜之间；

所述反射镜的镜像图像发射到所述摄像机中进行成像。

2.如权利要求1所述的视频采集设备，其特征在于，所述反射镜设置为双曲面镜。

3.如权利要求1所述的视频采集设备，其特征在于，所述变向反光器包括发光平镜、变向电机和转轴，所述发光平镜通过所述转轴转动连接于所述透明罩体内部，所述转轴的轴线平行于两个所述反射镜的对称面，且垂直于所述摄像机的拍摄面；

所述变向电机驱动所述转轴转动，从而带动所述发光平镜转动。

4.如权利要求1所述的视频采集设备，其特征在于，所述视频采集设备还包括减震装置，所述减震装置包括：设置于所述透明罩体内的陀螺仪和设置于所述固定装置上的减震枢轴,以及设置于所述减震枢轴上的减震复原电机。

5.如权利要求1所述的视频采集设备，其特征在于，所述固定装置包括支撑杆和辅助带，所述支撑杆包括第二支撑杆、第一支撑杆，所述第二支撑杆与所述第一支撑杆转动连接，所述辅助带设置于所述第一支撑杆上。

6.如权利要求5所述的视频采集设备，其特征在于，所述辅助带包括至少一个肩带，所述肩带的两端沿竖直方向固定于所述第一支撑杆上，所述肩带上设置有卡扣，所述卡扣用于调节所述肩带的长度。

7.如权利要求5或6所述的视频采集设备，其特征在于，所述辅助带还包括腰束带，所述腰束带水平固定于所述第一支撑杆下方，所述腰束带上设置有魔术贴，用于调节所述腰束带的长度。

8.如权利要求1所述的视频采集设备，其特征在于，所述摄像机通过固定组件固定于所述透明罩体内。

9.一种实现景区三维全景视频采集的系统，主要包括，视频采集设备、视频存储器、控制器和传输芯片，其特征在于，所述视频采集设备如权利要求1-8中任一项所述的视频采集设备；

所述视频存储器用于存储视频图像；

所述控制器用于切换光路；

所述传输芯片用于网络传输视频。

10.根据权利要求9所述的实现景区三维全景视频采集的系统，其特征在于，所述控制器控制变向反光器将第一反射镜和第二反射镜反射的全景画面依次再次反射进入摄像机，由摄像机采集来自两个反射镜的、具有一定视差的全景画面，并拼接组成一帧三维全景视频画面。

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