CN111654687A - 共轴一体化的三维照相机 - Google Patents

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王方聪
王之涵
刘贵鹏
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    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
    • G—PHYSICS
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    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/55—Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof

Abstract

共轴一体化的三维照相机，包括第一镜头和第二镜头，所述第一镜头固定在第一底座上，第二镜头固定在第二底座上；固定之后的第一镜头和第二镜头的光轴处于一条中心轴线上；第一底座和第二底座前后放置，一前一后排列。本发明提供的共轴一体化三维照相机，在现有技术只是把视角当作相机的一个参数的情况下，本发明创新性的根据视角得到物体与镜头的距离，以及物体与光轴之间的距离，并在这几处上进行三维参数的计算，得到物体的三维成像图片，提供了一种全新的三维照相机和成像方法。

Description

共轴一体化的三维照相机
技术领域
本发明涉及一种三维照相机，更具体的说，特别涉及共轴一体化的三维照相机。
背景技术
三维照相在工业检测、医疗、建筑设计、航空航天和虚拟现实等领域有着广泛的应用。
例如在城镇建模方面发挥重要作用，尤其是发生自然灾害时，救援人员通过三维结构做出更合理的部署。文物保护一直以来是历史性难题，基于三维照相技术的文物重建中，已经取得了良好的效果。三维照相在医疗救护方面，能够快速发现患者的受伤部位，为医生提供技术支持。三维照相还能有效的推动无人作战和装备导航方面的发展。
高效的三维照相具有广泛的用途，然而当前三维照相技术都是建立在利用外界电磁波，例如雷达或者红外线等的基础上进行扫描，或者使用双目结构，或者通过飞行时间获得深度值，从而进行三维照相。
因此，现有技术存在的问题，有待于进一步改进和发展。
发明内容
（一）发明目的：为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是本项目采用前后不同平面的多镜头组组成一体结构，对目标物体进行拍照，进而通过算法直接获得图像中每一点的深度值和高度值；当对所有点进行计算时，即可以完成三维照相。
（二）技术方案：为了解决上述技术问题，本技术方案提供一种可以对物体进行三维拍照的照相机。
本发明提供一种共轴一体化的三维照相机，包括第一镜头和第二镜头，其中，所述第一镜头固定在第一底座上，第二镜头固定在第二底座上；固定之后的第一镜头和第二镜头的光轴处于一条中心轴线上；第一底座和第二底座前后放置，一前一后排列。
所述的共轴一体化的三维照相机，其中，所述第一镜头和第二镜头具有完全相同的焦距和视角ϴ。
所述的共轴一体化的三维照相机，其中，目标物体的高度为H，第一镜头与目标物体的距离L1，第二镜头与目标物体的距离L2；第一镜头中图像高度d，第二镜头中图像高度d；目标物体经第一镜头在图像中的像，高度为d1；物体经第二镜头在图像中的像，其高度为d2；第一镜头和第二镜头在共同的中心轴线上，二者之间的距离为△L。
所述的共轴一体化的三维照相机，其中，物体在中心轴线方向上的高度H：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
所述的共轴一体化的三维照相机，其中，物体与第一镜头的距离L1=L2+△L：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
物体与第二镜头的距离L2
Figure DEST_PATH_IMAGE006
。
所述的共轴一体化的三维照相机，其中，目标物体所有点进行计算，得到所有点与第一镜头或者第二镜头组之间的距离和相对于第一镜头或者第二镜头组中心轴线的高度，以及各自的角度，就可以得到目标物体的三维信息，完成物体的三维照相。
所述的共轴一体化的三维照相机，其中，所述三维照相机还设置红外线探测器、紫外线探测器、X射线探测器、γ射线探测器、α重离子探测器、β重离子探测器。
（三）有益效果：本发明提供的共轴一体化三维照相机，在现有技术只是把视角当作相机的一个参数的情况下，本发明创新性的根据视角得到物体与镜头的距离，以及物体与光轴之间的距离，并在这几处上进行三维参数的计算，得到物体的三维成像图片，提供了一种全新的三维照相机和成像方法。
附图说明
图1是本发明一种共轴一体化三维照相机的结构图和原理图；
图2是本发明一种共轴一体化三维照相机的三维成像点示意图。
具体实施方式
下面结合优选的实施例对本发明做进一步详细说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是，本发明显然能够以多种不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。
附图是本发明的实施例的示意图，需要注意的是，此附图仅作为示例，并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明的实际要求保护范围构成限制。
本发明提供的共轴一体化的三维照相机包括第一镜头和第二镜头，如图1所示，所述第一镜头固定在第一底座上，第二镜头固定在第二底座上；固定之后第一镜头和第二镜头的光轴处于一条中心轴线上。第一底座和第二底座前后放置，一前一后排列。
本发明的共轴一体化的三维照相机，包括前后排布的两个镜头，形成一前一后镜头组的组合；所述第一镜头和第二镜头的镜头组参数完全相同，包括焦距相同，成像的图像大小相同，并且两个镜头组的光轴可以都位于中心轴线上。所述第一镜头和第二镜头可以分别绕第一底座和第二底座旋转，第一镜头和第二镜头之间的位置可调，并且距离数据可以随时精确读取。
所述三维照相机对目标物体进行三维照相时，第一镜头和第二镜头同时对目标物体进行拍照，通过计算获得目标物体中任何一成像点相对于其中一组镜头组的距离值、高度值和角度值，如果有颜色值则再加上颜色值，即可以完成这一点的三维成像。然后计算目标物体的所有成像点完成三维成像，即完成目标物体完整的三维照相。
使用本发明三维照相机的成像方法，如图1所示，实际目标物体的高度为H，第一镜头与目标物体的距离L1，第二镜头与目标物体的距离L2，第一镜头中图像高度d，第二镜头中图像高度d；目标物体经第一镜头在图像中的像，高度为d1；物体经第二镜头在图像中的像，其高度为d2；第一镜头和第二镜头在共同的中心轴线上，二者之间的距离为△L；第一镜头的视角为ϴ，第二镜头在的视角为ϴ,视角是镜头的参数，跟物体没有任何关系。现有技术只是把视角当作相机的一个参数，本发明创新性的根据视角得到物体与镜头的距离，以及物体与光轴之间的距离。
本发明第一镜头中的图像高度d，第二镜头中的图像高度d，二者完全相同。第一镜头的视角ϴ和第二镜头的视角ϴ可以调整，但是调整后必须始终完全相同，且可以随时精确读取。
本发明第一镜头和第二镜头始终保持完全相同的焦距和视角，即物理参数完全相同，可以调节或者固定，并且可以随时精确读取。第一镜头和第二镜头的光轴保持重合位于中心轴线上。在沿着中心轴线方向上，第一镜头和第二镜头距离为△L，可调或固定，且可以随时精确读取。目标物体经过第一镜头组在其图像上高度为d1，目标物体经过第二镜头在图像上的高度为d2，并且两个完整图像尺寸相同，为d。
由此两个保持在中心轴线重合，前后距离为△L的第一镜头和第二镜头，组成一个共轴一体化多镜头的三维照相镜头，可以用于拍摄三维图像。
在此角度上，所有的高度和距离数据相对于第二镜头，根据计算，可以得到以下数据：
可以得到物体在中心轴线方向上的高度H：
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
物体与第一镜头的距离L1=L2+△L：
Figure DEST_PATH_IMAGE004A
物体与第二镜头的距离L2
Figure DEST_PATH_IMAGE006A
如此，当将目标物体所有点进行计算，得到所有点与第一镜头或者第二镜头组之间的距离和相对于第一镜头或者第二镜头组中心轴线的高度，以及各自的角度，就可以得到目标物体的三维信息，完成物体的三维照相，如图2所示。图中的镜头组1也就是第一镜头，镜头组2是第二镜头。
本发明的三维照相机，由于两组镜头完全相同，还可以结合不同的探测器，所述探测器包括红外线探测器、紫外线探测器、X射线探测器、γ射线探测器、α重离子探测器、β重离子探测器等等，当对目标物体进行拍照时，距离物体近的镜头组所成像大一些，而远离目标物体的镜头组成像小一些。利用这两个像的大小不同，可以计算出目标物体的深度值、高度值和角度值，如果使用的是可见光，可以同时得到目标物体的色彩值。当对目标物体所有点进行计算，获得深度、高度、角度值和色彩值，即完成三维照相。本发明的三维照相机添加探测器，还可以实现对目标物体不同波段的成像。
本发明提供的三维照相还具有三维文字内容添加功能。所述三维相机本身具有地理定位单元、信息搜索单元和文字编辑单元，通过地理定位单元可以对拍摄的位置进行定位，所述信息搜索单元通过定位的关键词进行周边景区搜索介绍，并将介绍内容发送到三维相机的显示屏。本发明通过文字编辑单元对信息搜索单元搜索到的信息进行编辑，得到最后的显示文字。所述三维相机包括文字立体化单元，对显示文字进行不同立体化的修饰，得到立体化显示文字，并将立体化文字存储在第一控制器。
所述三维相机还包括第二控制器，所述第二控制包括文字的不同三维外框，包括心形、云朵形等等，这里不做显示。
所述三维照相的三维空间可以划分为空间矩阵格子，所述空间矩阵格子为4*4*4、6*6*6，这里不做限制。本发明可以将第二控制的三维外框和不同的矩阵格子进行关联映射，使不同的外框和不同的矩阵格子匹配，也就是将不同的三维外框出现在不同的三维矩阵格子，具体位置不做限制。
所述第一控制器和不同的第二控制器相匹配，使不同的立体化显示文字出现在不同的外框，再根据第二控制器和三维矩阵格子关联，使具有不同三维外框的立体化显示文字出现在设置的三维矩阵格子中。本发明通过第一控制器和第二控制器的关联，将用户需要留念的文字通过立体文字的方式出现在三维照相中。
本发明优选还可以设置三维拍摄的时间轴，将第一控制器和/或第二控制器关联到时间轴的不同时间点或者不同时间段，使立体化显示文字和三维外框可以按照预置的时间点或者时间段出现在三维相机的画面中。所述第一控制器中的立体化显示文字和第二控制器中的三维外框可以通过三维相机的全息投影装置投射实现。
本发明的三维相机可以在三维照相中添加需要留念的三维立体文字，不用后期再添加制作，使用方便。
以上内容是对本发明创造的优选的实施例的说明，可以帮助本领域技术人员更充分地理解本发明创造的技术方案。但是，这些实施例仅仅是举例说明，不能认定本发明创造的具体实施方式仅限于这些实施例的说明。对本发明创造所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干简单推演和变换，都应当视为属于本发明创造的保护范围。

Claims (7)

1.共轴一体化的三维照相机，包括第一镜头和第二镜头，其特征在于，所述第一镜头固定在第一底座上，第二镜头固定在第二底座上；固定之后的第一镜头和第二镜头的光轴处于一条中心轴线上；第一底座和第二底座前后放置，一前一后排列。
2.根据权利要求1所述的共轴一体化的三维照相机，其特征在于，所述第一镜头和第二镜头具有完全相同的焦距和视角ϴ。
3.根据权利要求2所述的共轴一体化的三维照相机，其特征在于，目标物体的高度为H，第一镜头与目标物体的距离L1，第二镜头与目标物体的距离L2；第一镜头中图像高度d，第二镜头中图像高度d；目标物体经第一镜头在图像中的像，高度为d1；物体经第二镜头在图像中的像，其高度为d2；第一镜头和第二镜头在共同的中心轴线上，二者之间的距离为△L。
4.根据权利要求3所述的共轴一体化的三维照相机，其特征在于，物体在中心轴线方向上的高度H：
Figure 305950DEST_PATH_IMAGE001
。
5.根据权利要求4所述的共轴一体化的三维照相机，其特征在于，物体与第一镜头的距离L1=L2+△L：
Figure 223091DEST_PATH_IMAGE002
物体与第二镜头的距离L2
Figure 2828DEST_PATH_IMAGE003
。
6.根据权利要求5所述的共轴一体化的三维照相机，其特征在于，目标物体所有点进行计算，得到所有点与第一镜头或者第二镜头组之间的距离和相对于第一镜头或者第二镜头组中心轴线的高度，以及各自的角度，就可以得到目标物体的三维信息，完成物体的三维照相。
7.根据权利要求6所述的共轴一体化的三维照相机，其特征在于，所述三维照相机还设置红外线探测器、紫外线探测器、X射线探测器、γ射线探测器、α重离子探测器、β重离子探测器。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103528571A (zh) * 2013-10-12 2014-01-22 上海新跃仪表厂 单目立体视觉相对位姿测量方法
CN103676446A (zh) * 2012-09-05 2014-03-26 张伟 摄影支架
CN106210694A (zh) * 2016-07-14 2016-12-07 上海玮舟微电子科技有限公司 三维图像的成像方法及系统
CN109099838A (zh) * 2018-08-16 2018-12-28 华南农业大学 一种基于折反射的单目立体视觉系统三维信息测量方法
WO2019058582A1 (ja) * 2017-09-21 2019-03-28 株式会社日立製作所 距離推定装置及び方法
KR20190103523A (ko) * 2018-02-13 2019-09-05 코가플렉스 주식회사 자율 주행 장치 및 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103676446A (zh) * 2012-09-05 2014-03-26 张伟 摄影支架
CN103528571A (zh) * 2013-10-12 2014-01-22 上海新跃仪表厂 单目立体视觉相对位姿测量方法
CN106210694A (zh) * 2016-07-14 2016-12-07 上海玮舟微电子科技有限公司 三维图像的成像方法及系统
WO2019058582A1 (ja) * 2017-09-21 2019-03-28 株式会社日立製作所 距離推定装置及び方法
KR20190103523A (ko) * 2018-02-13 2019-09-05 코가플렉스 주식회사 자율 주행 장치 및 방법
CN109099838A (zh) * 2018-08-16 2018-12-28 华南农业大学 一种基于折反射的单目立体视觉系统三维信息测量方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘泉新: "变焦相机立体视觉深度估计技术研究", 《华东交通大学2019年硕士学位论文》 *
徐姝姝: "新的单目立体视觉的视差图的获得方法", 《计算机应用》 *

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