CN201594171U

CN201594171U - 一种全景成像调整装置以及全景成像装置

Info

Publication number: CN201594171U
Application number: CN2009201775045U
Authority: CN
Inventors: 李捷; 李必勇
Original assignee: PUWELL TECHNOLOGIES (HANGZHOU) Co Ltd
Current assignee: PUWELL TECHNOLOGIES (HANGZHOU) Co Ltd
Priority date: 2009-08-28
Filing date: 2009-08-28
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2019-08-28

Abstract

本实用新型公开了一种全景成像调整装置和一种全景成像装置。其中所述全景成像调节装置，应用于一全景成像装置中，包括：第一确定单元，用于确定当前待检测区域的周视角和俯仰角；第二确定单元，用于确定所述全景成像装置中矩形成像器件的边长；第一调整单元，用于根据所述矩形成像器件的边长以及当前待检测区域的周视角和俯仰角调整所述全景镜头在焦平面上所成圆形全景像，使所述全景镜头在焦平面上所成圆形全景像的直径大于矩形成像器件的短边长度。在本实用新型实施例提供的装置有效地提高了在等俯仰角的周视要求小于360度的场合中成像器件像素利用率，提高了成像质量。

Description

一种全景成像调整装置以及全景成像装置

技术领域

本实用新型涉及视频监控技术领域，具体涉及一种全景成像调整装置以及全景成像装置。

背景技术

目前的全景监控设备主要是由全景镜头和CCD/CMOS成像组件构成，将模拟视频信号输出接入到全景视频服务器，由全景视频服务器将展开的图像传到监控室或者直接接到监视器上进行显示。全景相机是一种新兴的全景监控设备，无需采用多台相机，一台全景相机就能够实现对大空间360度的无盲区监控。图1为现有技术中实现360度周视全景成像的原理结构示意图。如图所示，成像器102位于成全景成像镜头的焦平面104上，全景成像镜头101的光轴103通过成像器102的几何中心。

发明人通过对现有技术的研究发现，现有的全景成像设备应用在等俯仰角的周视要求小于360度的场合中时，存在的无用信息多，成像器件像素利用率较低。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种全景成像调整装置以及全景成像装置，提高在等俯仰角的周视要求小于360度的场合中成像器件像素利用率。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供了如下技术方案：

一种全景成像调整装置，包括：

第一确定单元，用于确定当前待检测区域的周视角和俯仰角；

第二确定单元，用于确定所述全景成像装置中矩形成像器件的边长；

第一调整单元，用于根据所述矩形成像器件的边长以及当前待检测区域的周视角和俯仰角调整所述全景镜头在焦平面上所成圆形全景像，使所述全景镜头在焦平面上所成圆形全景像的直径大于矩形成像器件的短边长度；

所述第一确定单元和所述第二确定单元均与所述第一调整单元相连。

所述装置还包括：

第二调整单元，与所述第一调整单元相连，用于通过沿所述全景镜头光轴方向移动所述全景镜头或者矩形成像器件来调整所述全景镜头和所述矩形成像器件的相对位置。使所述矩形成像器件位于所述全景镜头的焦平面上。

所述装置还包括：

第三调整单元，与所述第二调整单元相连，用于根据所述矩形成像器件的边长和当前待检测区域的周视角和俯仰角在垂直于所述全景镜头光轴的平面上调整所述全景镜头和所述矩形成像器件的相对位置，使所述矩形成像器件的几何中心偏离所述全景镜头的光轴。

所述第三调整单元，与所述第二调整单元相连，具体通过沿所述矩形成像器件的长边方向移动所述全景镜头或者矩形成像器件来调整所述全景镜头和所述矩形成像器件的相对位置。

所述第三调整单元，与所述第二调整单元相连，具体通过沿所述矩形成像器件的短边方向移动所述全景镜头或者矩形成像器件来调整所述全景镜头和所述矩形成像器件的相对位置。

一种全景成像装置，该装置包括全景镜头和矩形成像器件，所述矩形成像器件位于所述全景镜头的焦平面上，所述全景镜头在焦平面上所成圆形全景像的直径大于矩形成像器件短边长度。

所述矩形成像器件位于所述全景镜头的焦平面上，所述装置还包括：

所述矩形成像器件的几何中心偏离所述全景镜头的光轴。

可见，在本实用新型实施例提供的装置有效地提高了在等俯仰角的周视要求小于360度的场合中成像器件像素利用率，提高了成像质量。

附图说明

图1为现有技术中的全景成像原理示意图；

图2为现有技术中全景成像的情景示意图；

图3为本实用新型一实施例所提供的装置的流程图；

图4为本实用新型一实施例所提供装置中两概念的示意图；

图5为本实用新型一实施例所提供的装置应用的场景示意图；

图6为本实用新型一实施例所提供的装置对应的场景示意图；

图7为本实用新型一实施例所提供的装置应用的场景示意图；

图8为本实用新型另一实施例所提供的装置的结构示意图；

图9为图8所示的装置的正视图。

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种全景成像调整装置以及全景成像装置，为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

现有的全景成像原理结构如图1所示，成像器件102位于全景镜头101的焦平面104上，全景镜头101的光轴103通过成像器件的几何中心。

本实用新型实施例所述的全景镜头指专业领域中所说的“反射折射式全向成像系统(Catadioptric Omni-directional Imaging System)”的光学系统，以下提到的全景镜头具有相同的含义，不再赘述。

现有的全景成像均是以获得等俯仰角的360度周视角空间成像能力，同时在既定成像器件上获得的像具有最大的成像分辨率为目的。

由于全景镜头在焦平面上所成的全景像为圆形，而成像器件的形状一般为矩形。为了获得等俯仰角的360度周视角空间成像能力，这些全景镜头所成圆形全景像的直径必须不大于矩形成像器件短边边长。又为在既定成像器件上获得像具有最大的成像分辨率，这些全景镜头所成圆形全景像的直径按照等于矩形成像器件短边边长来设计。即全景像外圆是成像器件矩形的两条长边相切。

而实际应用中，并不是任何时候我们都需要关注360度周视角空间。当关注空间成像的周视角小于360度或者关注空间的成像的俯仰角不是圆对称的场合时，即人们只关注圆形全景像中部分的像所对应的空间时，现有的全景成像方案对非关注空间的成像的像素并没有产生实际效用。

例如，一全景成像装置用于对狭长的空间成像，需要关注的是如图2A的需要关注的区域201部分，在窄的方向上不需要很大的俯仰角，如图2A的201的上下两侧，即图2A的非关注区域202部分。即如图2A中202部分是不需要关注空间所成的像。

再例如，一全景成像装置安装在一面墙上，人们需要关注墙之外的180度周视角空间所成的像，如图2B的需要关注的区域203部分，而不需要关注墙本身对应的180度周视角空间所成的像，如图2B的非关注区域204部分。即如图2B中204部分是不需要关注空间所成的像。

在上面两个例子中，按照现有的全景成像方案，非关注区域202和非关注区域204部分的像素没有发挥实际的效用，降低了整个成像器件的利用率。

为解决上述问题，参见图3，本实用新型实施例提供一种全景成像调整装置，应用于一全景成像装置中，包括：

第一确定单元301，用于确定当前待检测区域的周视角和俯仰角；

为了使本实用新型更易理解，下面结合附图，对周视角和俯仰角这两个概念进行解释。

如图4A所示，周视角即全景镜头在垂直于光轴平面上的视场角。俯仰角为全景镜头通过光轴的平面上的视场角。

确定了当前待检测区域的周视角和俯仰角实际上就确定了当前待检测区域中关注点的范围。

第二确定单元302，用于确定所述全景成像装置中矩形成像器件的边长；

一般情况下，矩形成像器件的边长包括短边长和长边长；特别的，当所述矩形成像器件为正方形时，长边长与短边长相等，只需要确定任意一边的长度即可。

第一调整单元303，用于根据所述矩形成像器件的边长以及当前待检测区域的周视角和俯仰角调整所述全景镜头在焦平面上所成圆形全景像，使所述全景镜头在焦平面上所成圆形全景像的直径大于矩形成像器件的短边长度。

特别地，当所述矩形成像器件为正方形时，所述全景镜头在焦平面上所成圆形全景像的直径大于所述矩形成像器件的任意一边长度即可。

图5为本实用新型实施例所提供的全景成像调整装置在一个场景中应用的示意图。该场景中关注的区域为图5A中所示的需要关注的区域501部分，很显然，它只是360度全景像中的一部分。图5B中根据本实用新型实施例所提供的全景成像调整装置增大全景镜头在焦平面上所成圆形全景像的直径至矩形成像器件的长边长度。具体地，图5A中，需要关注的区域501所示扇形OEH和OFG区域的各周视角方向的俯仰角相等，均为θ，三角形区域EOF与HOG的各周视角方向的俯仰角不相等，都小于θ。非关注区域502部分是非关注空间成像的区域。图5B中，将图5A中的圆形全景像的直径调整到等于矩形成像器件长边长度，使得图5A中非关注区域502所示的非关注空间的成像区域在图5B中落在的成像器件之外。需要关注的区域503与需要关注的区域501对应的成像空间是相同的，但是由于需要关注的区域503占用了成像器件更多的像素，成像分辨率得到提高。

通过本实用新型实施例所提供的全景成像调整装置，可以根据当前待检测区域的俯仰角及周视角，调整全景镜头在焦平面上所成圆形全景像的直径，将非关注空间的成像区域挤出成像器件之外，从而使得关注空间在成像器件上占据更多的像素，具有更好的图像质量。

在本实用新型另一实施例中，本实用新型实施例所提供的全景成像调整装置还包括：

第二调整单元304，用于根据所述矩形成像器件的边长以及当前待检测区域的周视角和俯仰角沿所述全景镜头光轴方向移动所述全景镜头或者矩形成像器件来调整所述全景镜头和所述矩形成像器件的相对位置，使所述矩形成像器件位于所述全景镜头的焦平面上。

可选地，在本实用新型另一实施例中，图3所示的全景成像调整装置还包括：

第三调整单元305，用于根据所述矩形成像器件的边长和当前待检测区域的周视角和俯仰角在垂直于所述全景镜头光轴的平面上调整所述全景镜头和所述矩形成像器件的相对位置，使所述矩形成像器件的几何中心偏离全景镜头的光轴。

其中，所述第二调整单元，具体通过沿所述矩形成像器件的长边方向移动所述全景镜头或者矩形成像器件来调整所述全景镜头和所述矩形成像器件的相对位置；或者通过沿所述矩形成像器件的短边方向移动所述全景镜头或者矩形成像器件来调整所述全景镜头和所述矩形成像器件的相对位置。

或者，在本实用新型的另一实施例中图3所示的全景成像调整装置还包括第三调整单元305，用于通过沿所述全景镜头光轴方向移动所述全景镜头或者矩形成像器件来调整所述全景镜头和所述矩形成像器件的相对位置。使所述矩形成像器件位于所述全景镜头的焦平面上。

通过所述第二调整单元和第三调整单元可以实现对全景镜头和成像器件之间的相对位置关系进行灵活调整。

这样，通过上述全景成像调整装置可以分别沿着光轴方向或者在垂直于光轴的平面上对光轴与成像器件的相对位置进行调整。

参见图6，本实用新型实施例所提供的全景成像调整装置在垂直于光轴的平面上调整矩形成像器件几何中心与光轴的相对位置关系，为描述方便，下面以光轴为参考对象，以移动矩形成像器件为例对矩形成像器件几何中心与光轴的相对位置关系进行说明。

矩形成像器件几何中心与光轴的相对位置关系具体包括3种形式，分别如图6A、图6B和图6C所示。

图6A中，O为矩形成像器件的中心，p1为光轴在圆形投影像上的投影点。图6A中，成像器件沿y轴方向(即矩形成像器件的短边方向)偏离光轴，偏离的距离为e1。

图6B中，O为矩形成像器件的中心，p2为光轴在圆形投影像上的投影点。图6B中，成像器件沿x轴方向(即矩形成像器件的长边方向)偏离光轴，偏离的距离为e2。

图6C中，O为矩形成像器件的中心，p为光轴在圆形投影像上的投影点。图6C中，成像器件分别沿x轴方向(即矩形成像器件的长边方向)和y轴方向(即矩形成像器件的短边方向)偏离光轴，偏离的距离分别为ex和ey。

参见图7，以图6A所示的偏移方式，对关注空间为180°周视角空间为例，对本实用新型实施例所提供的全景成像调整装置进行说明。

如图7A和7B所示，矩形成像器件的长边边长为a，像素数m。短边边长为b，像素数n。如图7A所示，传统的全景成像调整装置设计的全景成像全景成像调整装置在成像器件上成的像，需要关注的区域701是关注的180度周视角空间所成的像。

需要关注的区域701所对应的成像器件像素数(或面积)为

各个周视角方向的俯仰角都相等，为等俯仰角系统，系统俯仰角为θ。

图7B为利用本实用新型实施例所提供的全景成像调整装置设计的全景成像装置在成像器件上的像。需要关注的区域703是假定人们关注的180度周视角空间所成的像，需要关注的区域703所对应的成像器件像素数(或面积)为

扇形QOP区域的各周视角方向的俯仰角相等，等于图7A所示系统的俯仰角的θ，三角形QOP区域的各周视角方向的俯仰角是变化的且小于θ。扇形QOP区域对应的周视角为

实际应用中，不同的矩形成像器件的尺寸可以获得不同的周视角，例如：

当r2＝a/2，矩形成像器件的a∶b＝4∶3时，α＝240°；

当r2＝a/2，矩形成像器件的a∶b＝16∶9时，α≈194°。

对图7A和图7B进行比较可以知道，因为a＞b所以S_B＞S_A，即图7B与图7A相比，需要关注的区域701与需要关注的区域703对应的同一个空间，703比701利用了更多的成像器件的像素，所以图7B所对应全景成像装置相对于图7A所对应全景成像装置，提高了全景成像系统的成像分辨率。

通过对成像器件几何中心以及全景镜头在焦平面上所成圆形全景像的直径的综合调整，使得本实用新型实施例所提供的全景成像调整装置能够更为灵活地根据当前待检测区域的最大周视角，将非关注空间的成像区域挤出成像器件之外，从而使得关注空间在成像器件上占据更多的像素，具有更好的图像质量。

本实用新型另一实施例还提供一种全景成像装置，该装置包括全景镜头和成像器件，具体地，所述全景镜头在焦平面上所成圆形全景像的直径大于矩形成像器件短边长度。

进一步地，上述全景成像装置的全景镜头的光轴偏离所述矩形成像器件的几何中心。

图8为本实用新型实施例所提供的一全景成像装置的结构示意图，图9为图8所示的全景成像装置的正视图。其中，8是具有二次曲线回转面面形的反射镜，通过上盖6固定于透明的圆筒10上，7是外盖，用以保证透明圆筒10上端的防水性能。透明圆筒10的下端固定基座5上。透明圆筒10与固定基座5及上盖7的之间固定，采用紫外固化胶黏结。固定基座5和基座8通过螺纹连接1一起，内部有一空腔。固定基座5的下表面装有光阑11，用以减少透明圆筒内外表面反射的杂散光对成像质量的影响。镜头14是通用的商业镜头具备C或CS的接口，口径、焦距等光学参数符合系统的设计要求，固定在镜头座2上。13是CCD或CMOS相机，通过转接板1固定在镜头座2的另一端，通过本实用新型实施例所提供的成像调整装置对镜头14的上下位置和焦距的调整可以改变圆形全景像的直径，通过本实用新型实施例所提供的成像调整装置对成像器件15进行调整，使得成像器件15位于全景镜头的焦平面上，且成像器件的几何中心对光轴有一个沿成像器件偏移量e。

上述部件组成的成像装置，可以通过一个支撑架12固定在一个垂直面上，实现对垂直面外空间的成像效用。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种全景成像调整装置，应用于一全景成像装置中，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第三调整单元，与所述第二调整单元相连，具体通过沿所述矩形成像器件的长边方向移动所述全景镜头或者矩形成像器件来调整所述全景镜头和所述矩形成像器件的相对位置。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第三调整单元，与所述第二调整单元相连，具体通过沿所述矩形成像器件的短边方向移动所述全景镜头或者矩形成像器件来调整所述全景镜头和所述矩形成像器件的相对位置。

6.一种全景成像装置，该装置包括全景镜头和矩形成像器件，其特征在于，

所述矩形成像器件位于所述全景镜头的焦平面上，所述全景镜头在焦平面上所成圆形全景像的直径大于矩形成像器件短边长度。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述矩形成像器件位于所述全景镜头的焦平面上，还包括：

所述矩形成像器件的几何中心偏离所述全景镜头的光轴。