CN206422831U - 一种全景3d摄像机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及摄像设备技术领域，尤其涉及一种全景3D摄像机。本实用新型提供的全景3D摄像机包括支撑机构、第一摄像模组和多个第二摄像模组，所述支撑机构包括底板和多个侧板，多个侧板依次相连构成正多边形，多个所述侧板的下端分别与所述底板相连，所述第一摄像模组设于所述底板的中部，每个所述侧板外侧壁上均设有一个所述第二摄像模组。与现有的多个摄像机简单物理捆绑的方案，具有更高的集成度和灵活性，极大地降低了产品的体积和成本，保持全景拍摄功能和性能的同时，增加了便携性。

Description

一种全景3D摄像机

技术领域

本实用新型涉及摄像设备技术领域，尤其涉及一种全景3D摄像机。

背景技术

全景摄像机是可以独立实现大范围无死角拍摄的摄像机，其内部封装了多个不同朝向的单体摄像机或者图像传感器模组，通过对各个摄像机或图像传感器采集到的分画面进行图像拼接操作得到全景效果。典型的全景摄像机如下图所示：当前市场上主流全景摄像机的结构是把若干百万图像以上的传感器或者摄像机，以及视场角独立短焦镜头封装在统一的外壳中，将若干单独的画面按用户需求集成为360°的高清全景画面，再由网络或高速总线传输到后端管理平台。一台全景摄像机可以取代多台普通的摄像机，做到了无缝拍摄。全景摄像机实现了拍摄新应用，可应用于各个领域，其中包括娱乐现场、政府机关、银行、社会安全、监狱、公共场所、文化场所等。

为达到全景拍摄的目的，市场上部分方案采用现有单眼摄像机简单堆叠的方式，每个摄像机对准不同的方向负责采集该方向的图像信息，这种方式由于单眼摄像机自身体积已经比较大，为实现全景拍摄效果，多台摄像机捆绑在一起使得全景摄像机够的体积更为巨大，便携性显著降低，为提高便携性，此种方案往往只能将多个摄像机按圆周排列，拍摄设备四周的景象而牺牲了设备上方和下方的两个区域的众多影像信息。

此外，组成这种全景摄像机的各个单体相机是现有产品，并非为全景拍摄而设计，各个相机相互独立，互相不能协调工作，全景视频的拍摄效果，例如拼接等严重依赖后期处理。采用多个现有摄像机简单捆绑的方式，体积大不便携，甚至牺牲了全景拍摄设备上下两个方向的景象信息。

实用新型内容

(一)本实用新型要解决的问题是：现有的全景摄像机采用单眼摄像机简单堆叠的方式来实现全景拍摄，多台摄像机捆绑在一起使得全景摄像机够的体积更为巨大，便携性显著降低，并且组成这种全景摄像机的各个单体相机是现有产品，并非为全景拍摄而设计，各个相机相互独立，互相不能协调工作，全景视频的拍摄效果较差，增加了后期处理的工作量。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种全景3D摄像机，包括支撑机构、第一摄像模组和多个第二摄像模组，所述支撑机构包括底板和多个侧板，多个侧板依次相连构成正多边形，多个所述侧板的下端分别与所述底板相连，所述第一摄像模组设于所述底板的中部，每个所述侧板外侧壁上均设有一个所述第二摄像模组。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的全景3D摄像机包括支撑机构、第一摄像模组和多个第二摄像模组，所述支撑机构包括底板和多个侧板，多个侧板依次相连构成正多边形，多个所述侧板的下端分别与所述底板相连，所述第一摄像模组设于所述底板的中部，每个所述侧板外侧壁上均设有一个所述第二摄像模组。与现有的多个摄像机简单物理捆绑的方案，具有更高的集成度和灵活性，极大地降低了产品的体积和成本，保持全景拍摄功能和性能的同时，增加了便携性，第二摄像模组的镜头水平视角、拍摄半径和第二摄像模组上的光学传感器距离底板中心位置的距离，能够得出相邻两个第二摄像模组的光学传感器之间的夹角，进而能够得出第二摄像模组的个数，能够根据具体的需求选择合适的第二摄像模组数，能够确保全景拍摄的可靠性和质量，利用本实用新型中涉及到的摄像头模组摆放位置和相互之间角度的计算公式，可以快速的在产品原型设计阶段确定光学镜头的型号和产品模具，有利于并行开发和产品快速投放市场。采用统一的光学镜头，便于利用现有成熟的镜头矫正方案对采集到的图像进行矫正，矫正过程可以采用一套光学校正装置，可以有效地降低镜头调试的时间、人力成本和费用。

进一步地，所述第一摄像模组广角镜头模组，所述广角镜头模组的可视范围为180°，所述第一摄像模组的镜头朝上设置。

进一步地，所述第二摄像模组包括镜头和设于镜头内的光学传感器，所述第二摄像模组的镜头朝向远离所述侧板的一侧设置，多个所述第二摄像模组中心线位于同一平面内，且多个所述第二摄像模组中心线的一端相交于底板的中心。

进一步地，所述侧板为矩形板，所述第二摄像模组设于所述侧板的中部，所述底板为圆形板，所述第一摄像模组设于所述底板的中心处。

进一步地，所述光学传感器的截面形状为矩形。

进一步地，每个所述第二摄像模组的拍摄半径x＝((r*tan(θ/2)-b/2)/(sin((180-θ)/2-(90-a/2))))*sin(90-α/2)+r/cos(θ/2)，其中θ为相邻两个光学传感器的夹角，α为第二摄像模组的镜头水平视角，r为光学传感器到底板中心的长度，a为光学传感器的长度，b为光学传感器的宽度。

进一步地，所述第二摄像模组数n＝360/θ。

进一步地，所述第二摄像模组数n＝14。

附图说明

本实用新型上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型实施例所述全景3D摄像机的立体图；

图2是本实用新型实施例所述全景3D摄像机的简图。

其中图1和图2中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1、第一摄像模组，2、第二摄像模组，3、侧板，4、底板，5、光学传感器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种全景3D摄像机，包括支撑机构、第一摄像模组1和多个第二摄像模组2，所述支撑机构包括底板4和多个侧板3，多个侧板3依次相连构成正多边形，多个所述侧板3的下端分别与所述底板4相连，所述第一摄像模组1设于所述底板4的中部，每个所述侧板3外侧壁上均设有一个所述第二摄像模组2。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的全景3D摄像机包括支撑机构、第一摄像模组1和多个第二摄像模组2，所述支撑机构包括底板4和多个侧板3，多个侧板3依次相连构成正多边形，多个所述侧板3的下端分别与所述底板4相连，所述第一摄像模组1设于所述底板4的中部，每个所述侧板3外侧壁上均设有一个所述第二摄像模组2。与现有的多个摄像机简单物理捆绑的方案，具有更高的集成度和灵活性，极大地降低了产品的体积和成本，保持全景拍摄功能和性能的同时，增加了便携性，同时能够第二摄像模组2的镜头水平视角、拍摄半径和第二摄像模组2上的光学传感器5距离底板4中心位置的距离，能够得出相邻两个第二摄像模组2的光学传感器5之间的夹角，进而能够得出第二摄像模组2的个数，能够根据具体的需求选择合适的第二摄像模组2数，能够确保全景拍摄的可靠性和质量，利用本实用新型中涉及到的摄像头模组摆放位置和相互之间角度的计算公式，可以快速的在产品原型设计阶段确定光学镜头的型号和产品模具，有利于并行开发和产品快速投放市场。采用统一的光学镜头，便于利用现有成熟的镜头矫正方案对采集到的图像进行矫正，矫正过程可以采用一套光学校正装置，可以有效地降低镜头调试的时间、人力成本和费用。

优选地，如图1所示，所述第一摄像模组1广角镜头模组，所述广角镜头模组的可视范围为180°，所述第一摄像模组1的镜头朝上设置，用于收集上方的图像信息，所述第二摄像模组2包括镜头和设于镜头内的光学传感器5，所述第二摄像模组2的镜头朝向远离所述侧板3的一侧设置，多个所述第二摄像模组2中心线位于同一平面内，且多个所述第二摄像模组2中心线的一端相交于底板4的中心，这样就通过设于侧板3上的一圈第二摄像模组2采集自己能够看到的图像信息，然后将每个摄像模组采集到的图像信息传送到中心处理单元进行压缩，完成360全景的信息拼接，然后通过VR全景眼镜等设备向用户进行展。

优选地，所述侧板3为矩形板，所述第二摄像模组2设于所述侧板3的中部，所述底板4为圆形板，所述第一摄像模组1设于所述底板4的中心处，第一摄像模组的中心线也和圆盘或者说多个第二摄像模组的反向延长线交于一点，所述光学传感器5的截面形状为矩形，每个所述第二摄像模组2的拍摄半径x＝((r*tan(θ/2)-b/2)/(sin((180-θ)/2-(90-a/2))))*sin(90-α/2)+r/cos(θ/2)，其中θ为相邻两个光学传感器5的夹角，α为第二摄像模组2的镜头水平视角，r为光学传感器5到底板4中心的长度。

需要说明的是所述侧板并不仅仅局限于矩形板，只要保证多个摄像模组按照所述的角度排列，就同样能够实现本申请的目的，其宗旨未脱离本实用新型的设计思想，应属于本实用新型的保护范围。

本实用新型提供的全景摄像机方案，摄像头模组需要按照一定的角度固定在中心四周，摄像头模组安装固定的角度包括两个方面：侧板3上的第二摄像模组2的相互角度(俯视横切面)以及四周摄像头和顶部摄像头的角度。为将问题简化，如图2所示，第二摄像模组2其上小长方形块示意每个摄像头模组的光学传感器5，由于安装光学传感器5的镜头具有一定的可视角度，因此安装上镜头的全景摄像设备，根据光学传感器5的形状不同，其能够采集到的图像也有所不同。优选地，所用的光学传感器5为长方形，因此其能够收集到的图像区域也为长方形，该长方形的长宽比例和传感器相同或近似。

所有摄像模组(包括第一摄像模组和第二摄像模组)必须按照一定的上电顺序进行通电启动，其可以是顺时针启动也可以是逆时针进行启动，以保证摄像模组采集上来的图像信息可以被软件平台有序的进行处理，并且第一摄像模组(顶部)内的矩形光学传感器5的长边或短边必须以一定角度和第二摄像模组(周边)某一传感器的短边成平行线摆放，这个角度的计算公式为：(360/n)*(i-1)，其中n为第二摄像模组的模组数，i为第二摄像模组中的某个模组的序号，将一个与所述第一摄像模组上的光学传感器短边平行的第二摄像模组的序号标为1，那么其余的第二摄像模组的序号可以顺时针或逆时针依次标为2、3、4。

假设单个第二摄像模组2的传感器长为a(mm)，宽为b(mm)，光学传感器5距离中心r(mm)，相应的所采用镜头的视角长方向为α，宽方向为β，相邻两个摄像头模组的传感器夹角为θ，要保证全景摄像机周围景物全覆盖，最小拍摄半径x的计算方案为：已知相邻的两个光学传感器5夹角为θ，根据多边形内角和定理：n边形的内角的和等于：(n-2)×180°(n大于等于3且n为整数)，可知两个相邻传感器所在平面夹角为(n-2)×180°-θ–90°-90°＝180-θ；

根据三角函数：(y+b/2)/r＝tan(θ/2)，所以

y＝r*tan(θ/2)-b/2(公式-1)；

根据正弦定理：“在任意一个平面三角形中，各边和它所对角的正弦值的比相等且等于外接圆半径的2倍”，即a/sinA＝b/sinB＝c/sinC＝2r＝D(r为外接圆半径，D为直径)。所以：r/rc＝cos(θ/2)，

rc＝r/cos(θ/2)(公式-2)；

(x–rc)/sin(90-α/2)＝y/sin((180-θ)/2-(90-a/2))(公式3)；

根据上述的方程式组1、2、3，可以获得x数值：

x＝((r*tan(θ/2)-b/2)/(sin((180-θ)/2-(90-a/2))))*sin(90-α/2)+r/cos(θ/2)；

通过以上方程式组同样可以在已知拍摄半径x，镜头水平视角α，传感器距离圆心r，获得相邻传感器夹角θ，而所述第二摄像模组2数n＝360/θ，从而确定镜头模组数量和整个全景相机结构；同时也可以在已知拍摄半径x，第二摄像模组2个数(即θ)和全景相机半径r的情况下选择合适视角(α)的镜头组成全景相机。

优选地，所述第二摄像模组2的数量为14个。同时在所述底座的中部还设有一个第一摄像模组1，所述第一摄像模组1为广角镜头模组，所述广角镜头模组的可视范围为180°，所述第一摄像模组1的镜头朝上设置，这样就能够通过十五个摄像模组收集各个方向的图像信息，这些单个摄像模组产生的视频信息传送到中心处理单元进行压缩，完成360全景的信息拼接，然后通过VR全景眼镜等设备向用户进行展现。

综上所述，实用新型提供的全景3D摄像机包括支撑机构、第一摄像模组和多个第二摄像模组，所述支撑机构包括底板和多个侧板，多个侧板依次相连构成正多边形，多个所述侧板的下端分别与所述底板相连，所述第一摄像模组设于所述底板的中部，每个所述侧板外侧壁上均设有一个所述第二摄像模组。与现有的多个摄像机简单物理捆绑的方案，具有更高的集成度和灵活性，极大地降低了产品的体积和成本，保持全景拍摄功能和性能的同时，增加了便携性，同时能够第二摄像模组的镜头水平视角、拍摄半径和第二摄像模组上的光学传感器距离底板中心位置的距离，能够得出相邻两个第二摄像模组的光学传感器之间的夹角，进而能够得出第二摄像模组的个数，能够根据具体的需求选择合适的第二摄像模组数，能够确保全景拍摄的可靠性和质量，利用本实用新型中涉及到的摄像头模组摆放位置和相互之间角度的计算公式，可以快速的在产品原型设计阶段确定光学镜头的型号和产品模具，有利于并行开发和产品快速投放市场。采用统一的光学镜头，便于利用现有成熟的镜头矫正方案对采集到的图像进行矫正，矫正过程可以采用一套光学校正装置，可以有效地降低镜头调试的时间、人力成本和费用。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种全景3D摄像机，其特征在于：包括支撑机构、第一摄像模组和多个第二摄像模组，所述支撑机构包括底板和多个侧板，多个侧板依次相连构成正多边形，多个所述侧板的下端分别与所述底板相连，所述第一摄像模组设于所述底板的中部，每个所述侧板外侧壁上均设有一个所述第二摄像模组。

2.根据权利要求1所述的全景3D摄像机，其特征在于：所述第一摄像模组为广角镜头模组，所述广角镜头模组的可视范围为180°，所述第一摄像模组的镜头朝上设置。

3.根据权利要求1所述的全景3D摄像机，其特征在于：所述第二摄像模组包括镜头和设于镜头内的光学传感器，所述第二摄像模组的镜头朝向远离所述侧板的一侧设置，多个所述第二摄像模组中心线位于同一平面内，且多个所述第二摄像模组中心线的一端相交于底板的中心。

4.根据权利要求3所述的全景3D摄像机，其特征在于：所述侧板为矩形板，所述第二摄像模组设于所述侧板的中部，所述底板为圆形板，所述第一摄像模组设于所述底板的中心处。

5.根据权利要求3所述的全景3D摄像机，其特征在于：所述光学传感器的截面形状为矩形。

6.根据权利要求5所述的全景3D摄像机，其特征在于：每个所述第二摄像模组的拍摄半径x满足公式：

x＝((r*tan(θ/2)-b/2)/(sin((180-θ)/2-(90-a/2))))*sin(90-α/2)+r/cos(θ/2)，

其中θ为相邻两个光学传感器的夹角，α为第二摄像模组的镜头水平视角，r为光学传感器到底板中心的长度，a为光学传感器的长度，b为光学传感器的宽度。

7.根据权利要求6所述的全景3D摄像机，其特征在于：所述第二摄像模组数n＝360/θ。

8.根据权利要求7所述的全景3D摄像机，其特征在于：所述第二摄像模组数n＝14。