CN211018941U - 具有支架接口的多传感器成像装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种具有支架接口的多传感器成像装置，用于获取多个同时视频图像以产生180°立体和360°全景视频流，所述成像装置包括：刚性体，包括两个主表面；以及安装在刚性体的三个摄像机，每个摄像机具有超广角镜头，并限定各自的光轴。第一摄像机是在第一主表面上，它的光轴限定第一方向，第二摄像机是在第二主表面上，它的光轴限定与第一方向相反的第二方向，第三摄像机是在第二主表面上，它的光轴限定与第二方向平行的第三方向。该装置包括视频显示模块，其包括显示屏。第一和第二摄像机的各自光电探测器平面是不共面的。机械支架接口是在刚性体的第一次表面上，比第三摄像机更接近于第一和第二摄像机中的每个摄像机。

Description

具有支架接口的多传感器成像装置
技术领域
本发明涉及具有多个传感器的成像装置，用于获取同时实时视频图像，以组合并转换为180°立体和/或360°全景视频图像，并且特别涉及不需要用于改变图像获取模式的机械操纵的单体装置。
背景技术
已经引入了双模式摄像机，它允许用户捕获同时图像，以转换成180°立体和360°全景视频图像。这样的双模式摄像机通常需要用户通过操纵一个或多个机械装置来在立体模式和全景模式之间进行选择，例如折叠或展开可移动摄像机平台，或者改变定向。此外，这种双模式摄像机通常允许立体或全景模式，但不允许同时存在两种模式，因为用于机械操纵和/或定向改变的内置要求倾向于使其不切实际或甚至不可能同时获取用于创建立体图像和全景图像两者的图像。因此，需要一种多模式、多传感器摄像机，它将允许捕获多个同时图像，以组合并转换成180°立体和360°全景视频图像中的任一种图像或两种图像。
发明内容
根据本发明的具体实施方式，一种成像装置，用于获取多个同时视频图像以产生180°立体和360°全景视频流，所述成像装置包括：(a)刚性体，包括第一和第二主表面；(b)第一、第二和第三摄像机，固定地安装在所述刚形体，每个摄像机包括各自的超广角镜头，并限定各自的光轴，其中：(i)所述第一摄像机是被这样设置以致它的镜头从所述第一主表面延伸出来，且它的光轴限定第一方向；(ii)所述第二摄像机是被这样设置以致它的镜头从所述第二主表面延伸出来，且它的光轴限定第二方向，所述第二方向与所述第一方向相反，或者相反度不超过5度；以及(iii)所述第三摄像机是被这样设置以致它的镜头从所述第二主表面延伸出来，且它的光轴限定第三方向，所述第三方向与所述第二方向平行，或者平行度在10度以内；(c)视频显示模块，其包括安装在所述第一主表面上的显示屏，所述显示屏可操作地显示和/或播放180°或360°图像，响应于通过所述显示屏和/或通过显示控制接口所接收的输入；以及(d)机械支架接口，被安装在所述刚性体的第一次表面上，被设置为比所述第三摄像机更接近于所述第一和第二摄像机中的每个摄像机。
在一些具体实施例中，所述机械支架接口的在所述第一次表面上的大部分覆盖区落入所述第一和第二摄像机在所述第一次表面上的正投影的边界内。
在一些具体实施例中，所述机械支架接口的在所述第一次表面上的所有覆盖区落入所述第一和第二摄像机在所述第一次表面上的正投影的边界内。
在一些具体实施例中，所述机械支架接口的在所述第一次表面上的覆盖区是在两个正交轴上与所述第一和第二摄像机在所述第一次表面上的正投影的中线中心对齐的。
在一些具体实施例中，所述的成像装置还包括在所述第一主表面上的第一电子状态指示器以及在所述第二主表面上的第二电子状态指示器。
在一些具体实施例中，所述第二摄像机5202的光轴4012限定第二方向，所述第二方向与所述第一方向相反，或者相反度不超过1度。
在一些具体实施例中，所述第三摄像机5203的光轴4013限定第三方向，所述第三方向与所述第二方向平行，或者平行度在5度以内。
在一些具体实施例中，所述第三摄像机5203的光轴4013限定第三方向，所述第三方向与所述第二方向平行，或者平行度在1度以内。
在一些具体实施例中，所述的成像装置被配置为以第一模式、第二模式或第三模式获取多个同时视频图像；在第一模式中，第一和第二摄像机获取同时的视频图像，用于拼合为360°全景视频图像；在第二模式中，第二和第三摄像机获取同时的视频图像，用于合成180°立体视频图像；在第三模式中，第一、第二和第三摄像机获取同时的视频图像，用于产生180°立体和360°全景视频图像；所述装置是被设置为响应于通过所述显示屏和/或通过显示-控制接口所接收的输入。
在一些具体实施例中，第二次表面相对于第一次表面，可以包括凹的、有纹理的手指握把区域，该区域在两个垂直方向的其中一个方向上延伸穿过大部分的所述第二次表面。
根据本发明的具体实施方式，提供了一种成像装置，用于获取多个同时视频图像以产生180°立体和360°全景视频流，所述成像装置包括：(a)刚性体，包括第一和第二主表面和底面，在底面上存在机械支架接口；(b)第一、第二和第三摄像机，固定地安装在所述刚形体，每个摄像机包括各自的超广角镜头并限定各自的光轴，其中：(i)所述第一摄像机是被这样设置以致它的镜头从所述第一主表面延伸出来，且它的光轴限定第一方向；(ii)所述第二摄像机是被这样设置以致它的镜头从所述第二主表面延伸出来，且它的光轴限定第二方向，所述第二方向与所述第一方向相反，或者相反度不超过5度；以及(iii)所述第三摄像机是被这样设置以致它的镜头从所述第二主表面延伸出来，且它的光轴限定第三方向，所述第三方向与所述第二方向平行，或者平行度在10度以内；(c)视频显示模块，其包括安装在所述第一主表面上的显示屏，所述显示屏可操作地显示和/或播放180°或360°图像，响应于通过所述显示屏和/或通过显示控制接口所接收的输入；其中：(i)i.所述底面限定x-z平面，这样定向以致所述底面的长中线CLx仅具有x轴维度；(ii)y轴是垂直相交于所述x-z平面，并限定垂直方向；以及(iii)当所述成像装置是无人看管地站立在它的底面上的平坦表面上，所述第一、第二和第三摄像机是在垂直方向上在相同高度处互相对齐的，在所述各自的超广角镜头的任意的直径的二分之一的公差之内。
在一些具体实施例中，所述成像装置是无人看管地站立在它的底面的平坦表面上，所述第一、第二和第三摄像机是在垂直方向上在相同高度处互相对齐的，在所述各自的超广角镜头的任意的直径的五分之一的公差之内。
在一些具体实施例中，所述成像装置是无人看管地站立在它的底面的平坦表面上，所述第一、第二和第三摄像机是在垂直方向上在相同高度处互相对齐的，在1毫米的公差之内。
在一些具体实施例中，所述第一和第二摄像机是在x轴维度上互相对齐的，在1毫米的公差之内。
在一些具体实施例中，所述机械支架接口是于所述第一和第二摄像机是在x轴维度上互相对齐的，在5毫米的公差之内。
在一些具体实施例中，所述第二摄像机的光轴限定第二方向，所述第二方向是与所述第一方向相反，或相反度不超过1度。
在一些具体实施例中，所述第三摄像机的光轴限定第三方向，所述第三方向是与所述第二方向平行，或平行度在5度以内。
在一些具体实施例中，所述第三摄像机的光轴限定第三方向，所述第三方向是与所述第二方向平行，或平行度在1度以内。
在一些具体实施例中，所述的成像装置还包括在所述第一主表面上的第一电子状态指示器以及在所述第二主表面上的第二电子状态指示器。
在一些具体实施例中，所述的成像装置被配置为以第一模式、第二模式或第三模式获取多个同时视频图像；在第一模式中，第一和第二摄像机获取同时的视频图像，用于拼合为360°全景视频图像；在第二模式中，第二和第三摄像机获取同时的视频图像，用于合成180°立体视频图像；在第三模式中，第一、第二和第三摄像机获取同时的视频图像，用于产生180°立体和360°全景视频图像；所述装置是被设置为响应于通过所述显示屏和/或通过显示-控制接口所接收的输入。
根据本发明的具体实施方式，提供了一种成像装置，用于获取多个同时视频图像以产生180°立体和360°全景视频流，所述成像装置包括：(a)刚性体，包括第一和第二主表面；(b)第一、第二和第三摄像机，固定地安装在所述刚形体，每个摄像机包括各自的超广角镜头以及各自的光电探测器的平面阵列，限定各自的光电探测器平面，每个摄像机限定各自的光轴，垂直相交于所述各自的光电探测器平面，其中：(i)所述第一摄像机是被这样设置以致它的镜头从所述第一主表面延伸出来，且它的光轴限定第一方向；(ii)所述第二摄像机是被这样设置以致它的镜头从所述第二主表面延伸出来，且它的光轴限定第二方向，所述第二方向与所述第一方向相反，或者相反度不超过5度；以及(iii)所述第三摄像机是被这样设置以致它的镜头从所述第二主表面延伸出来，且它的光轴限定第三方向，所述第三方向与所述第二方向平行，或者平行度在10度以内；其中，所述第一和第二摄像机的各自的光电探测器平面是不共面的。
在一些具体实施例中，所述第二摄像机的光电探测器平面是被进一步设置为从所述第二主表面向外，比所述第三摄像机的光电探测器平面外出至少3毫米。
在一些具体实施例中，(i)所述第二摄像机具有至少180°的视角，以及(ii)所述视角不包含所述第三摄像机的镜头的任意部分。
在一些具体实施例中，(i)所述第二摄像机具有至少180°的视角，以及(ii)所述视角的180°连接部分不包含所述第三摄像机的任意镜头。
在一些具体实施例中，所述的成像装置还包括视频显示模块，其包括安装在所述第一主表面的显示屏。
在一些具体实施例中，(i)所述第一摄像机具有至少180°的视角，以及(ii)所述视角不包含所述显示屏的任意部分。
在一些具体实施例中，所述第三摄像机的光轴限定第三方向，所述第三方向是平行于所述第二方向，或平行度在5度以内。
在一些具体实施例中，所述第三摄像机的光轴限定第三方向，所述第三方向是平行于所述第二方向，或平行度在1度以内。
在一些具体实施例中，所述的成像装置被配置为以第一模式、第二模式或第三模式获取多个同时视频图像；在第一模式中，第一和第二摄像机获取同时的视频图像，用于拼合为全景视频图像；在第二模式中，第二和第三摄像机获取同时的视频图像，用于合成180°立体视频图像；在第三模式中，第一、第二和第三摄像机获取同时的视频图像，用于产生180°立体和360°全景视频图像；所述装置是被设置为响应于通过所述显示屏和/或通过显示-控制接口所接收的输入。
在一些具体实施例中，所述的成像装置还包括第一次表面和第二次表面，第二次表面相对于第一次表面，包括凹的、有纹理的手指握把区域，该区域在两个垂直方向的其中一个方向上延伸穿过大部分的所述第二次表面。
附图说明
下面将结合附图对本发明作进一步说明，其中，在这些附图中示出的组件和特征的尺寸是选择的以便于呈现的清楚地表示，但不一定是按比例的。在一些附图中，为了方便和清楚的目的，对象的相对大小以及对象之间的相对距离可能是放大或缩小的。在这些附图中：
图1A、图1B、图1C和图1D分别是根据本发明的具体实施例所述的包括三个摄像机的成像装置的前视图、后视图、仰视图和俯视图。
图2是本发明的具体实施例所述的包括三个摄像机的成像装置的仰视图，示出了在该装置的底面上的两个摄像机的正投影的边界。
图3是根据本发明的具体实施例所述的包括三个摄像机的成像装置的仰视图，示意性地示出了三个摄像机的各自光电探测器平面
图4是根据本发明的具体实施例所述的包括三个摄像机的成像装置的仰视图，示意性地示出了两个摄像机相对于成像装置的两个主表面上的物理特征的各自视角。
图5A和图5B示出了根据本发明的具体实施例所述的用于获取同时图像、处理图像以创建立体和/或全景视频流，将一个或两个流视频传递到客户端浏览设备的系统的框图，
图6和图7示出了根据本发明的具体实施例所述的用于传递全景和三维立体图像的同时实时视频流的方法的流程图
具体实施方式
在本文中将仅以示例的方式并参考所附的附图来对本发明进行描述。具体实施方式，现在特别参考附图的细节，应强调的是，所示的细节仅仅是示例性的，并且仅出于对本发明的优选实施例的说明性讨论的目的，并且以提供被认为是本发明的原理和概念方面的最有用且容易理解的描述的原因来呈现。在这点上，并不试图更详细地示出本发明的结构细节，而且不是对本发明的基本理解所必需的，所属领域的技术人员应当了解的是，在实践中可如何实施本发明的若干形式。贯穿这些附图，相同附图标记的字符通常用于表示相同的元件。
注意：贯穿本说明书，带下标的附图标记(例如，101或10A)可以用于指示单个种类的元件的多个单独的外观，例如：101是元件10的单个外观(来自多个外观中的)。当不是指多个单独的外观中的特定的一个时，也就是，对于一般的种类，相同的元件可以替代地被称为没有下标(例如10，而不是101)。
为了方便起见，在本文的描述的上下文中，在此呈现各种术语。在某种程度上，在本文或本申请中其他地方明确或隐含地提供了定义，这些定义被理解为与相关领域的技术人员对所定义的术语的用法是一致的。此外，这样的定义将在与这种用法一致的最广泛的可能的意义上被解释。
如本文所使用的术语“模块”是指执行与模块相关联的功能所必需的电子硬件、软件和固件的任何组合，例如，“拼接模块”包括用于“拼接”图像的硬件、软件和固件。在硬件、软件和固件的三个技术类别中的每一个中可用的无数技术在其技术努力的特定领域中是众所周知的，本发明旨在涵盖任何这样的技术的使用，不管是已知的并且通常在本发明的时间内使用，还是在公开之后的任何专利的有效期间被开发和变得可用的情况。
术语“成像装置”、“传感器”和“摄像机”在本说明书和所附的权利要求书中可互换地使用，并且全部具有相同的含义：一种用于捕获数字图像的设备，包括(至少)CMOS或CCD设备和镜头，以及可选地包括任何数量的机械和电子组件和附件。相比之下，如本文中所使用的术语“成像装置”专门针对包括多个传感器/摄像机/成像装置的装置。在这种说法中，成像装置、传感器或摄像机可以是成像装置的部件，但相反并不是这样。
根据本发明的一些实施例，包括多个成像装置的成像装置可以获取场景的同时视频图像。这些成像装置中的每一个装置可以具有宽的视角，例如180°或更宽。场景可以包含180°或更大或360°的视场。同时视频图像可以是重叠的，这意味着视频图像中的至少两个图像是重叠的，或者等同地至少邻接或几乎邻接。在一些实施例中，所述视频图像的其中一个图像可与其它两个视频图像中的每一个图像重叠。在一些实施例中，由一个或多个各自的成像装置捕获的视角正好为180°，或者可替代地，两个所述的成像装置的视角和计为360°，并且在这种情况下，如本文所使用的“重叠”的概念被扩展为包括相邻或邻接的图像。在一些实施例中，由一个或多个各自的成像装置捕获的视角小于180°，或者，至少一些各自成像装置的视角是不重叠的，并且在这种情况下，如本文所使用的“拼接”的概念被扩展为包括内插，使得即使在它们之间没有实际重叠，图像也可以被认为是“拼接的”。
这些图像是由所述成像装置同时或以不超过几毫秒或几十毫秒或几百毫秒的最小延迟获取的。拼接模块可以从重叠(或邻接或几乎邻接)的两个或多个视频图像中创建全景图像。同时，3D立体合成模块可以从两个或多个重叠的视频图像中创建3D立体图像，其可以至少部分地包括与在拼接全景图像时使用的视频图像相同的图像。
多个和重叠的图像的全景拼接和3D立体合成，包括不对称裁剪、摄像机内校准、图像获取和操纵，可以采用申请日为2011年11月7日的在审的国际申请PCT/IB2018/059771中描述的任何系统和方法来执行相关功能，该申请的内容通过引用整体并入本文。上述方法和系统也在以下的申请日为2019年3月25日的第62823409号美国专利申请和申请日为2018年12月7日的第62/596,112号美国专利申请中公开，它们的全部内容在这里通过引用整体并入本文。
在一些实施例中，拼接模块和3D立体合成模块中的任一个或两者都被包括在成像装置中，并且在一些实施例中，拼接模块和3D立体合成模块中的任一个或两者远程驻留，例如在一个或多个远程服务器处，其可以是服务器场的一部分，所述服务器场包括专用于拼接模块和/或3D立体合成模块(和/或可能对于处理视频图像、存储图像，和/或将它们作为视频流传递到客户端可能是必需的其他模块，其中将它们传递到客户端可以包括选择要传递到任何特定客户端的哪一个视频流)。可替代地，一个或多个服务器可以是“在云端”，也就是，从商业上计算操作可用的服务器，可包括任何数量的联网服务器(包括但不限于共享、专用和虚拟服务器)可用于任何数量的不相关客户。为了方便起见，远程服务器在全文中被描述为“在云端”，但是如上所述，在一些实施例中这并不是必需的情形。
在一些实施例中，所述成像装置可以包括通信电路，其被配置为用于将重叠的视频图像上载到一个或多个服务器的；以及在其他实施例中，该通信设备被配置用于将拼接的全景图像和合成的3D立体图像上传到一个或多个服务器。本文中对通信电路的任何引用可以包括集成的或“内置”通信电路，或者，可容易地附接到成像装置的模块，例如，在成像装置配备有适当的连接器的情况下。
现在参考图1A、图1B、图1C和图1D，它们分别示出了能够获取多个同时视频图像的成像装置500的前视图、后视图、仰视图和俯视图，从这些同时视频图像中可以创建180°立体和360°全景视频流(或文件)。
根据具体实施例所述的成像装置500是优选地被构造为具有刚性框架501的“一体式”设备。在本文中“一体式”是指该设备没有用于定位/再定位个别摄像机的移动部分，也没有将一个或多个单独的摄像机放置在更多或更少的位置以用于在特定模式(立体或全景)中成像的折叠机构。当然，刚性框架501可以由多个部件构成，并且它也可以具有用于连接和控制的可移动或可移除的开口。
在图1A-1D中示出的成像装置500具有两个“主表面”——前表面和后表面5401、5402——和四个次表面，为了清楚的目的，在所有附图中的成像装置500的形状一致地示出了产品设计的单个示例，但是产品可以具有任何矩形/棱柱形状(包括例如具有或不具有切割或圆角的矩形，或具有圆形边或边缘的矩形)。尽管如此，可能期望提供底面545，其允许成像装置500放置在无人值守的平坦表面上而无需支持，无论是用于存储还是用于操作。
成像装置500包括三个摄像机520。双模式设备仅具有两个摄像机，将必须需要一个或两个摄像机的机械操作以便定向它们正确地用于选择的模式。设备可以具有多于三个摄像机，但是三个是用于在刚性设计中具有双模式能力的摄像机的实际最小数量。这些摄像机520中的每一个是广角摄像机，意味着其具有安装在其上的各自广角透镜530。广角透镜530可包括鱼眼透镜，鱼眼透镜有利地具有至少180°的视角，也就是，半球形或更大的角度或视角。所有三个摄像机520可操作地至少在摄像机处于图1A到图1D中所示的方向上时获取图像。
第一摄像机5201安装在第一主表面5401上，而另两个摄像机5202和5203安装在第二主表面5402上。这两个摄像机5201、5202中的每一个具有各自的光轴4011、4012，它们为：彼此直接相反且因此共线；或在恰好相反的方向上但不共线，且因此平行；或在几乎相反的方向上，意指在从相反的±10°的旋转度内，或在与相反的±5°的旋转度内，或在±1°的旋转度内。在相反或平行的“±x°”内的术语是指这样的范围，它意味着从-x°到+x°的范围中的任何地方远离或平行，并且在每种情况下意味着“从-x°到+x°不包括”的情形。
显示屏510可以与第一主表面5401的表面齐平，或稍微凹陷，或以其他方式移位，以免基于美学或人体工程学考虑齐平。它优选地是触摸屏，以便促进接收用户输入。不管显示屏510是否是触摸屏，显示控制接口515可以是例如图1B中所示的示例中的按钮。显示屏510可操作地显示和/或回放180°或360°图像，以响应于通过显示屏510(如果触摸屏510)或显示控制接口515接收到的输入。视频显示模块可以包括显示屏510、显示控制接口515以及用于执行视频显示功能的任何所需的电子设备或软件。
第一主表面5401还包括电子状态指示器5161，它能被操作以显示出开/关状态，或者指示拍摄或记录或传输正在进行中。电子状态指示器5161可以包括任何种类的电子显示器，例如，小LCD屏幕，或多个LED。两个主表面5401、5402中的任一个可以是平坦的或圆形的，和/或可以可选地包括用于美学或人体工程学目的的凸起或凹陷的表面。第一主表面5401在图中被标识为成像装置500的“前面”(以及第二主表面5402作为“后”面)，但这仅是为了方便起见，并且其对于设计或功能没有意义，特别是鉴于成像装置500可操作以在任何和所有方向上获取图像的事实。
两个摄像机5202、5203都被安装在第二主表面5402上。第二电子状态指示器5162也可以安装在第二主表面5402上。第二和第三摄像机5202、5203面向彼此相同的方向，意味着它们各自的光轴4012、4013彼此平行，或在平行度的±5°之内，或在平行度的±2°之内，或在平行度±1°之内。由第二摄像机5202和第三摄像机5203同时获取的图像可以一起用于合成立体视频图像，例如，用于在3D浏览设备上观看的180°立体视频图像。
第二和第三摄像机5202、5203优选地安装在彼此相同的高度HLENS处，其中高度HLENS是如图1A中所示的在y维度到中心线的高度，正如在y维度上测量的，当成像装置500放置在平坦表面上时，也就是，具有平坦表面上的底面545。第一摄像机5201也优选地安装在与图1B中所示相同的高度HLENS处，并且特别是在与其为“背对背”的第二摄像机5202的相同高度处。“相同高度”的表达可以意味着摄像机520恰好处于相同高度，或具有互相不同的各自高度，三个各自透镜5301、5302、5303(或各自直径908的最小直径，如果透镜530不是都有相同直径)的任意一个透镜的直径908的不超过50％的差异，或者直径908的不超过20％的差异，或者不超过2毫米，或不超过1毫米。
图1D示出了成像装置500的顶面546的示例，手指抓握区域547优选地在每个方向上延伸跨过大部分的顶面546，以便在通常是小设备的情况下尽可能地提供尽可能大的面积。手指抓握区域547可以至少部分地被纹理化，如图所示，具有比周围表面更不平滑以触摸的区域。图1D中所示的纹理图案是非限制性的，并且仅仅示出了一个可能的示例。在未示出的一些实施例中，手指抓握区域可以是平坦的或凸的，或者是凹的但不带纹理。
图1C是成像装置500的仰视图，示出了安装在底面545上的机械支架接口550，接口550可以包括例如用于将三脚架与匹配的螺纹连接元件附接的螺纹插口。在一些实施例中，可以期望支架接口550比第一摄像机5201更靠近第二和第三摄像机5202、5203，接口550优选地沿着纵向中心线CLx安装，该纵向中心线CLx表示成像装置500在z维度中的“中间”。术语“中间”可以是沿着底面545的中心纵轴绘制的线，或者可以是指示考虑安装在车辆的两个主表面540上的各种元件的权重所考虑的平衡中心的线，可以期望接口550沿着x维中心线CLx定位并且定中心在第一和第二摄像机5201、5202的光轴4011、4012上，如图1C所示。在一个示例中，接口550的这个位置提供了用于捕获360°全景的图像的最大角度稳定性，也就是，确保负责获取360°图像任务的这两个摄像机5201、5202能稳定地保持在用于捕获图像的最佳角度。
在一些实施例中，所述接口550并不恰好位于中心线CLx和光轴4011、4012的交叉处，而是位于两个摄像机5201、5202的覆盖区内。图2示出了第一摄像机5201和第二摄像机5202(包括各自的透镜5301、5302)在成像装置500的底面545上的正交投影590。正交投影590是两个摄像机5201的组合覆盖区的投影，如先前段落中所描述，机械支架接口550或至少大部分的接口550是优选地位于正交投影590内，可以期望接口550基本上(±3mm，或±2mm，或±1mm)围绕x维中心线CLx与光轴4011、4012的“相交”为中心，光轴4011、4012在图2中被表示为光学中心线CLOPT。
数字摄像机的内部工作件可以包括光电探测器的平面阵列。这样的平面阵列可以为每个摄像机限定各自的光电探测器平面。这在图3中示出，其中第一摄像机5201、第二摄像机5202和第三摄像机5203与各自的光电探测器平面P1、P2、P3相关联。如上文相对于图1C所论述，第一摄像机5201及第二摄像机5202的光轴4011、4012彼此直接相对(共线)，或者在±10°的旋转度范围内彼此相反，或在±5°的旋转度范围内彼此相反，或在±1°的旋转度范围内彼此相反。每个摄像机的各自光轴401垂直于给定摄像机的光电探测器平面P，因此，与第一和第二摄像机5201、5202相关联的光电探测器平面P1、P2对应地彼此平行，或在±10°的平行度之内，或在±5°的平行度之内，或在±1°的平行度之内。如上文相对于图1C所论述的，第二摄像机5202与第三摄像机5203的相应光轴4012、4013互相平行，或在±5°的平行度之内，或在±2°的平行度之内，或在±1°的平行度之内，因此各自的光电探测器平面P2、P3互相平行，或在±5°的平行度之内，或在±2°的平行度之内，或在±1°的平行度之内。在这些实施例中，第二摄像机5202和第三摄像机5203的相应光电探测器平面P2、P3不共面，在实施例中，当第二摄像机5202比第三摄像机5203更远离刚性体501时，第二摄像机5202进一步从刚性体501延伸出来，第二摄像机5202比第三摄像机5203从刚性体501的第二主表面5402延伸至少2mm且不超过10mm，或延伸至少3mm且不超过9mm，或延伸至少4mm且不超过8mm。
正如图4中示意性示出的，每个摄像机520具有由其光学器件(例如它的各自的宽角透镜530)限制的视角α，第二摄像机5202优选地具有至少180°的视角α2。与第二摄像机5202和第三摄像机5203相关联的光电探测器平面P2、P3的期望结果不是共面的，与第三摄像机5203相比，第二摄像机5202进一步从刚性体501的第二主表面5402延伸出来，第三摄像机5203和它的广角透镜5303是位于第三摄像机5203和它的广角透镜5303之外，(至少)第二摄像机5202的视角α2的180°。在图4中，可以看到标记AOV2(表示第二摄像机5202的视角α2的限制)的虚线在第三摄像机5203的广角透镜5303之上穿过。在另一主表面5401上，第一摄像机5201还具有至少180°的视角α1，并且对应的AOV1线很好地远离显示屏510和第一主表面5401的任何其他特征而穿过。最终效果是：采用第一和第二摄像机5202、5202获得的全景图像获取的全景图像可以无需捕获成像装置500的任何外部部分而产生，正如在本段中描述的每个示例。
在这些实施例中，成像装置500可以尤其提供以下图像捕获模式：(i)仅使用第一摄像机5201和第二摄像机5202来捕获图像以用于创建(拼接)360°全景图像；(ii)仅使用第二和第三摄像机5202、5203来捕获图像以用于创建180°3D立体图像；以及(iii)使用所有三个摄像机5201、5202、5203，用于获取图像以用于创建同步全景和立体图像，其中，有第一和第二摄像机5201、5202获取的图像可用于创建全景图像，第二和第三摄像机5202、5203获取的图像可同时用于创建立体图像。该图像捕获模式可以是用户选择的，采用显示屏510(如果触摸屏)和/
或显示控制接口515来选择。
以下段落将讨论适用于传递同步全景和立体视频流的系统和方法，采用所有三个摄像机5201、5202、5203。
现在参考图5A，框图示出了用于传递同步的实时全景和立体视频流的系统100的示例。图5A所示的系统100包括成像装置500，它包括三个摄像装置5201、5202、5203。成像装置500优选地可操作以使用摄像装置5201、5202、5203来获取三个相应的重叠的实时视频图像1111、1112、1113。系统100还包括通信电路157，除了其他以外，被配置为用于将重叠的视频图像1111、1112、1113上载到远程服务器170，采用通信信道201，它类似于本文中公开的所有其他通信信道，能引入有线和无线通信技术的任何组合，并且优选地被配置为以由成像装置5201、5202、5203能用的分辨率来传输视频图像，以及以维持基本上直播和实时传输所必需的吞吐量速度来传输。通信电路157可以被集成到成像装置500中，或者当在本文中使用术语“服务器”时，它是与术语“一个或多个服务器”、“一个或多个远程服务器”和“远程服务器”同义，并且我们注意到，在多个服务器或多个处理器之间的负载和功能的特定分布与本发明不相关。
根据这些实施例，系统100还可以包括：驻留在云199中的一个或多个远程服务器170上的多个模块——用于将重叠的实时视频图像1111、1112、1113拼接在一起的拼接模块175，这些图像由成像装置500传递到服务器170；以及立体图像合成模块176，用于从重叠的直播视频图像1111、1112、1113合成3D立体图像。与服务器170相连接，存储介质140(例如，非暂时性计算机可读存储介质)能被驻留在云199中。
如图5A所示，拼接模块175可以被操作以传输(即下载)从重叠的直播视频图像1111、1112、1113中拼接的全景视频图像到客户端浏览设备190的多个设备195，作为全景视频流180，采用通信信道202来传输。多个195可以包括任何数量N个客户端浏览设备1901……190N，根据服务器170和通信信道202或203的操作能力。立体图像合成模块176可以被操作以发送(即下载)从重叠的直播视频图像1111、1112、1113中合成的3D立体视频图像到相同的客户端浏览设备190的多个设备195，作为直播3D视频流181，采用通信信道203来传输。重要的是，要注意，在图5A所示的系统中实施的整个过程包括但不限于获取多个重叠实时视频图像1111、1112、1113、将这些重叠实时视频图像1111、1112、1113上载到一个或多个远程服务器170，采用各自的拼接模块175和立体图像合成模块176，以便从中生成各自的全景和立体图像，并将所述图像作为实时全景视频流180和实时3D立体视频流181传递到客户端浏览设备190的多个设备195，从而在处理时间上不延迟地进行，以致实时地传递实时视频流180、181，也就是，在“直播”和“实时”传输的行业中可接受的延迟时间量内进行。对于本领域技术人员来说，应当显而易见的是，并非在图5A中示出的所有组件都是系统100的正确操作所必需的，本文中公开的成像装置500中的任何成像装置也适合于在系统100中使用。
现在参考图5B，用于传递同步的实时视频流的系统100的第二个实施例是以框图显示出来。图5B所示的系统100具有与先前关于图5A所讨论的系统100的相似性，以及多个不同之处：
在图5B中示出的示例中，拼接模块175和立体图像合成模块176是驻留在成像装置500内而不驻留在一个或多个服务器170处的云中，正如在图5A的示例中的情况；
所述成像装置500的通信电路157被配置为将已处理的(预拼接/预合成的)视频图像作为直播流(也就是，“拼接的”实时全景视频流180和“合成的”3D立体视频流181)上传到一个或多个服务器170。
在一个或多个服务器170处的传递模块178被配置成传递各自的实时视频流180、181到客户端浏览设备190的多个设备195。虽然作为系统100的一个组件没有在图中示出，但在一些实施例中，传递模块178也可以是系统100的组件。
对于本领域技术人员应当显而易见的是，并非在图5A和图5B中示出的所有组件都是系统100的正确操作所必需的，图5A和图5B中也没有显示用于这样的系统100的每个可能的组件和接口。还应当显而易见的是，这两个图的某些方面可以被组合——正如在一个非限制性示例中，其可以是各自的拼接模块175和立体图像合成模块176中的一个特定模块，它可以被包括在成像装置500中，并且这两个模块中的另一个模块会驻留在云199中，即在一个或多个远程服务器170处。
正如在本领域中已知的，由具有诸如鱼眼透镜等的超广角透镜的成像装置获取的图像，在进一步处理成诸如全景图像或立体图像的复杂图像之前(或者甚至在被视为单工图像之前)，通常进行去扭曲，以去除透镜的失真效应。去扭曲模块可以被包括作为用于传递同步的实时全景视频流180和立体视频流181的系统100的一部分，或者以其他方式可以可供系统的组件使用。去扭曲模块177可驻留在根据特定实施例所述的各种不同位置中的任一个位置中。
现在参考图6，该图呈现了用于将全景和三维立体图像的同时实时视频流传递到多个客户端的方法的流程图。该方法包括四个步骤，如下所述：
步骤S01，使用包括三个成像装置520的成像装置500获取场景的对应的三个同时实时视频图像111。本文中所公开的成像装置500中的任一个装置将适合于执行所述方法。
步骤S02，使用成像装置500的通信电路157和通信信道201将多个实时视频图像111从成像装置500传递到一个或多个远程服务器170。
步骤S03，采用驻留在一个或多个服务器190处的各自拼接模块175和立体图像合成模块176，从所述多个实时视频图像111中创建实时全景视频图像和实时3D立体视频图像。在实施例中，创建所述实时全景视频图像包括使用由所述第一和第二摄像机5201、5202获取的同时实时视频图像，并且创建所述实时3D立体视频图像包括使用由第二和第三摄像机5202、5203获取的同时实时视频图像。
步骤S04，同时从一个或多个远程服务器170向与其通信的客户端浏览设备190传递所述实时全景视频图像和所述实时3D立体视频图像，它们分别作为直播视频流180、181被传递，所述传递使得：(i)实时全景视频流180是被传递到客户端浏览设备190的第一组多个设备191或193，而实时3D立体视频流是被传递到客户端浏览设备190的第二组多个设备192或194。在一些实施例中，这两组多个设备191、192不重叠，而在一些实施例中，这两组多个设备193、194重叠，使得在重叠中的一组客户端浏览设备190具有传递到它们的两种实时视频流。这些实时视频流是彼此同步的，以实现它们之间的平滑或无缝切换(转换)。
在一些实施例中，不是所述方法的所有步骤都被执行。
现在参考图7，该图呈现了用于将全景和3D立体图像的同时实时视频流传递到多个客户端的另一种方法的流程图。该方法包括四个步骤，如下所述：
步骤S11，使用包括三个成像装置520的成像装置500获取场景的对应的三个实时视频图像111。本文中所公开的成像装置500中的任一个装置将适合于执行所述方法。
步骤S12，采用驻留在成像装置500处的各自的拼接模块175和立体图像合成模块176，从所述多个实时视频图像111中创建实时全景视频图像和实时3D立体视频图像。在实施例中，创建所述实时全景视频图像包括使用由所述第一和第二摄像机5201、5202获取的同时实时视频图像，并且创建所述实时3D立体视频图像包括使用由第二和第三摄像机5202、5203获取的同时实时视频图像。
步骤S13，使用成像装置500的通信电路157和通信信道201将实时全景视频图像和实时3D立体视频图像从成像装置500传递到一个或多个远程服务器170。
步骤S14，同时从一个或多个远程服务器170向与其通信的客户端浏览设备190传递所述实时全景视频图像和所述实时3D立体视频图像，它们分别作为直播视频流180、181被传递，所述传递使得：(i)实时全景视频流180是被传递到客户端浏览设备190的第一组多个设备191或193，而实时3D立体视频流是被传递到客户端浏览设备190的第二组多个设备192或194。在一些实施例中，这两组多个设备191、192不重叠，而在一些实施例中，这两组多个设备193、194重叠，使得在重叠中的一组客户端浏览设备190具有传递到它们的两种实时视频流。这些实时视频流是彼此同步的，以实现它们之间的平滑或无缝切换(转换)。
在一些实施例中，不不是所述方法的所有步骤都被执行。来自多个方法的步骤可以被组合成为合成的方法。
在一些实施例中，任一方法还可以包括存储和检索步骤，其中，上传的视频图像111或上传的拼接和合成的全景和立体图像是分别存储用于后续处理，例如，由客户按需检索获得。
本发明已经通过具体实施方式的详细说明来进行阐述，这些具体实施方式是通过实施例的方式来提供，而且它们不应视为对发明的保护范围的限制。所描述的实施例包括不同的特征，并非在本发明的所有实施例中都需要这些特征。本发明的一些实施例仅利用这些特征中的一些特征或可能的组合。本发明的多种不同实施例已经描述，本发明的这些具体实施例包括在所描述的具体实施方式中描述的特征的不同组合，都将出现在本发明所属领域的技术人员中。
在本说明书和权利要求书中，每个动词“包括”、“包含”和“具有”及它们的结合，都被用于指示对象或动词的对象，但它们不一定是动词的对象或对象的成员、组件、元件或部分的完整列表。除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数参考。例如，术语“标记”或“至少一个标记”可以包括多个标记。

Claims (10)

1.一种成像装置(500)，用于获取多个同时视频图像以产生180°立体和360°全景视频流，所述成像装置包括：
a.刚性体(501)，包括第一主表面(5401)和第二主表面(5402)；
b.第一摄像机(5201)、第二摄像机(5202)和第三摄像机(5203)，固定地安装在所述刚性体(501)，每个摄像机(5201、5202、5203)包括各自的超广角镜头(5301、5302、5303)，并限定各自的光轴(4011、4012、4013)，其中：
i.所述第一摄像机(5201)是被这样设置以致它的镜头(5301)从所述第一主表面(5401)延伸出来，且它的光轴(4011)限定第一方向；
ii.所述第二摄像机(5202)是被这样设置以致它的镜头(5302)从所述第二主表面(5402)延伸出来，且它的光轴(4012)限定第二方向，所述第二方向与所述第一方向相反，或者相反度不超过5度；以及
iii.所述第三摄像机(5203)是被这样设置以致它的镜头(5303)从所述第二主表面(5402)延伸出来，且它的光轴(4013)限定第三方向，所述第三方向与所述第二方向平行，或者平行度在10度以内；
c.视频显示模块，其包括安装在所述第一主表面(5401)上的显示屏(510)，所述显示屏(510)可操作地显示和/或播放180°或360°图像，响应于通过所述显示屏(510)和/或通过显示控制接口(515)所接收的输入；以及
d.机械支架接口(550)，被安装在所述刚性体(501)的第一次表面(545)上，被设置为比所述第三摄像机(5203)更接近于所述第一摄像机(5201)和第二摄像机(5202)中的每个摄像机。
2.根据权利要求1所述的成像装置(500)，其特征在于：所述机械支架接口(550)的在所述第一次表面(545)上的大部分覆盖区落入所述第一摄像机(5201)和第二摄像机(5202)在所述第一次表面(545)上的正投影的边界内。
3.根据权利要求1或2所述的成像装置(500)，其特征在于：所述机械支架接口(550)的在所述第一次表面(545)上的所有覆盖区落入所述第一摄像机(5201)和第二摄像机(5202)在所述第一次表面(545)上的正投影的边界内。
4.根据权利要求1或2所述的成像装置(500)，其特征在于：所述机械支架接口(550)的在所述第一次表面(545)上的覆盖区是在两个正交轴上与所述第一摄像机(5201)和第二摄像机(5202)在所述第一次表面(545)上的正投影的中线中心对齐的。
5.根据权利要求1或2所述的成像装置(500)，其特征在于：还包括在所述第一主表面(5401)上的第一电子状态指示器(5161)以及在所述第二主表面(5402)上的第二电子状态指示器(5162)。
6.根据权利要求1或2所述的成像装置(500)，其特征在于：所述第二摄像机(5202)的光轴(4012)限定第二方向，所述第二方向与所述第一方向相反，或者相反度不超过1度。
7.根据权利要求1或2所述的成像装置(500)，其特征在于：所述第三摄像机(5203)的光轴(4013)限定第三方向，所述第三方向与所述第二方向平行，或者平行度在5度以内。
8.根据权利要求7所述的成像装置(500)，其特征在于：所述第三摄像机(5203)的光轴(4013)限定第三方向，所述第三方向与所述第二方向平行，或者平行度在1度以内。
9.根据权利要求1或2所述的成像装置(500)，其特征在于：被配置为以第一模式、第二模式或第三模式获取多个同时视频图像；在第一模式中，第一摄像机(5201)和第二摄像机(5202)获取同时的视频图像，用于拼合为360°全景视频图像；在第二模式中，第二摄像机(5202)和第三摄像机(5203)获取同时的视频图像，用于合成180°立体视频图像；在第三模式中，第一摄像机(5201)、第二摄像机(5202)和第三摄像机(5203)获取同时的视频图像，用于产生180°立体和360°全景视频图像；所述装置是被设置为响应于通过所述显示屏(510)和/或通过显示-控制接口(515)所接收的输入。
10.根据权利要求1或2所述的成像装置(500)，其特征在于：还包括第一次表面(545)和第二次表面(546)，第二次表面相对于第一次表面，包括凹的、有纹理的手指握把区域(547)，该区域在两个垂直方向的其中一个方向上延伸穿过大部分的所述第二次表面(546)。
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