CN213094369U - 一种带有防抖镜头组的球形三维成像系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有防抖镜头组的球形三维成像系统，属于电子设备应用技术，所述系统包括球体、至少三个等距均匀分布于球体表面的镜头组、用于接收镜头组光信号的图像传感器，以及数据处理单元；每一所述镜头组均配置有惯性检测器以及转动件，所述惯性检测器检测和记录镜头组的角度偏差，并根据角度偏差向转动件发送转动指令；提供了一种精度较高，同时结构相对不会太复杂的单镜头防抖的镜头组设计，保证在同时刻各个镜头的成像稳定清晰。

Description

一种带有防抖镜头组的球形三维成像系统

技术领域

本实用新型涉及电子设备应用技术，尤其涉及一种带有防抖镜头组的球形三维成像系统。

背景技术

目前，随着摄影设备的小型化和制作工艺和精度越来越高，多组空间上360度均匀分布的摄像头构成的球体摄像设备，所有的摄像镜头焦点聚焦于球体载体的同一球心的设计在理论上和制造能力上已经具备；再加上当前数字图像处理技术在空间域和频率域已经比较成熟，特别对于多组镜头形成图像拼合矫正技术的研究应用的日趋准确。

现有授权公告号为CN209964215U的实用新型专利提供了一种CN209964215U的球形三维全景成像系统，运用成像镜头组的形式进行同球心拍摄的设计。

由于该设备是使用多组镜头同时刻进行拍摄，所以对于各个镜头组均要求更高的稳定性，因此，亟待一种精度较高，同时结构相对不会太复杂的单镜头防抖的镜头组设计，保证在同时刻各个镜头的成像稳定清晰。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种带有防抖镜头组的球形三维成像系统，以解决上述的技术问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种带有防抖镜头组的球形三维成像系统，所述系统包括球体、至少三个等距均匀分布于球体表面的镜头组、用于接收镜头组光信号的图像传感器，以及数据处理单元；

每一所述镜头组均配置有惯性检测器以及转动件，所述惯性检测器检测和记录镜头组的角度偏差，并根据角度偏差向转动件发送转动指令。

通过采用上述技术方案，多个镜头组均匀装嵌到球体设备表面上，保证各个相邻光学镜头组球体表面的透镜圆心点连线组成球体内最大的等边形或者等边体，利用共同拍摄用的快门控制传感器，保证能在同一时刻进行拍摄采集光信号；利用惯性检测器，记录镜头组触发快门时的原始空间位置和角度，并控制转动件带动镜头组转动，进而对整个镜头组的抖动进行相应的角度补偿，以保证同时刻多镜头拍摄成像的镜头稳定性，制作一组清晰的全景照片。

作为优选，每一所述镜头组配置的转动件包括X轴转动件和Z轴转动件。

通过采用上述技术方案，通过X轴转动件和Z轴转动件分别用于调整镜头组在X轴和Z轴方位所产生的角度偏移。

作为优选，每一组镜头组均配置有外框架和内框架，所述外框架与内框架之间存在补偿空间。

通过采用上述技术方案，外框架和内框架提供一个可同时调整镜头组X轴和Z轴方向的位移和角度偏移的补偿空间，在该补偿空间中，转动件可微旋转镜头组。

作为优选，所述外框架通过Z轴转动件与内框架连接，所述内框架通过X轴转动件与镜头组连接。

作为优选，所述惯性检测器检测和记录镜头组在X轴和Z轴的角度偏差，并根据X轴角度偏差向X轴转动件发送X轴转动指令，同时根据Z轴角度偏差向Z轴转动件发送Z轴转动指令。

通过采用上述技术方案，惯性检测器检测镜头组的角度偏移量，并将该偏移量分解为X轴偏移量和Z轴偏移量。根据X轴偏移量向X轴转动件发送X轴转动指令，带动镜头组绕X轴转动，以达到镜头组上下角度的角度补偿；根据Z轴偏移量向Z轴转动件发送Z轴转动指令，带动内框架和镜头组同时绕Z轴转动，以达到镜头组左右角度的角度补偿。

作为优选，所述转动件包括转轴以及控制转轴转动的压电马达。

通过采用上述技术方案，惯性检测器检测角度偏移量，并发送指令给压电马达，以驱动转轴转动，带动内框架或镜头组旋转。

作为优选，所述惯性检测器包括微机械陀螺仪传感器和微机械陀螺仪加速器。

作为优选，每一所述镜头组均具有实焦点和成像面，每一所述镜头组的实焦点均汇集于球体的球心处，所述镜头组采集其所负责的区域内的场景。

作为优选，所述图像传感器与镜头组一一对应，且位于其对应的镜头组的成像面处，用于接收光信号，并将光信号转化为电信号后输出至数据处理单元，拼合形成三维立体场景。

通过采用上述技术方案，使不同镜头组之间的定焦成像误差降至极低，确保不同图像传感器所采集的光信号的一致性，保留原始影像信息的真实性，使该类型的影像信息可以作为有效的诉讼证据使用。

作为优选，所述系统还包括储存模块和电源模块；所述储存模块与数据处理单元电连接，接收并储存由数据处理单元输出的三维立体场景；所述电源模块与镜头组、数据处理单元及储存模块连接，用于为镜头组、数据处理单元及储存模块供电。

通过采用上述技术方案，储存模块能够储存三维立体场景，以供使用者随时取用；电源模块可为整个系统进行供电。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的所有镜头组同时刻同一位置采集空间图像信息，不存在位移拍摄和延时拍摄的情况，所有镜头组采集到图像集合都是具有线性统一的时间和空间属性；

2、利用惯性检测器和转动件调整镜头组在X轴和Z轴的角度偏移，避免由于拍摄时的微小抖动产生的影响，保障了整体的拍摄成像效果，保证了多镜头组能在同一时间内拍摄出清晰且高质量的相片；

3、具有体积小、矫正反应快，控制精准，功耗小的特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的立体剖视图；

图3为本实用新型中单个镜头组的结构示意图；

图4为图3另一视角的结构示意图。

图中各附图标记说明如下：

1、球体；2、镜头组；3、数据处理单元；4、储存模块；5、电源模块；6、惯性检测器；7、X轴转动件；8、Z轴转动件；9、外框架；10、内框架。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。

一种带有防抖镜头组的球形三维成像系统，如图1所示，系统包括球体1、至少三个等距均匀分布于球体1表面的镜头组2、用于接收镜头组2光信号的图像传感器，以及数据处理单元3。

每一镜头组2均具有实焦点和成像面，每一镜头组2的实焦点均汇集于球体1的球心处，镜头组2采集其所负责的区域内的场景。

图像传感器与镜头组2一一对应，且位于其对应的镜头组2的成像面处，用于接收光信号，并将光信号转化为电信号后输出至数据处理单元3，拼合形成三维立体场景。

使不同镜头组2之间的定焦成像误差降至极低，确保不同图像传感器所采集的光信号的一致性，保留原始影像信息的真实性，使该类型的影像信息可以作为有效的诉讼证据使用。

系统还包括储存模块4和电源模块5；储存模块4与数据处理单元3电连接，接收并储存由数据处理单元3输出的三维立体场景；电源模块5与镜头组2、数据处理单元3及储存模块4连接，用于为镜头组2、数据处理单元3及储存模块4供电。

储存模块4能够储存三维立体场景，以供使用者随时取用；电源模块5可为整个系统进行供电。

为解决各个镜头组2在抖动状态下无法清晰成像的问题，本实用新型进一步如下设置。

每一镜头组2均配置有惯性检测器6以及转动件，惯性检测器6检测和记录镜头组2的角度偏差，并根据角度偏差向转动件发送转动指令。

多个镜头组2均匀装嵌到球体1设备表面上，保证各个相邻光学镜头组2球体1表面的透镜圆心点连线组成球体1内最大的等边形或者等边体，利用共同拍摄用的快门控制传感器，保证能在同一时刻进行拍摄采集光信号；利用惯性检测器6，记录镜头组2触发快门时的原始空间位置和角度，并控制转动件带动镜头组2转动，进而对整个镜头组2的抖动进行相应的角度补偿，以保证同时刻多镜头拍摄成像的镜头稳定性，制作一组清晰的全景照片。

每一镜头组2配置的转动件包括X轴转动件7和Z轴转动件8；通过X轴转动件7和Z轴转动件8分别用于调整镜头组2在X轴和Z轴方位所产生的角度偏移。

每一组镜头组2均配置有外框架9和内框架10，外框架9与内框架10之间存在补偿空间；外框架9和内框架10提供一个可同时调整镜头组2X轴和Z轴方向的位移和角度偏移的补偿空间，在该补偿空间中，转动件可微旋转镜头组2。

外框架9通过Z轴转动件8与内框架10连接，内框架10通过X轴转动件7与镜头组2连接。

惯性检测器6检测和记录镜头组2在X轴和Z轴的角度偏差，并根据X轴角度偏差向X轴转动件7发送X轴转动指令，同时根据Z轴角度偏差向Z轴转动件8发送Z轴转动指令。

惯性检测器6检测镜头组2的角度偏移量，并将该偏移量分解为X轴偏移量和Z轴偏移量。根据X轴偏移量向X轴转动件7发送X轴转动指令，带动镜头组2绕X轴转动，以达到镜头组2上下角度的角度补偿；根据Z轴偏移量向Z轴转动件8发送Z轴转动指令，带动内框架10和镜头组2同时绕Z轴转动，以达到镜头组2左右角度的角度补偿。

转动件包括转轴以及控制转轴转动的压电马达。

惯性检测器6检测角度偏移量，并发送指令给压电马达，以驱动转轴转动，带动内框架10或镜头组2旋转。

综上所述，本实用新型的要点有三：

一、均匀分布在硬件球体1上的所有镜头组2的法线方向均指向球心，都是缘着载体球型结构的半径方向的；另一个是所有镜头的工艺光学偏差率降到最低，也就是光学镜头的焦距都约等于载体球型结构的半径大小；

二、球体1结构的每个镜头组2的惯性检测器6和用于反馈调节的转动件采用内外框架9设计，惯性检测器6会记录镜头组2的在快门信号触发时候的原始的空间位置和角度，同时利用驱动转动件，通过外圈连接框架和内连接框架的转动调节来对整个镜头组2的在快门时间内的抖动进行高灵敏度地的角度补偿，以保证在镜头开放快门采集光信息拍摄的时间内一直处于快门触发原始时候的稳定位置和角度，达到球体1照相机整体成像的高清晰度和高稳定度；

三、由本实用新型拍摄延伸的全景显示系统可以完成空间像素操作，比如空间两点测距，面的计算，空间体的计算等。以及关于这些采集数据的数字图像处理技术所形成的应用：通过运动矢量算法追踪计算空间物体的运动的亚像素级的像素运动矢量；通过空间像素位移方程对多帧采集到空间像素集合(使用本延伸系统同一位置采集到不同时刻的数据)进行空间对齐，使不同时刻采集到的空间像素集合在同一世界坐标系下在空间上对齐重合；使用空间小波变换图像融合算法对不同帧的空间像素集合进行融合，生成更加均匀采样的高分辨率空间像素集等实际产出应用。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种带有防抖镜头组的球形三维成像系统，其特征在于，所述系统包括球体(1)、至少三个等距均匀分布于球体(1)表面的镜头组(2)、用于接收镜头组(2)光信号的图像传感器，以及数据处理单元(3)；

每一所述镜头组(2)均配置有惯性检测器(6)以及转动件，所述惯性检测器(6)检测和记录镜头组(2)的角度偏差，并根据角度偏差向转动件发送转动指令。

2.根据权利要求1所述的带有防抖镜头组的球形三维成像系统，其特征在于，每一所述镜头组(2)配置的转动件包括X轴转动件(7)和Z轴转动件(8)。

3.根据权利要求2所述的带有防抖镜头组的球形三维成像系统，其特征在于，每一组镜头组(2)均配置有外框架(9)和内框架(10)，所述外框架(9)与内框架(10)之间存在补偿空间。

4.根据权利要求3所述的带有防抖镜头组的球形三维成像系统，其特征在于，所述外框架(9)通过Z轴转动件(8)与内框架(10)连接，所述内框架(10)通过X轴转动件(7)与镜头组(2)连接。

5.根据权利要求2所述的带有防抖镜头组的球形三维成像系统，其特征在于，所述惯性检测器(6)检测和记录镜头组(2)在X轴和Z轴的角度偏差，并根据X轴角度偏差向X轴转动件(7)发送X轴转动指令，同时根据Z轴角度偏差向Z轴转动件(8)发送Z轴转动指令。

6.根据权利要求2所述的带有防抖镜头组的球形三维成像系统，其特征在于，所述转动件包括转轴以及控制转轴转动的压电马达。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的带有防抖镜头组的球形三维成像系统，其特征在于，所述惯性检测器(6)包括微机械陀螺仪传感器和微机械陀螺仪加速器。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的带有防抖镜头组的球形三维成像系统，其特征在于，每一所述镜头组(2)均具有实焦点和成像面，每一所述镜头组(2)的实焦点均汇集于球体(1)的球心处，所述镜头组(2)采集其所负责的区域内的场景。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的带有防抖镜头组的球形三维成像系统，其特征在于，所述图像传感器与镜头组(2)一一对应，且位于其对应的镜头组(2)的成像面处，用于接收光信号，并将光信号转化为电信号后输出至数据处理单元(3)，拼合形成三维立体场景。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的带有防抖镜头组的球形三维成像系统，其特征在于，所述系统还包括储存模块(4)和电源模块(5)；所述储存模块(4)与数据处理单元(3)电连接，接收并储存由数据处理单元(3)输出的三维立体场景；所述电源模块(5)与镜头组(2)、数据处理单元(3)及储存模块(4)连接，用于为镜头组(2)、数据处理单元(3)及储存模块(4)供电。

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