ITMC20090211A1 - METHOD AND DEVICE FOR THE ACQUISITION OF IMAGES. - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo: accompanying a patent application for an industrial invention entitled:
“METODO E DISPOSITIVO PER L'ACQUISIZIONE DI IMMAGINI”. "METHOD AND DEVICE FOR THE ACQUISITION OF IMAGES".
TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION
La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo per l'acquisizione di immagini di un oggetto secondo diverse angolazioni secondo il preambolo della prima rivendicazione. Ulteriori oggetti della presente invenzione sono due metodi per l'acquisizione di immagini secondo il preambolo delle allegate rivendicazioni indipendenti 10 e 16. The present invention relates to a device for acquiring images of an object according to different angles according to the preamble of the first claim. Further objects of the present invention are two methods for acquiring images according to the preamble of the attached independent claims 10 and 16.
È noto, allo stato dell'arte, acquisire immagini di un oggetto mediante diverse tecniche, e negli ultimi anni, con l'avvento degli elaboratori elettronici, si è fatta sempre più frequente la tecnica che prevede una acquisizione preliminare di una immagine da parte di un mezzo di ripresa (ad esempio una fotocamera, una videocamera o simili) ed una successiva elaborazione delle immagini da parte di un elaboratore elettronico. It is known, in the state of the art, to acquire images of an object using different techniques, and in recent years, with the advent of electronic computers, the technique that provides for a preliminary acquisition of an image by a recording means (for example a camera, a video camera or the like) and a subsequent processing of the images by an electronic processor.
A tal fine le immagini acquisite dal mezzo di ripresa sono inviate all'elaboratore elettronico sotto forma di dati, che vengono poi manipolati da quest'ultimo per ottenere un'immagine avente le caratteristiche desiderate. To this end, the images acquired by the recording means are sent to the computer in the form of data, which are then manipulated by the latter to obtain an image having the desired characteristics.
Una tecnica particolare che si è diffusa negli ultimi anni prevede di riprendere immagini di un oggetto sotto diverse angolazioni; questa tecnica prevede che l'oggetto di cui si vuole acquisire l'immagine venga posto su di un piatto rotante che ruota attorno ad un asse verticale in un verso definito (ad esempio orario o antiorario): il mezzo di ripresa è fisso rispetto al piatto rotante ed acquisisce immagini in corrispondenza di preferiti angoli di rotazione del piatto, così che si possano riprendere immagini dell'oggetto in corrispondenza di diverse angolazioni; in sostanza mentre l'oggetto ruota attorno ad un asse (quello verticale) ne vengono acquisite le diverse immagini. A particular technique that has spread in recent years involves taking pictures of an object from different angles; this technique requires that the object of which you want to acquire the image is placed on a rotating plate that rotates around a vertical axis in a defined direction (for example clockwise or counterclockwise): the camera is fixed with respect to the plate rotating and acquires images at preferred angles of rotation of the plate, so that images of the object can be taken at different angles; in essence, while the object rotates around an axis (the vertical one) the various images are acquired.
Ovviamente il punto di vista da cui vengono acquisite le immagini dipende, in questo caso, dal posizionamento verticale del mezzo di ripresa rispetto al piatto: infatti è intuitivo che, ad esempio, se quest'ultimo è posto sullo stesso piano orizzontale su cui giace il piatto, non si potranno acquisire immagini dall'alto dell'oggetto. Obviously the point of view from which the images are acquired depends, in this case, on the vertical positioning of the camera with respect to the plate: in fact it is intuitive that, for example, if the latter is placed on the same horizontal plane on which the flat, you will not be able to capture images from the top of the object.
Nel caso in cui sia necessario effettuare delle riprese dell'oggetto anche secondo un diverso angolo verticale, è previsto di far ruotare l'oggetto secondo due assi (ad esempio verticale ed orizzontale) così che il mezzo di ripresa, fisso, possa riprenderlo dalle varie angolazioni. In the event that it is necessary to shoot the object also according to a different vertical angle, it is foreseen to rotate the object according to two axes (for example vertical and horizontal) so that the camera, fixed, can take it from the various angles.
Predisporre la rotazione dell'oggetto secondo due assi diversi implica tuttavia la realizzazione di un dispositivo atto allo scopo che è normalmente molto ingombrante e meccanicamente complesso; inoltre tale dispositivo risulta costoso, delicato e di difficile trasportabilità. Arranging the rotation of the object according to two different axes, however, implies the realization of a device suitable for the purpose which is normally very bulky and mechanically complex; furthermore, this device is expensive, delicate and difficult to transport.
Nel corso del tempo si è poi sviluppata la necessità di acquisire immagini in stereoscopia dell'oggetto, ovvero immagini che possono essere visualizzate fornendo all'utente una immagine tridimensionale dell'oggetto ripreso: queste immagini in stereoscopia vengono visualizzate su un monitor o un televisore e l'utente indossa speciali occhiali (noti in sé e già disponibili sul mercato), così da percepire la profondità, e ottenere l'impressione di trovarsi realmente davanti all’oggetto fotografato o ad una sua rappresentazione tridimensionale. Le tecniche note per la visualizzazione di immagini stereoscopiche sono diverse (anaglifi, immagini a luce polarizzata, sincronizzazione con occhiali LCD, ed altro ancora), ma non ci si sofferma oltre su di esse (in quanto note in sé), basti considerare che le diverse tecniche prevedono sostanzialmente tutte l'utilizzo di almeno due distinti mezzi di ripresa (da qui il nome di immagini “in stereoscopia”), necessari per rilevare ognuna una delle due immagini dello stesso oggetto, in particolare una immagine destra ed una sinistra, che sono idealmente associate rispettivamente all’occhio destro e sinistro, dell’utente. Over time, the need has developed to acquire stereoscopic images of the object, i.e. images that can be viewed by providing the user with a three-dimensional image of the object being imaged: these stereoscopic images are displayed on a monitor or television and the user wears special glasses (known in themselves and already available on the market), so as to perceive the depth, and obtain the impression of actually being in front of the photographed object or a three-dimensional representation of it. The known techniques for viewing stereoscopic images are different (anaglyph, polarized light images, synchronization with LCD glasses, and more), but we do not dwell further on them (as they are known in themselves), just consider that the different techniques basically all involve the use of at least two distinct means of recording (hence the name of "stereoscopic" images), necessary to each detect one of the two images of the same object, in particular a right and a left image, which they are ideally associated with the user's right and left eye, respectively.
L' utilizzo di due mezzi di ripresa comporta un costo relativamente elevato delle attrezzature necessarie per acquisire tali immagini stereoscopiche e la necessità di porli in posizione corretta tra loro, al fine di acquisire le immagini come se fossero viste dall'occhio destro e da quello sinistro dell'utente che guarda l'oggetto. The use of two shooting means involves a relatively high cost of the equipment necessary to acquire these stereoscopic images and the need to place them in the correct position between them, in order to acquire the images as if they were seen by the right and left eye. of the user looking at the object.
Scopo della presente invenzione è ovviare ai suddetti inconvenienti delle soluzioni note allo stato dell'arte. The object of the present invention is to obviate the aforementioned drawbacks of the solutions known to the state of the art.
Un primo oggetto della presente invenzione è un dispositivo per l'acquisizione di immagini di un oggetto secondo una molteplicità di angolazioni, del tipo comprendente almeno un piano di appoggio rotante attorno ad un asse verticale su cui viene posizionato detto oggetto ed almeno un mezzo di ripresa, preferibilmente una fotocamera o una videocamera, in cui il mezzo di ripresa è spostabile su di un piano ortogonale al detto piano rotante. A first object of the present invention is a device for acquiring images of an object according to a multiplicity of angles, of the type comprising at least one support plane rotating around a vertical axis on which said object is positioned and at least one shooting means , preferably a camera or a video camera, in which the recording means can be displaced on a plane orthogonal to said rotating plane.
Un secondo oggetto della presente invenzione è un metodo per l'acquisizione di immagini, secondo diverse angolazioni, di un oggetto, mediante almeno un mezzo di ripresa, che prevede , da un lato, di impartire a detto oggetto un primo spostamento e, dall’altro, di impartire a detto mezzo di ripresa un secondo spostamento. A second object of the present invention is a method for acquiring images, according to different angles, of an object, by means of at least one shooting means, which provides, on the one hand, to impart a first displacement to said object and, from other, to impart a second displacement to said shooting means.
Un terzo oggetto della presente invenzione è un metodo per l'acquisizione di immagini in stereoscopia di un oggetto in cui è previsto di acquisire almeno una prima ed una seconda immagine di detto oggetto nonché di spostare alternativamente o il mezzo di ripresa o l'oggetto tra l'acquisizione della prima e della seconda immagine. A third object of the present invention is a method for acquiring stereoscopic images of an object in which it is envisaged to acquire at least a first and a second image of said object as well as to alternately move either the camera or the object between the acquisition of the first and second images.
L'idea alla base della presente invenzione è quella di acquisire le immagini dell'oggetto secondo diverse angolazioni mediante un movimento combinato sia dell'oggetto che del mezzo di ripresa (sia esso una fotocamera, una videocamera o simili). In questo modo, come si vedrà, si possono vantaggiosamente ridurre gli ingombri del dispositivo e conseguentemente ridurne anche i costi e renderlo facilmente trasportabile. The idea behind the present invention is to acquire the images of the object according to different angles by means of a combined movement of both the object and the recording means (be it a camera, a video camera or the like). In this way, as will be seen, it is possible to advantageously reduce the overall dimensions of the device and consequently also reduce its costs and make it easily transportable.
La presente invenzione risulterà più chiara da un suo esempio di realizzazione fornito nei disegni allegati, in cui: The present invention will become clearer from an embodiment thereof provided in the attached drawings, in which:
la fig. 1 illustra una vista in prospettiva di un dispositivo per l'acquisizione di immagini secondo la presente invenzione; la fig. 2 illustra una vista laterale del dispositivo di fig. 1; la fig. 3 illustra diversi momenti dell'acquisizione di immagini di un oggetto secondo la presente invenzione; fig. 1 illustrates a perspective view of an image acquisition device according to the present invention; fig. 2 shows a side view of the device of fig. 1; fig. 3 illustrates different moments of the acquisition of images of an object according to the present invention;
le figg. 4 e 5 illustrano due dettagli del dispositivo di fig. 1; la fig. 6 illustra l'acquisizione di immagini in stereoscopia secondo la tecnica nota; figs. 4 and 5 show two details of the device of fig. 1; fig. 6 illustrates the acquisition of images in stereoscopy according to the known technique;
la fig. 7 illustra l'acquisizione di immagini in stereoscopia secondo la presente invenzione; fig. 7 illustrates the acquisition of stereoscopic images according to the present invention;
la fig. 8 illustra una variante del metodo di acquisizione di immagini in stereoscopia secondo la presente invenzione; le fig. 9A-9B illustrano due immagini in stereoscopia acquisite secondo la tecnica nota; fig. 8 illustrates a variant of the stereoscopic image acquisition method according to the present invention; figs. 9A-9B show two stereoscopic images acquired according to the known technique;
le fig. 9c-9D illustrano due immagini in stereoscopia acquisite secondo la presente invenzione; figs. 9c-9D illustrate two stereoscopic images acquired according to the present invention;
la fig. 10 illustra un diagramma di flusso del metodo secondo la presente invenzione; fig. 10 illustrates a flow diagram of the method according to the present invention;
la fig. 11 illustra una presentazione delle immagini acquisite secondo la presente invenzione. fig. 11 illustrates a presentation of the images acquired according to the present invention.
Facendo riferimento alle figg. 1 e 2, in essa è mostrato un dispositivo per l'acquisizione di immagini di un oggetto secondo diverse angolazioni in accordo alla presente invenzione. Referring to figs. 1 and 2, it shows a device for acquiring images of an object according to different angles according to the present invention.
Esso comprende un’unità motorizzata di ripresa (2) o acquisizione, che a sua volta comprende un mezzo di ripresa (1), come ad esempio una fotocamera o una videocamera (preferibilmente del tipo digitale) con annesse le relative ottiche. It includes a motorized camera (2) or acquisition unit, which in turn includes a camera (1), such as a camera or video camera (preferably digital) with the related optics attached.
Il dispositivo per l'acquisizione di immagini comprende poi uno o più emettitori di luce (10), un piano (4) di appoggio, preferibilmente motorizzato e rotante attorno ad un asse verticale, sul quale viene posizionato l'oggetto (16) di cui si vogliono riprendere le immagini secondo diverse angolazioni. Il dispositivo comprende poi una guida di movimentazione (3) curva attorno ad un asse orizzontale sulla quale si sposta l'unità motorizzata di ripresa (2) . The device for acquiring images then comprises one or more light emitters (10), a support plane (4), preferably motorized and rotating around a vertical axis, on which the object (16) of which you want to take pictures at different angles. The device then comprises a movement guide (3) curved around a horizontal axis on which the motorized take-up unit (2) moves.
In accordo agli insegnamenti della presente invenzione, infatti, l’unità motorizzata di ripresa (2) si può spostare autonomamente lungo la guida, ad esempio mediante un motore che aziona una ruota dentata in presa su di una cremagliera, come verrà descritto in dettaglio in seguito, così da acquisire immagini dell’oggetto (16) da diverse angolazioni. Ritornando al dispositivo delle figg. 1 e 2 esso comprende poi un supporto (6) della guida (3) al quale quest'ultima è girevolmente associata mediante un perno di fissaggio (7) che le permette la rotazione attorno all'asse orizzontale del perno (7), così da regolare l'asse ottico (8) del mezzo di ripresa (1). Si noti che il perno di fissaggio (7) è smontabile e permette alla guida di essere facilmente rimossa dal suo supporto e sostituita con un’altra avente raggio di curvatura diverso per adattarsi alle diverse esigenze. In accordance with the teachings of the present invention, in fact, the motorized pick-up unit (2) can be moved autonomously along the guide, for example by means of a motor that drives a toothed wheel engaged on a rack, as will be described in detail in followed, so as to acquire images of the object (16) from different angles. Returning to the device of figs. 1 and 2 it then comprises a support (6) of the guide (3) to which the latter is rotatably associated by means of a fixing pin (7) which allows it to rotate around the horizontal axis of the pin (7), so as to adjust the optical axis (8) of the camera (1). Note that the fixing pin (7) is removable and allows the guide to be easily removed from its support and replaced with another with a different radius of curvature to adapt to different needs.
Al fine di permettere una certa facilità di trasporto e di assemblaggio, il piano (4) ed il supporto (6) della guida (3) sono associati entrambi ad una comune base (5). In order to allow a certain ease of transport and assembly, the surface (4) and the support (6) of the guide (3) are both associated with a common base (5).
Si noti inoltre che, vantaggiosamente ai fini della praticità di utilizzo, il supporto (6) a cui è associato il perno è fissato alla base (5) in modo scorrevole, ad esempio esso è provvisto di un foro asolato (non mostrato) in cui scorrono due bulloni avvitati alla base (5), così che, allentando i due bulloni, sia possibile spostare su di un piano orizzontale il supporto (6) e di conseguenza il perno (7), avvicinando o allontanando quindi la guida (3) all’oggetto (16). It should also be noted that, advantageously for the sake of practicality of use, the support (6) to which the pin is associated is fixed to the base (5) in a sliding way, for example it is provided with a slotted hole (not shown) in which two bolts screwed to the base (5) slide, so that, by loosening the two bolts, it is possible to move the support (6) and consequently the pin (7) on a horizontal plane, thus bringing the guide (3) closer or further away. 'object (16).
La combinazione tra un cambio di guida (3) e lo spostamento del supporto (6) consente pertanto diversi possibili posizionamenti dell’unità motorizzata di ripresa (2) a tutto vantaggio della flessibilità di utilizzo del dispositivo. The combination of a guide change (3) and the movement of the support (6) therefore allows different possible positions of the motorized shooting unit (2) to the advantage of the flexibility of use of the device.
Opzionalmente poi il dispositivo comprende anche un pannello di copertura laterale che fa da sfondo per le immagini dell'oggetto e che riflette la luce emessa dagli emettitori di luce (10) (ad esempio delle lampade flash o simili). Optionally, the device also comprises a lateral cover panel which acts as a background for the images of the object and which reflects the light emitted by the light emitters (10) (for example flash lamps or the like).
Come si può apprezzare già sin d'ora il dispositivo così realizzato è compatto e robusto, facilmente trasportabile e presenta un assemblaggio tutto sommato semplice. As can already be appreciated, the device thus made is compact and sturdy, easily transportable and has an overall simple assembly.
Scendendo ora maggiormente nel dettaglio costruttivo del dispositivo, la guida (3) è realizzata come un asse curvo che si estende verticalmente dalla base (5) e la movimentazione dell’unità motorizzata di ripresa (2) lungo tale asse è realizzata in modo da rendere estremamente semplice e compatta la componente meccanica. Going now more into the constructive detail of the device, the guide (3) is made as a curved axis that extends vertically from the base (5) and the movement of the motorized recovery unit (2) along this axis is made so as to make the mechanical component is extremely simple and compact.
A tal fine, con riferimento alle figg. 4 e 5, l'unità motorizzata di ripresa (2) comprende un motore (12) che muove una puleggia dentata (13) cooperante con una cremagliera (14) associata alla guida (3). To this end, with reference to figs. 4 and 5, the motorized pick-up unit (2) comprises a motor (12) which moves a toothed pulley (13) cooperating with a rack (14) associated with the guide (3).
L'unità motorizzata di ripresa (2) comprende poi due pulegge (o cuscinetti o ruote o simili) di sostegno e riscontro (15) poste sul lato della guida opposto a quello provvisto della cremagliera (14). The motorized pickup unit (2) then comprises two pulleys (or bearings or wheels or the like) for support and abutment (15) placed on the side of the guide opposite to that provided with the rack (14).
L'unità motorizzata di ripresa (2) comprende anche un’unità di controllo (19), ad esempio un circuito elettronico preposto al controllo della movimentazione lungo la guida (3), quindi, in sostanza, atto almeno a comandare il motore (12). The motorized pick-up unit (2) also comprises a control unit (19), for example an electronic circuit designed to control movement along the guide (3), therefore, essentially, capable of at least controlling the motor (12 ).
La guida (3) può essere realizzata con un semplice profilo rettangolare (di alluminio o acciaio) sagomato o incurvato sul raggio desiderato, su cui viene applicata con metodi noti la cremagliera (14) o un analogo profilo dentato. The guide (3) can be made with a simple rectangular profile (of aluminum or steel) shaped or curved on the desired radius, on which the rack (14) or a similar toothed profile is applied with known methods.
In questo modo si può modificare la traiettoria su cui si muove il mezzo di ripresa mediante una semplice modifica del raggio di curvatura della guida (3), senza la necessità di modificare la meccanica dell’unità motorizzata di ripresa (2): a tal fine sarà infatti sufficiente sostituire il profilo curvo della guida (3) con un altro atto allo scopo, che comprenderà a sua volta una cremagliera (14), senza che sia necessario intervenire sul motore (12). In this way it is possible to modify the trajectory on which the camera moves by simply modifying the radius of curvature of the guide (3), without the need to modify the mechanics of the motorized camera unit (2): for this purpose in fact, it will be sufficient to replace the curved profile of the guide (3) with another act for the purpose, which will in turn comprise a rack (14), without having to intervene on the motor (12).
Si fa notare sin d'ora che, vantaggiosamente, tutti i componenti meccanici per la movimentazione dell'unità motorizzata di ripresa (2) sono assemblati su quest'ultima, evitando così di utilizzare organi di trasmissione esterni (cinghie, viti senza fine, ecc.), e così da rendere l'unità motorizzata di ripresa (2) meccanicamente autonoma rispetto alla guida (3). It should be noted right now that, advantageously, all the mechanical components for moving the motorized recovery unit (2) are assembled on the latter, thus avoiding the use of external transmission components (belts, worm screws, etc. .), and so as to make the motorized recovery unit (2) mechanically autonomous with respect to the guide (3).
Vantaggiosamente poi l’unità motorizzata di ripresa (2) è alimentata e comandata da un elaboratore elettronico esterno (non mostrato) mediante un solo cavo elettrico ad essa afferente, che permette sia di alimentare il mezzo di ripresa (1) che di trasmettere e ricevere i comandi per la gestione della movimentazione e per la gestione del mezzo di ripresa (1) (ad esempio mediante connessione seriale con cavo oppure wireless per la trasmissione dei dati). Advantageously, the motorized camera unit (2) is powered and controlled by an external electronic processor (not shown) by means of a single electrical cable connected to it, which allows both to power the camera (1) and to transmit and receive the controls for handling handling and for managing the camera (1) (for example via serial connection with cable or wireless for data transmission).
Anche in questo caso, il fatto che l’unità di controllo (19) sia posizionata a bordo dell’unità motorizzata di ripresa (2) permette di semplificare molto il cablaggio elettronico, con conseguente diminuzione di cavi, sensori esterni ed ingombri. Il funzionamento, in breve, è come segue: l’oggetto (16) viene posizionato sul piano rotante (4) ed attraverso il movimento di questo (4) e dell’unità motorizzata di ripresa (2) si è in grado di inquadrare l’oggetto da diversi punti di vista. Also in this case, the fact that the control unit (19) is positioned on board the motorized shooting unit (2) makes it possible to greatly simplify the electronic wiring, with a consequent reduction in cables, external sensors and overall dimensions. The operation, in short, is as follows: the object (16) is positioned on the rotating surface (4) and through the movement of this (4) and the motorized camera unit (2) it is possible to frame the object from different points of view.
La movimentazione combinata del piano rotante (4) e dell’unità motorizzata di ripresa (2), infatti, permette di simulare una “semisfera” ideale da cui fotografare l’oggetto per cui ogni punto di questa semisfera rappresenta un diverso punto di vista dell’oggetto, come mostrato sinteticamente in fig. 3. The combined movement of the rotating plane (4) and the motorized shooting unit (2), in fact, allows you to simulate an ideal "hemisphere" from which to photograph the object for which each point of this hemisphere represents a different point of view of the object, as shown briefly in fig. 3.
Come accennato più sopra l’intero dispositivo è collegabile ad un elaboratore elettronico in modo che le immagini acquisite dal mezzo di ripresa (1) vengano trasferite e memorizzate nella memoria dell'elaboratore elettronico per poter essere processate o modificate da un programma di gestione atto allo scopo. As mentioned above, the entire device can be connected to an electronic processor so that the images acquired by the shooting means (1) are transferred and stored in the memory of the electronic processor in order to be processed or modified by a management program suitable for scope.
Come si vedrà nel dettaglio più oltre l'elaboratore elettronico elabora le immagini acquisite dal dispositivo, così da generare anche dei video (sia bidimensionali che in stereoscopia). As will be seen in detail further on, the electronic computer processes the images acquired by the device, so as to also generate videos (both two-dimensional and in stereoscopy).
Scendendo più nel dettaglio il metodo della presente invenzione prevede che la movimentazione necessaria per acquisire le immagini dell’oggetto secondo diverse angolazioni venga effettuata sia mediante una rotazione dell'oggetto che mediante una rotazione del mezzo di ripresa: in questo modo si riescono ad evitare le complesse soluzioni note allo stato dell'arte ed a semplificare il dispositivo per renderlo meno costoso, più robusto e facilmente trasportabile. Going into more detail, the method of the present invention provides that the movement necessary to acquire the images of the object according to different angles is carried out both by means of a rotation of the object and by means of a rotation of the camera: in this way it is possible to avoid the complex solutions known to the state of the art and to simplify the device to make it less expensive, more robust and easily transportable.
Il metodo secondo la presente invenzione prevede di spostare alternativamente o in combinazione l'oggetto o il mezzo di ripresa, così che ad ogni passo di spostamento il punto di vista del mezzo di ripresa rispetto all’oggetto sia diverso da quello associato al passo precedente. The method according to the present invention provides to move the object or the camera means alternatively or in combination, so that at each shifting step the point of view of the camera with respect to the object is different from that associated with the previous step.
Preferibilmente una delle sequenze di questo metodo prevede che l’oggetto venga fatto ruotare dapprima attorno ad un asse verticale mediante uno spostamento del piano rotante motorizzato (4) per intervalli angolari sempre uguali. Preferably one of the sequences of this method provides that the object is first rotated around a vertical axis by moving the motorized rotating plane (4) for always equal angular intervals.
Ad ogni passo di spostamento viene quindi acquisita una immagine che viene poi inviata all'elaboratore elettronico. At each shifting step, an image is acquired which is then sent to the electronic processor.
Dopo aver completato un’intera rotazione di 360° oppure una rotazione parziale (a seconda della necessità), l’unità motorizzata di ripresa (2) viene spostata lungo la guida (3) in modo da inquadrare l’oggetto da un diverso punto di vista (corrispondente ad un diverso angolo tra il piano 4 e l'asse ottico 8), dopodiché la sequenza viene ripetuta facendo nuovamente ruotare il piano (4) ad angoli costanti ed acquisendo per ogni passo di spostamento una immagine dell'oggetto (16). After completing an entire rotation of 360 ° or a partial rotation (as required), the motorized camera unit (2) is moved along the guide (3) in order to frame the object from a different point of view. view (corresponding to a different angle between the plane 4 and the optical axis 8), after which the sequence is repeated by rotating the plane (4) again at constant angles and acquiring an image of the object (16) for each shift step .
In questo modo si ottiene una serie di immagini, ognuna delle quali è associata ad un diverso punto di vista dell’oggetto, a sua volta determinato dalla posizione spaziale della camera e dall’orientamento del suo asse ottico (8). In this way, a series of images is obtained, each of which is associated with a different point of view of the object, in turn determined by the spatial position of the camera and the orientation of its optical axis (8).
Durante i vari passi di spostamento, in sostanza, è come se il mezzo di ripresa (1) si spostasse intorno all'oggetto (16) sui punti di una semisfera, come schematizzato in fig. 3. During the various movement steps, in essence, it is as if the camera (1) moves around the object (16) on the points of a hemisphere, as schematized in fig. 3.
Preferibilmente durante tutti i passi di spostamento l’asse ottico (8) del mezzo di ripresa (1) rimane sempre orientato in modo che il centro dell’immagine corrisponde al centro del piano rotante (4) (o ad un altro punto fisso nell’oggetto, come ad es. il baricentro dell’oggetto). Preferably during all the movement steps the optical axis (8) of the camera (1) always remains oriented so that the center of the image corresponds to the center of the rotating plane (4) (or to another fixed point in the object, such as the center of gravity of the object).
Secondo un’ulteriore caratteristica vantaggiosa del metodo secondo la presente invenzione le immagini così acquisite possono essere elaborate e composte per dare origine ad un video consistente in una sequenza predefinita di immagini riprese dal mezzo di ripresa (1). According to a further advantageous feature of the method according to the present invention, the images thus acquired can be processed and composed to give rise to a video consisting of a predefined sequence of images taken by the recording medium (1).
Più nello specifico il metodo prevede che, a partire dalla sequenza di immagini acquisite come sopra descritto, si possa generare un video (o filmato) da visualizzare su un monitor o un televisore. More specifically, the method provides that, starting from the sequence of images acquired as described above, it is possible to generate a video (or movie) to be displayed on a monitor or television.
In alternativa è possibile generare un video “interattivo” che può essere visualizzato su un monitor di un calcolatore elettronico con appositi programmi di visualizzazione presenti sul mercato. Alternatively, it is possible to generate an "interactive" video that can be viewed on an electronic computer monitor with special viewing programs available on the market.
In quest'ultimo caso il video è “interattivo” nel senso che la sua visualizzazione non è fissa o ripetitiva, ma dipende dal movimento di un dispositivo di puntamento, come un mouse (o altro) comandato da un operatore che guarda il video. In the latter case, the video is "interactive" in the sense that its display is not fixed or repetitive, but depends on the movement of a pointing device, such as a mouse (or other) controlled by an operator watching the video.
In particolare il video mostra ad ogni istante una data immagine, scelta tra quelle acquisite precedentemente, in funzione della posizione del dispositivo di puntamento; l'immagine è sua volta associata ad una precisa posizione ed angolazione che la fotocamera ha assunto, durante la fase di acquisizione, nella semisfera ideale descritta sopra. In particular, the video shows at each instant a given image, chosen from those acquired previously, according to the position of the pointing device; the image is in turn associated with a precise position and angle that the camera has taken, during the acquisition phase, in the ideal hemisphere described above.
La sensazione che l’utente ha guardando il video “interattivo” è quella di ruotare fisicamente l’oggetto con il dispositivo di puntamento. The sensation that the user has when watching the "interactive" video is that of physically rotating the object with the pointing device.
Come ulteriore caratteristica si prevede di incrementare vantaggiosamente la sensazione dell'utente, al quale sembra di trovarsi davanti all’oggetto reale, mediante la possibilità di ingrandire (effetto zoom) in qualsiasi istante l’immagine visualizzata, al fine di poter osservare meglio alcuni particolari dell’oggetto. As a further feature, it is envisaged to advantageously increase the sensation of the user, who seems to be in front of the real object, by means of the possibility of enlarging (zoom effect) the displayed image at any time, in order to better observe some details. of the object.
Il video interattivo così generato potrà poi essere pubblicato o trasmesso, ad esempio via Internet (in diversi formati grafici attualmente disponibili come ad es. Java, Flash, o altro) a scopo di offrire la possibilità ad una molteplicità di utenti di osservare ed analizzare l’oggetto fotografato. The interactive video thus generated can then be published or transmitted, for example via the Internet (in various graphic formats currently available such as Java, Flash, or other) in order to offer the possibility to a multiplicity of users to observe and analyze the object photographed.
Per quanto attiene invece all’acquisizione di immagini in stereoscopia di un oggetto, il metodo secondo la presente invenzione prevede che esse vengano acquisite mediante un solo mezzo di ripresa, che viene movimentato tra una prima ed una seconda posizione, corrispondenti rispettivamente all'acquisizione di una prima ed una seconda immagine dell'oggetto. On the other hand, as regards the acquisition of images in stereoscopy of an object, the method according to the present invention provides that they are acquired by means of a single recording means, which is moved between a first and a second position, corresponding respectively to the acquisition of a first and a second image of the object.
Più nello specifico si prevede di acquisire due immagini separate (destra e sinistra) che poi andranno successivamente visualizzate con le tecniche sopra citate per fornire all'utente una immagine tridimensionale dell'oggetto (16). More specifically, it is envisaged to acquire two separate images (right and left) which will then be subsequently displayed with the techniques mentioned above to provide the user with a three-dimensional image of the object (16).
La fig. 6 mostra la tecnica nota che prevede di utilizzare due mezzi di ripresa (17 e 18) per acquisire due immagini dello stesso oggetto 16, ognuna con un proprio punto di vista. Fig. 6 shows the known technique which provides for the use of two shooting means (17 and 18) to acquire two images of the same object 16, each with its own point of view.
La distanza D esistente tra gli assi ottici (8' e 8'') dei due mezzi di ripresa (17 e 18) corrisponde in sostanza ad avere due diversi punti di vista per le due immagini (destra e sinistra). Tale distanza D tipicamente è scelta circa pari a 65 mm, ovvero alla distanza media dei due occhi di un utente, in modo da dare luogo all'immagine stereoscopica attraverso la quale si percepisce la profondità e quindi si genera l'effetto tridimensionale apprezzabile quando si osserva l'immagine. Il metodo proposto permette di generare un video in stereoscopia, sfruttando la movimentazione dell’oggetto posto sul piano rotante e dell’unità ottica sull’asse curvo verticale. Vantaggiosamente tale generazione può essere effettuata contemporaneamente alla generazione di un normale video bidimensionale come prima descritto, sia esso o meno del tipo interattivo. The distance D existing between the optical axes (8 'and 8' ') of the two recording means (17 and 18) essentially corresponds to having two different points of view for the two images (right and left). This distance D is typically chosen approximately equal to 65 mm, i.e. the average distance of the two eyes of a user, in order to give rise to the stereoscopic image through which the depth is perceived and therefore the appreciable three-dimensional effect is generated when one look at the picture. The proposed method allows you to generate a video in stereoscopy, taking advantage of the movement of the object placed on the rotating plane and of the optical unit on the curved vertical axis. Advantageously, this generation can be carried out simultaneously with the generation of a normal two-dimensional video as described above, whether or not it is of the interactive type.
Invece di utilizzare i due mezzi di ripresa (17 e 18) separati come previsto dall'arte nota, il metodo secondo la presente invenzione prevede che dapprima l'oggetto venga posto sul dispositivo per l'acquisizione di immagini descritto e che poi venga utilizzata la movimentazione del piano rotante per simulare lo spostamento laterale del punto di vista dell’immagine destra rispetto a quella sinistra, come mostrato in fig. 7. Instead of using the two separate recording means (17 and 18) as provided by the known art, the method according to the present invention provides that the object is first placed on the device for the acquisition of images described and that the movement of the rotating plane to simulate the lateral displacement of the point of view of the right image with respect to the left one, as shown in fig. 7.
In questo modo si ha un notevole vantaggio in termini di riduzione della complessità meccanica ed elettronica perché si utilizza un solo mezzo di ripresa, senza neppure la necessità di spostare meccanicamente lo stesso tra la generazione dell’immagine destra e quella sinistra, poiché si prevede di spostare l'oggetto mediante la rotazione del piano (4) attorno al suo asse verticale. In this way there is a considerable advantage in terms of reduction of mechanical and electronic complexity because only one shooting medium is used, without even the need to mechanically move it between the generation of the right and left image, since it is planned to move the object by rotating the plane (4) around its vertical axis.
In sostanza il mezzo di ripresa (1), il cui asse ottico (8) è allineato col centro di rotazione del piano (4), acquisisce una prima immagine (ad es. quella relativa all’occhio sinistro); poi si effettua una parziale rotazione del piano rotante motorizzato di un angolo (β) (come mostrato in fig. 7) e quindi si acquisisce una seconda immagine (ad es. quella relativa all’occhio destro). Basically, the camera (1), whose optical axis (8) is aligned with the center of rotation of the plane (4), acquires a first image (e.g. that relating to the left eye); then a partial rotation of the motorized rotating plane is carried out by an angle (β) (as shown in fig. 7) and then a second image is acquired (eg that relating to the right eye).
La sequenza di acquisizione ed il verso di rotazione del piano rotante non è influente per il risultato finale, a condizione che non vengano scambiate le due immagini rispetto ai due occhi. L’angolo (β) viene calcolato in funzione della distanza della fotocamera dal centro di rotazione del piano rotante, in modo da simulare la distanza D tipica degli occhi, secondo la relazione The acquisition sequence and the direction of rotation of the rotating plane is not influential for the final result, provided that the two images are not exchanged with respect to the two eyes. The angle (β) is calculated as a function of the distance of the camera from the center of rotation of the rotating plane, in order to simulate the typical distance D of the eyes, according to the relationship
in cui in which
D= distanza media tra gli occhi di un utente, preferibilmente D compreso tra 45 mm e 85 mm, in particolare D= 65 mm D = average distance between the eyes of a user, preferably D between 45 mm and 85 mm, in particular D = 65 mm
d= distanza del mezzo di ripresa (1) dal centro di rotazione dell'oggetto (16). d = distance of the camera (1) from the center of rotation of the object (16).
Vantaggiosamente con questa tecnica è possibile anche aumentare o diminuire l’effetto stereoscopico attraverso un lieve incremento o decremento dell’angolo (β), facilmente controllabile dal programma di gestione del dispositivo. Advantageously, with this technique it is also possible to increase or decrease the stereoscopic effect through a slight increase or decrease of the angle (β), easily controlled by the device management program.
In questo modo si riesce in sostanza ad amplificare la percezione della profondità nella visione delle immagini acquisite in stereoscopia. In this way it is essentially possible to amplify the perception of depth in the vision of the images acquired in stereoscopy.
Si fa notare che nella tecnica stereoscopica nota mostrata in fig. 6 le immagini relative ai due occhi (immagine destra e sinistra) vengono acquisite con i rispettivi assi ottici (8' e 8'') paralleli tra loro e pertanto le immagini risultanti, mostrate nelle figg. 9A e 9B, sono anch'esse leggermente traslate tra loro, così da simulare il fatto che gli occhi sono traslati tra loro in senso orizzontale. It should be noted that in the known stereoscopic technique shown in fig. 6 the images relating to the two eyes (right and left image) are acquired with the respective optical axes (8 'and 8' ') parallel to each other and therefore the resulting images, shown in figs. 9A and 9B, are also slightly translated from each other, so as to simulate the fact that the eyes are translated from each other horizontally.
In accordo al metodo della presente invenzione invece ad ogni istante l’asse ottico (8) del mezzo di ripresa (1) è orientato verso il centro di rotazione del piano (4) rotante: questo comporta che le due immagini acquisite, pur riprendendo l’oggetto da angolazioni diverse, hanno il centro focalizzato sul medesimo punto, ovvero il centro di rotazione del piano (4) rotante). In accordance with the method of the present invention, on the other hand, at each instant the optical axis (8) of the camera (1) is oriented towards the center of rotation of the rotating plane (4): this means that the two acquired images, while shooting the 'object from different angles, have the center focused on the same point, that is the center of rotation of the rotating plane (4).
Vantaggiosamente si prevede di correggere questo difetto mediante il programma di gestione caricato sull'elaboratore elettronico a cui vengono inviate le immagini. Advantageously, this defect is to be corrected by means of the management program loaded on the electronic computer to which the images are sent.
Più in particolare il programma effettua una traslazione della prima immagine rispetto alla seconda (figg. 9C e 9D), in modo da rendere trascurabile questa differenza e ripristinare l'effetto tridimensionale apprezzabile quando le due immagini vengono proiettate insieme. More specifically, the program translates the first image with respect to the second (Figs. 9C and 9D), so as to make this difference negligible and restore the appreciable three-dimensional effect when the two images are projected together.
Anche in questo caso, in maniera simile al calcolo dell’angolo (β), il fattore di correzione per la traslazione orizzontale delle due immagini, viene calcolato in proporzione alla distanza della fotocamera dal centro di rotazione del piano rotante. Also in this case, similar to the calculation of the angle (β), the correction factor for the horizontal translation of the two images is calculated in proportion to the distance of the camera from the center of rotation of the rotating plane.
In particolare ognuna delle due immagini viene traslata in modo che l’asse di rotazione del piano rotante venga visualizzato traslato di una distanza corrispondente al valore D/2= d* sen(β/2) rispetto al centro dell’immagine. In particular, each of the two images is translated so that the rotation axis of the rotating plane is displayed translated by a distance corresponding to the value D / 2 = d * sin (β / 2) with respect to the center of the image.
In funzione della risoluzione (numero di pixel) dell’immagine e del campo visivo della camera, si può facilmente stimare il numero di pixel (corrispondenti alla distanza reale D/2) di cui deve essere traslata ognuna delle due immagini. Depending on the resolution (number of pixels) of the image and the field of view of the camera, you can easily estimate the number of pixels (corresponding to the real distance D / 2) by which each of the two images must be translated.
Il metodo esposto sopra è utilizzabile principalmente durante la rotazione del piano (4) rotante con l’unità motorizzata di ripresa (2) posizionata in basso, mentre non è utilizzabile se l’unità motorizzata di ripresa (2) è posizionata in alto verso l’estremità superiore della guida (3). The method described above can be used mainly during the rotation of the rotating table (4) with the motorized take-up unit (2) positioned at the bottom, while it cannot be used if the motorized take-up unit (2) is positioned upwards towards the upper end of the guide (3).
Ciò è dovuto al fatto che quando il mezzo di ripresa (1) è posizionato in alto, il piano (4) giace su un piano che non è in comune con quello su cui giace l’asse ottico (8) del mezzo di ripresa (1), per cui la rotazione dell’oggetto (16) non genera nessun effetto stereoscopico. This is due to the fact that when the camera (1) is positioned at the top, the plane (4) lies on a plane that is not in common with that on which the optical axis (8) of the camera lies ( 1), so the rotation of the object (16) does not generate any stereoscopic effect.
Ciò comporta che questo metodo può acquisire delle immagini in stereoscopia con la rotazione a 360° dell’oggetto, escludendo la movimentazione in altezza dell’unità motorizzata di ripresa (2) lungo la guida. This means that this method can acquire images in stereoscopy with the 360 ° rotation of the object, excluding the movement in height of the motorized shooting unit (2) along the guide.
Una variante prevede che sia possibile l'acquisizione delle immagini in stereoscopia anche quando l’unità ottica è posizionata al di sopra del piano o più in generale quando l'asse ottico (8) del mezzo di ripresa (1) non è perpendicolare rispetto all'asse verticale attorno a cui ruota l'oggetto (16). A variant provides that it is possible to acquire images in stereoscopy even when the optical unit is positioned above the plane or more generally when the optical axis (8) of the camera (1) is not perpendicular to the 'vertical axis around which the object rotates (16).
In tal caso si prevede di traslare lateralmente il mezzo di ripresa (1) (ad esempio tramite un attuatore lineare motorizzato oppure manualmente) della distanza D di cui sopra, come mostrato in fig. 8. In this case, provision is made for laterally translating the shooting means (1) (for example by means of a motorized linear actuator or manually) by the above distance D, as shown in fig. 8.
L’acquisizione, in questo caso, viene effettuata in due passi separati: si posiziona la fotocamera nella posizione A (a sinistra); si acquisisce l’immagine di sinistra; poi si posiziona la fotocamera nella posizione B (a destra) ed infine si acquisisce l’immagine di destra. In this case, the acquisition is carried out in two separate steps: the camera is positioned in position A (left); the left image is acquired; then the camera is positioned in position B (on the right) and finally the image on the right is acquired.
L’intero procedimento di acquisizione secondo l’invenzione è vantaggiosamente realizzato tramite un programma per elaboratore caricato in una memoria ed eseguito su un elaboratore collegato al dispositivo tramite un cavo di comunicazione seriale (USB) o un collegamento senza cavo (wireless, bluetooth o simili). The entire acquisition method according to the invention is advantageously carried out by means of a computer program loaded in a memory and executed on a computer connected to the device by means of a serial communication cable (USB) or a wireless connection (wireless, bluetooth or the like. ).
Un diagramma funzionale del metodo secondo l’invenzione è quello illustrato nel diagramma a blocchi di figura 10, cui si fa riferimento per la comprensione dei vari passi di metodo. A functional diagram of the method according to the invention is the one illustrated in the block diagram of Figure 10, to which reference is made for the understanding of the various method steps.
In sostanza il metodo prevede che venga posizionato l'oggetto sul piano (4) e venga scattata una fotografia con il mezzo di ripresa (1), la quale fotografia viene trasmessa sotto forma di dati immagine all'elaboratore elettronico e poi memorizzata associandola alle coordinate attuali del mezzo di ripresa (1). Successivamente viene mantenuto fermo il mezzo di ripresa e viene ruotato di un prestabilito angolo il piano (4) scattando una successiva foto, che viene trattata come la precedente. Quando il piano (4) ha compiuto una rotazione completa (di 360°) il mezzo di ripresa viene spostato lungo la guida di un prestabilito angolo, così da assumere un nuovo livello in altezza e ricomincia il ciclo di acquisizione con la rotazione del piano (4) appena descritto. Basically, the method provides that the object is positioned on the plane (4) and a photograph is taken with the camera (1), which photograph is transmitted in the form of image data to the electronic computer and then stored by associating it with the coordinates. of the camera (1). Subsequently, the recording means is kept stationary and the plane (4) is rotated by a predetermined angle, taking a subsequent photo, which is treated as the previous one. When the plane (4) has completed a complete rotation (of 360 °) the camera is moved along the guide by a predetermined angle, so as to assume a new level in height and the acquisition cycle starts again with the rotation of the plane ( 4) just described.
Ogni qualvolta termina una rotazione completa del piano (4) il mezzo di ripresa (1) viene spostato lungo la guida fino ad assumere un nuovo livello in altezza, per poi raggiungerne il termine dopo un numero sufficiente di rotazioni del piano (4). Il programma caricato sull'elaboratore elettronico permette anche all’operatore di generare la foto ed il video di un oggetto da fotografare attraverso alcuni semplici passi e l’impostazione di alcuni parametri (ad es. il numero di foto da scattare, la risoluzione grafica scelta, ecc.). Whenever a complete rotation of the plane (4) ends, the camera (1) is moved along the guide until it reaches a new level in height, and then reaches its end after a sufficient number of rotations of the plane (4). The program loaded on the computer also allows the operator to generate the photo and video of an object to be photographed through a few simple steps and the setting of some parameters (e.g. the number of photos to be taken, the graphic resolution chosen , etc.).
La procedura implementata dal programma, e schematizzata in fig. 10, prevede anche la generazione automatica di un “catalogo”, ovvero il programma guida, passo-passo, l’utente durante l’acquisizione di più oggetti allo scopo di generare delle schede tecniche, una per ogni oggetto fotografato. The procedure implemented by the program, and schematized in fig. 10, also provides for the automatic generation of a "catalog", or the guide program, step-by-step, for the user during the acquisition of multiple objects in order to generate technical data sheets, one for each photographed object.
Preferibilmente per ogni oggetto il programma comanda il dispositivo allo scopo di ottenere: un video a 360°, un video in stereoscopia, una foto dell’intero oggetto, una o più foto di dettagli rilevanti (immagini “ZOOM” a scelta dell’utente) dell’oggetto. Preferably for each object, the program controls the device in order to obtain: a 360 ° video, a stereoscopic video, a photo of the entire object, one or more photos of relevant details ("ZOOM" images chosen by the user) of the object.
Un esempio di scheda tecnica è rappresentato in fig. 11. An example of a technical data sheet is shown in fig. 11.
La funzione di generazione automatica del catalogo, permette all’utente di risparmiare prezioso tempo, perché una volta impostati i vari parametri, il dispositivo (comandato dal programma) ripete automaticamente la procedura di acquisizione foto e/o video su tutti gli oggetti che verranno posti sul piano (4), mentre l’utente si limita semplicemente a sostituire gli oggetti tra una acquisizione e la successiva fino al completamento del catalogo. The automatic catalog generation function allows the user to save precious time, because once the various parameters have been set, the device (controlled by the program) automatically repeats the photo and / or video acquisition procedure on all the objects that will be placed on the plane (4), while the user is limited to simply replacing the objects between one acquisition and the next until the catalog is completed.
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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IT000211A ITMC20090211A1 (en) | 2009-10-12 | 2009-10-12 | METHOD AND DEVICE FOR THE ACQUISITION OF IMAGES. |
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