TW202037996A - 用於全景成像之系統 - Google Patents

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Abstract

本發明概念係關於一種用於對一場景進行全景成像之可傾斜系統(10)。該可傾斜系統(10)包括：一中心相機(110)、一第一側向相機(120)及一第二側向相機(130)，其等經配置以相對於一旋轉軸(102)在不同方向(112、122、132)上對該場景進行成像，其中該第一側向相機(120)及該第二側向相機(130)配置於該中心相機(110)之相對側向邊上，其中該中心相機(110)、該第一側向相機(120)及該第二側向相機(130)各自具有包括一透鏡總成(114、124、134)及一影像感測器(116、126、136)之一成像系統；一傾斜機構(140)，其使得該用於全景成像之可傾斜系統(10)能夠繞該旋轉軸(102)傾斜；及一影像處理單元(150)，其包括一拼接功能(152)，該拼接功能(152)經組態以將由該中心相機(110)、該第一側向相機(120)及該第二側向相機(130)擷取之影像(310、320、330)拼接在一起以形成該場景之一全景影像，該全景影像具有一假想水平線，且該拼接功能(152)經組態以在該用於全景成像之可傾斜系統(10)傾斜時維持該全景影像之該假想水平線在該場景中之位置；其中該第一側向相機(120)之該成像系統及該第二側向相機(130)之該成像系統在與該旋轉軸(102)垂直之一方向(104)上具有比該中心相機(110)之該成像系統大之一視域(204)。

Description

用於全景成像之系統
本發明係關於一種用於全景成像之可傾斜系統。
全景成像係用於產生具有一增大的水平視域之影像之一著名技術。一典型全景成像實施方案由一相機組成，該等相機用於自不同方向擷取一場景之多個影像。通常，在連續影像之間平移相機且將每一個別影像對準並組合成一全景圖。
然而，當平移一相機以對一場景進行全景監視時的一問題係在相機移動期間場景可能會發生改變，這導致生成假影，特別是在重疊區域中或在重疊區域附近。此通常會產生可多個地方看到例如一車輛或人等一特徵之全景圖。場景之移動亦可能會導致重影性畸變。全景成像中之另一問題係一場景中之直線可在繪示場景之全景圖中彎折，此乃因在一扁平影像中表示一彎曲視圖。通常，全景圖中之此等影像畸變沿著該全景圖之中心中之一水平線係最小的，且畸變隨著距中心水平線之距離的增大而增大。舉例而言，在水平線處，場景中之直線在全景圖中顯現得筆直，而距水平線愈遠(例如，在頂部或底部附近)，場景中之一直線在全景圖中顯現得較彎曲。若允許相機傾斜，則此等問題對於全景成像而言更成問題。在傾斜期間，上述影像畸變在全景圖中導致極其複雜之影像流。此繼而將會導致負責監視域景之一人或影像查看演算法難以詮釋全景圖。因此，需要一改良的全景成像系統。
鑒於上文，本發明之一目標係提供一種用於全景成像之可傾斜系統。
一目標係逐個地或以任何組合減輕、緩解或消除上述技術缺陷及缺點中之一或多者且至少解決上述問題。
根據一第一態樣，提供一種用於對一場景進行全景成像之可傾斜系統。該可傾斜系統包括：一中心相機、一第一側向相機及一第二側向相機，其等經配置以相對於一旋轉軸在不同方向上對該場景進行成像，其中該第一側向相機及該第二側向相機配置於該中心相機之相對側向邊上，其中該中心相機、該第一側向相機及該第二側向相機各自具有包括一透鏡總成及一影像感測器之一成像系統；一傾斜機構，其使得用於全景成像之該可傾斜系統能夠繞該旋轉軸傾斜；及一影像處理單元，其包括一拼接功能，該拼接功能經組態以將由該中心相機、該第一側向相機及該第二側向相機擷取之影像拼接在一起以：形成該場景之一全景影像，該全景影像具有一假想水平線；及在用於全景成像之該可傾斜系統傾斜時維持該全景影像之該假想水平線在該場景中之位置；其中該第一側向相機之該成像系統及該第二側向相機之該成像系統在與該旋轉軸垂直之一方向上具有比該中心相機之該成像系統大之一視域。
措詞「透鏡總成」在本申請案之內容脈絡內應被解釋為經組態以將場景成像至一相機之一影像感測器上之光學器件。
措詞「假想水平線」在本申請案之內容脈絡內應被解釋為全景影像中的全景影像之畸變最小的一線。換言之，假想水平線可係全景影像中之一最小畸變線。一全景影像中之畸變可係一拼接個別影像之結果。
維持一全景影像之假想水平線在場景中之位置可對應於在該可傾斜系統傾斜時由相機擷取之每一影像中向上移動及向下移動之假想水平線之部分。假想水平線可在全景圖之橫向延伸度上不同地移位，此乃因每一影像可相對於彼此在不同橫向方向上被擷取。該假想水平線可在可傾斜系統傾斜時就較大外側角而言比在中心中移位得少。在用於全景影像之一先前技術系統中，當使假想水平線變直時影像中將不存在足夠的資料，此乃將以一不美觀方式裁剪全景圖之原因。
藉由本發明概念，可維持全景影像中之假想水平線之位置，此乃因第一側向相機及第二側向相機之成像系統之視域在與旋轉軸垂直之方向上比中心相機之成像系統大。本發明可傾斜系統藉由維持全景影像之假想水平線在該場景中之位置來藉此減小在用於全景成像之可傾斜系統傾斜時全景影像中之一影像流之一複雜性。藉此，用於全景成像之本發明可傾斜系統使得一系統更適合於全景監視一場景。
第一側向相機及第二側向相機的透鏡總成可經組態以提供比中心相機之透鏡總成大之一視域。
第一側向相機及第二側向相機之透鏡總成提供比中心相機之透鏡總成大之一視域之一優點係在側向相機中與在中心相機中可使用同一類型之影像感測器。側向相機與中心相機使用同一類型之影像感測器可減小用於形成全景影像之影像拼接之一複雜性。減小影像拼接之複雜性可減小用於形成全景影像所需之計算能力及相關成本。
第一側向相機及第二側向相機之透鏡總成之一變焦設定可經組態以提供比中心相機之透鏡總成之一變焦設定大之一視域。
將第一側向相機及第二側向相機之透鏡總成之一變焦設定組態成提供比中心相機之透鏡總成之一變焦設定大之一視域的一優點在於側向相機與中心相機可使用同一類型之相機及透鏡總成。側向相機與中心相機使用同一類型的相機及透鏡總成可減小用於形成全景影像之影像拼接之一複雜性。減小影像拼接之複雜性可減小用於形成全景影像所需之計算能力及相關成本。
用於全景成像之可傾斜系統可進一步包括一控制器，該控制器經組態以控制第一側向相機及第二側向相機之透鏡總成之變焦設定，其中第一側向相機及第二側向相機之透鏡總成之變焦設定可基於用於全景成像之可傾斜系統之一傾斜度。
使第一側向相機及第二側向相機之透鏡總成之變焦設定基於用於全景成像之可傾斜系統之傾斜度的一優點係第一側向相機及第二側向相機之視域可基於可傾斜系統之傾斜度設定。換言之，第一側向相機及第二側向相機可經組態而以維持假想水平線之位置所需之視域擷取場景。藉此，可更高效地使用第一側向相機及第二側向相機之影像感測器。此外，可減小對與由第一側向相機及第二側向相機擷取之影像資料相關聯之一頻寬需要。
用於全景成像之可傾斜系統可進一步包括一陀螺儀，該陀螺儀經組態以判定用於全景成像之可傾斜系統之傾斜度。
可傾斜系統進一步包括一陀螺儀之一優點係可直接判定可傾斜系統之一傾斜度。使用一陀螺儀來直接判定可傾斜系統之傾斜度之另一優點可在於無須依據全景影像來判定傾斜度，藉此減小可傾斜系統所需之處理能力。
可傾斜系統進一步包括一陀螺儀之另一優點係，當維持全景影像中之假想水平線之位置時可使用可傾斜系統之傾斜度。
第一側向相機及第二側向相機之影像感測器可在與旋轉軸垂直之一方向上具有比中心相機之影像感測器大的一延伸度，以在與旋轉軸垂直之方向上提供更大視域。
中心相機之影像感測器、第一側向相機之影像感測器及第二側向相機之影像感測器可係矩形的，其中第一側向相機之影像感測器及第二側向相機之影像感測器可被定向成其一較長側相對於旋轉軸成一定角度，且其中中心相機之影像感測器可被定向成其一較長側平行於旋轉軸，以在與旋轉軸垂直之方向上提供更大視域。
將第一側向相機之影像感測器及第二側向相機之影像感測器定向成其一較長側相對於旋轉軸成一定角度之一優點在於側向相機與中心相機可使用同一類型之影像感測器。側向相機與中心相機使用同一類型之影像感測器可減小用於形成全景影像之影像拼接之一複雜性。減小影像拼接之複雜性可減小用於形成全景影像所需之計算能力及相關成本。
傾斜機構可包括一傾斜馬達。
傾斜機構包括一傾斜馬達之一優點係一操作者可在遠端控制可傾斜系統之傾斜度。
措詞「操作者」在本申請案之內容脈絡內應被解釋為負責操作用於全景成像之可傾斜系統之一人。
由第一側向相機繪示之場景之一部分可與由中心相機繪示之場景之一第一部分部分地重疊，且其中由第二側向相機繪示之場景之一部分可與由中心相機繪示之場景之一第二部分部分地重疊。
由於場景中之一或多個特徵可同時被繪示於第一側向影像及中心影像兩者中，因此使由該第一側向相機繪示之場景之部分與由該中心相機繪示之場景之部分部分地重疊的一優點係可實現第一側向影像與中心影像的一較好對準。
由於場景中之一或多個特徵可同時被繪示於第二側向影像及中心影像兩者中，因此使由第二側向相機繪示之場景之部分與由中心相機繪示之場景之部分部分地重疊的一優點係可實現第二側向影像與中心影像的一較好對準。
影像處理單元可進一步包括：一特徵辨識功能，其經組態以辨識一中心影像、一第一側向影像及一第二側向影像中與假想水平線相關之特徵；一影像資料變換功能，其經組態以對第一側向影像及第二側向影像之影像資料進行空間變換，其中該空間變換係基於假想水平線之位置；及一對準功能，其經組態以將中心影像中與假想水平線相關之特徵和第一側向影像及第二側向影像中與假想水平線相關之特徵對準。
使空間變換基於全景影像中之假想水平線之位置之一優點係當用於全景成像之可傾斜系統傾斜時可減小影像流之一複雜性。
該特徵辨識功能可進一步經組態以基於在中心影像、第一側向影像及/或第二側向影像中所辨識之特徵來判定可傾斜系統之一傾斜度之一改變。
特徵辨識功能進一步經組態以基於在影像中所辨識之特徵來判定可傾斜系統之一傾斜度之一改變的一優點係可不需要額外感測器(諸如，一陀螺儀)來追蹤可傾斜系統之傾斜度。
影像資料變換功能中之空間變換可進一步基於可傾斜系統之傾斜度。
使空間變換基於可傾斜系統之傾斜度之一優點係可減小維持全景影像中之假想水平線之位置所需之處理能力。
影像資料變換功能中之空間變換可進一步基於用於全景成像之可傾斜系統之一模型。
影像資料變換功能基於用於全景成像之可傾斜系統之一模型的一優點係可允許減小全景影像之影像畸變。
影像處理單元可進一步包括一裁剪功能，該裁剪功能經組態以將全景影像裁剪成一矩形形狀。
用於全景成像之可傾斜系統可進一步包括：一第三側向相機及一第四側向相機，其經配置以相對於旋轉軸在不同方向上對場景進行成像，其中該第三側向相機及該第四側向相機配置於第一側向相機及第二側向相機之相對側向邊上，其中該第三側向相機及該第四側向相機各自具有包括一透鏡總成及一影像感測器之一成像系統；其中該拼接功能進一步經組態以將由中心相機、第一側向相機、第二側向相機、第三側向相機及第四側向相機擷取之影像拼接在一起以形成場景之一全景影像；且其中第三側向相機之成像系統及第四側向相機之成像系統在與旋轉軸垂直之一方向上具有比第一側向相機之成像系統及第二側向相機之成像系統大之一視域。
用於全景成像之可傾斜系統進一步包括一第三側向相機及一第四側向相機之一優點可係，用於全景成像之可傾斜系統之橫向視域增大。
用於全景成像之可傾斜系統可進一步包括：另一中心相機，其經配置以相對於旋轉軸在一方向上對該場景進行成像，其中該另一中心相機配置於中心相機之一側向邊上，其中第一側向相機及第二側向相機配置於中心相機及該另一中心相機的相對側向邊上，其中該另一中心相機具有包括一透鏡總成及一影像感測器之一成像系統；且其中該拼接功能進一步經組態以將由該中心相機、該另一中心相機及該等側向相機擷取之影像拼接在一起以形成場景之一全景影像。
用於全景成像之可傾斜系統進一步包括另一中心相機之一優點可係，增大用於全景成像之可傾斜系統之橫向視域。
依據下文所給出之詳細說明，本發明之另一適用範疇將變得顯而易見。然而，應理解，儘管詳細說明及具體實例指示本發明之較佳變體，但其僅以圖解說明之方式給出，此乃因熟習此項技術者依據此詳細說明將明瞭本發明範疇內之各種改變及修改。
因此，應理解，本發明概念不僅限於所闡述系統之特定組件部分，而是此系統可有所變化。亦應理解，本文中所使用之術語僅出於闡述特定實施例之目的，且並不旨在進行限制。必須注意，說明書及隨附申請專利範圍中所使用之冠詞「一(a/an)」及「該(the/said)」旨在意指存在元件中之一或多者，除非內容脈絡另外明確規定。因此，舉例而言，提及「一單元」或「該單元」可包含數個裝置等。此外，詞語「包括」、「包含」、「含有」及類似措詞不排除其他元件。
現在，下文中將參考附圖更全面地闡述本發明概念，在附圖中展示本發明概念之當前較佳變體。然而，本發明概念可以諸多不同形式實施且不應被視為限於本文中所陳述之變體；而是，此等變體係為了透徹及完整而提供的且將本發明概念之範疇完全傳達給熟習此項技術者。
圖1圖解說明用於對一場景進行全景成像之一可傾斜系統10。可傾斜系統10包括一中心相機110、一第一側向相機120及一第二側向相機130，該等相機經配置以相對於一旋轉軸102在不同方向112、122、132上對場景進行成像。中心相機110、第一側向相機120及第二側向相機130可沿著一直線配置。另一選擇為，中心相機110、第一側向相機120及第二側向相機130可沿著一曲線配置。中心相機110、第一側向相機120及第二側向相機130可在與旋轉軸102垂直之一方向104上配置於不同高度上。中心相機110可在一中心方向112上對場景進行成像。第一側向相機120可在一第一方向122上對場景進行成像。第二側向相機130可在一第二方向132上對場景進行成像。中心方向112與第一方向122之間的一角度可小於90°。中心方向112與第二方向132之間的一角度可小於45°。
第一側向相機120及第二側向相機130配置於中心相機110之兩個相對側向邊上。中心相機110、第一側向相機120及第二側向相機130各自具有包括一透鏡總成114、124、134及一影像感測器116、126、136之一成像系統。透鏡總成114、124、134可係複數個透鏡、相機物鏡及/或變焦物鏡。影像感測器116、126、136可係CCD及/或CMOS感測器。中心相機110、第一側向相機120及第二側向相機130之相對位置可係固定的。換言之，中心相機110、第一側向相機120及第二側向相機130可相對於彼此之移動受限制。可關於中心相機110、第一側向相機120及第二側向相機130的相對位置校準用於全景成像之可傾斜系統10。可關於中心相機110、第一側向相機120及第二側向相機130之間的差校準可傾斜系統10。可關於中心相機110、第一側向相機120及第二側向相機130之影像感測器116、126、136之參數校準可傾斜系統10。影像感測器116、126、136之參數可係一量子效率、一曝光時間、一感測器增益、一像素數目及一像素密度中之一或多者。可關於中心相機110、第一側向相機120及第二側向相機130之透鏡總成114、124、134之參數校準可傾斜系統10。透鏡總成114、124、134之參數可係一放大率及一透射率中之一或多者。可關於可傾斜系統10之相機110、120、130之固有參數校準可傾斜系統10。固有參數可包括一光軸及成像畸變。可關於可傾斜系統10之外在參數校準可傾斜系統10。外在參數可包括可傾斜系統10之相機110、120、130之個別姿勢。
可傾斜系統10進一步包括一傾斜機構140，傾斜機構140使得用於全景成像之可傾斜系統10能夠繞旋轉軸102傾斜。傾斜機構140可係可固定的，藉此保證用於全景成像之可傾斜系統10之傾斜度。
可傾斜系統10進一步包括一影像處理單元150，影像處理單元150包括一拼接功能152，拼接功能152經組態以由中心相機110、第一側向相機120及第二側向相機130擷取之影像310、320、330拼接在一起以形成場景之一全景影像。影像310、320、330包括一中心影像310、一第一側向影像320及一第二側向影像330。中心影像310係由中心相機110擷取。第一側向影像320係由第一側向相機120擷取。第二側向影像330係由第二側向相機130擷取。將關於圖3A至圖3B及圖4A闡述影像拼接。
全景影像具有一假想水平線，且影像處理單元150進一步經組態以在用於全景成像之可傾斜系統10傾斜時維持全景影像之假想水平線在場景中之位置。影像處理單元150可係一通用處理單元。影像處理單元150可係位於一晶片上之一系統。
第一側向相機120及第二側向相機130之成像系統在與旋轉軸102垂直之一方向104上具有比中心相機110之成像系統大的一視域204。將關於圖2A至圖2B闡述中心相機110及側向相機200之視域214、204。
第一側向相機120之透鏡總成124及第二側向相機130之透鏡總成134可經組態以提供比中心相機110之透鏡總成114大的一視域204。與中心相機110之透鏡總成114相比，第一側向相機120及第二側向相機130之透鏡總成124、134可包括具有一較短焦距之光學器件。與中心相機110之透鏡總成114相比，第一側向相機120及第二側向相機130之透鏡總成124、134可包括具有一較小放大率之光學器件。
第一側向相機120及第二側向相機130之透鏡總成124、134之一變焦設定可經組態以提供比中心相機110之透鏡總成114之一變焦設定大的一視域204。
用於全景成像之可傾斜系統10可進一步包括一控制器160，控制器160經組態以控制第一側向相機120及第二側向相機130之透鏡總成124、134之變焦設定，其中第一側向相機120及第二側向相機130之透鏡總成124、134之變焦設定可基於用於全景成像之可傾斜系統10之一傾斜度。控制器160可進一步經組態以控制中心相機110之透鏡總成114之變焦設定。第一側向相機120及第二側向相機130之透鏡總成124、134之變焦設定可隨著用於全景成像之可傾斜系統10之傾斜角度之一改變而變化。
用於全景成像之可傾斜系統10可進一步包括經組態以判定用於全景成像之可傾斜系統10之傾斜度之一陀螺儀170。
陀螺儀170可配置於中心相機110附近，如圖1及圖2A中所例示。
第一側向相機120及第二側向相機130之影像感測器126、136可在與旋轉軸102垂直之一方向104上具有比中心相機110之影像感測器116大之延伸度，以在與旋轉軸102垂直之方向104上提供更大視域204。
第一側向相機120及第二側向相機130之影像感測器126、136可在與旋轉軸102平行之一方向上具有比中心相機110之影像感測器116大之一延伸度。
中心相機110之影像感測器116、第一側向相機120之影像感測器126及第二側向相機130之影像感測器136可係矩形的，其中第一側向相機120之影像感測器126及第二側向相機130之影像感測器136可被定向成其一較長側相對於旋轉軸102成一定角度，且其中中心相機110之影像感測器116可被定向成其一較長側與旋轉軸102平行，以在與旋轉軸102垂直之方向104上提供更大視域204。
第一側向相機120及第二側向相機130可被定向成其一較長側相對於旋轉軸102成90°角度。
傾斜機構140可包括一傾斜馬達142。傾斜馬達142可受控制器160控制。
由第一側向相機120繪示之場景之一部分可與由中心相機110繪示之場景之一第一部分312部分地重疊，且其中由第二側向相機130繪示之場景之一部分可與由中心相機110繪示之場景之一第二部分314部分地重疊。將關於圖3A至圖3B闡述部分重疊。
影像處理單元150可進一步包括：一特徵辨識功能154，其經組態以辨識中心影像310、第一側向影像320及第二側向影像330中與假想水平線相關之特徵302；一影像資料變換功能156，其經組態以在空間上變換中心影像310、第一側向影像320及第二側向影像330之影像資料，其中空間變換係基於假想水平線之位置；及一對準功能158，其經組態以將中心影像310中與假想水平線相關之特徵302和第一側向影像320及第二側向影像330中與假想水平線相關之特徵302對準。
影像資料變換功能156之空間變換可對中心影像310、第一側向影像320及第二側向影像330之影像資料進行變換，以使得假想水平線在所產生之全景影像中係筆直的。影像資料變換功能156之空間變換可包括一投影。該投影可係一圓柱形投影或半球形投影。
特徵辨識功能154可進一步經組態以基於在中心影像310、第一側向影像320及/或第二側向影像330中所辨識之特徵來判定可傾斜系統10之一傾斜度之一改變。
影像資料變換功能156中之空間變換可進一步基於可傾斜系統10之傾斜度。
影像資料變換功能156之空間變換可進一步基於用於全景成像之可傾斜系統10之一模型。
用於全景成像之可傾斜系統10之模型可包括關於中心相機110、第一側向相機120及/或第二側向相機130之位置之資訊。用於全景成像之可傾斜系統10之模型可包括關於中心方向112、第一橫向方向及/或第二橫向方向之資訊。用於全景成像之可傾斜系統10之模型可包括關於中心相機110、第一側向相機120及/或第二側向相機130之成像系統之資訊。用於全景成像之可傾斜系統10之模型可包括關於中心相機110、第一側向相機120及/或第二側向相機130的透鏡總成114、124、134及影像感測器116、126、136之資訊。
影像處理單元150可進一步包括經組態以裁剪全景影像之一裁剪功能159。
用於全景成像之可傾斜系統10可進一步包括一資料匯流排180。中心相機110、第一側向相機120、第二側向相機130、傾斜機構140、傾斜馬達142、影像處理單元150、控制器160及/或陀螺儀170可經由資料匯流排180進行通信。
用於全景成像之可傾斜系統10可進一步包括一殼體100。殼體100可包括影像處理單元150、控制器160及資料匯流排180。傾斜機構140可耦合至殼體100。
用於全景成像之可傾斜系統10可進一步包括經配置以相對於旋轉軸102在不同方向上對場景進行成像之一第三側向相機及一第四側向相機，其中第三側向相機及第四側向相機配置於第一側向相機120及第二側向相機130之相對側向邊上，其中第三側向相機及第四側向相機各自具有包括一透鏡總成及一影像感測器之一成像系統；其中拼接功能152進一步經組態以將由中心相機110、第一側向相機120、第二側向相機130、第三側向相機及第四側向相機擷取之影像310、320、330拼接在一起，以形成場景之一全景影像；且其中第三側向相機及第四側向相機之該等成像系統在與旋轉軸102垂直之一方向104上具有比第一側向相機120及第二側向相機130之成像系統大之一視域。
應理解，第三側向相機及第四側向相機可在適用情況下具有與第一側向相機120及第二側向相機130對應之功能。為避免不必要重複，參考上文。
用於全景成像之可傾斜系統10可進一步包括：另一中心相機，其經配置以相對於旋轉軸102在一方向上對場景進行成像，其中該另一中心相機配置於中心相機110之一側向邊上，其中第一側向相機120及第二側向相機130配置於中心相機110及該另一中心相機之相對側向邊上，其中該另一中心相機具有包括一透鏡總成及一影像感測器之一成像系統；且其中拼接功能152進一步經組態以將由中心相機110、該另一中心相機及側向相機擷取之影像310、320、330拼接在一起以形成場景之一全景影像。
該另一中心相機可與中心相機110同一類型。該另一中心相機之成像系統與中心相機110之成像系統可在與旋轉軸102垂直之方向104上具有一類似視域。該另一中心相機之成像系統與中心相機110之成像系統可在與旋轉軸102平行之一方向上具有一類似視域。
應理解，該另一中心相機可在適用情況下具有與中心相機110對應之功能。為避免不必要重複，參考上文。
圖2A圖解說明用於全景成像之可傾斜系統10中之中心相機110之一側視圖。中心相機110在與旋轉軸102垂直之一方向104上具有一視域214。
圖2B圖解說明用於全景成像之可傾斜系統10中之一側向相機200之一側視圖。圖2B中所展示之側向相機200可對應於第一側向相機120、第二側向相機130、第三側向相機及/或第四側向相機。側向相機200在與旋轉軸102垂直之一方向104上具有一視域204。在與旋轉軸102垂直之一方向104上之視域204大於中心相機110之視域214。
圖3A圖解說明由用於全景成像之可傾斜系統10擷取之中心影像310、第一側向影像320及第二側向影像330。可重新調節第一側向影像320及第二側向影像330以使得場景中之物體具有與在中心影像310中相同之大小。如圖3A中所例示，第一側向影像320之一部分可與中心影像310之一第一部分312重疊，且第二側向影像330之一部分可與中心影像310之一第二部分314重疊。第一側向影像320及第二側向影像330係由在與旋轉軸102垂直之方向104上具有比中心相機110大之視域的相機擷取。藉此，第一側向影像320及第二側向影像330在與旋轉軸102垂直之一方向104上包括比中心影像310大的場景之一部分。
如圖3A中所展示，與假想水平線相關之特徵302存在於中心影像310、第一側向影像320及第二側向影像330中。對準功能158可將與假想水平線相關之特徵302對準。可將影像310、320、330拼接在一起以形成一全景影像。可藉由一裁剪功能159裁剪全景影像。所裁剪全景影像可具有一矩形形狀。
圖3B圖解說明當用於全景成像之可傾斜系統10與圖3A之情況相比略微傾斜時所擷取之影像310、320、330。更具體而言，當用於全景成像之可傾斜系統10向下傾斜時擷取了影像310、320、330，藉此使與假想水平線相關之特徵302在影像310、320、330中上移。略微誇大了傾斜量以便於在圖3B中更清晰地看到。與假想水平線相關之特徵302在影像310、320、330中上移，且由於第一側向相機120及第二側向相機130經配置以在與中心相機110不同之方向122，132上對場景進行成像，因此遍及每一影像310、320、330之橫向延伸度該移位將有所不同。該移位在中心影像310中將比在第一側向影像320及第二側向影像330中更大，如圖3B中所例示。在第一側向影像320及第二側向影像330中，在外側位置中之影像部分將比更靠近中心影像310之影像部分移位小。中心影像310、第一側向影像320及第二側向影像330之影像資料可經空間變換，以使得假想水平線在由中心影像310、第一側向影像320及第二側向影像330形成之一全景影像中係筆直的。當對影像資料進行空間變換以使得假想水平線在全景影像中筆直時，在外側位置中之影像部分沿與旋轉軸102垂直之方向104進一步移動。此將關於圖4A加以闡述。若與假想水平線相關之特徵302之附近區域中之影像資料在空間變換之後缺失，則可以一不美觀方式裁剪全景影像。由於第一側向影像320及第二側向影像330在與旋轉軸102垂直之方向104上包括比中心影像310大的場景部分，因此與第一側向影像320及第二側向影像330中之假想水平線相關之特徵302可在不丟失與場景相關聯之影像資料之情況下比所有相機在與旋轉軸102垂直之方向104上皆具有類似視域之一系統上移得更多。
圖4A圖解說明經空間變換影像420、430。經空間變換第一側向影像420係圖3B中之第一側向影像320之一空間變換。經空間變換第二側向影像430係圖3B中之第二側向影像320之一空間變換。如圖4A中所例示，為產生具有一筆直假想水平線之一全景影像，經空間變換的第一側向影像420及第二側向影像430之外側部分在與旋轉軸102垂直之一方向104上比經空間變換的第一側向影像420及第二側向影像430中更靠近中心影像310之中心之部分移位得更多。可以與對第一側向影像420及第二側向影像430進行空間變換類似之一方式來對中心影像310進行空間變換。換言之，中心影像310之外側部分可在與旋轉軸102垂直之一方向104上比中心影像310中更靠近中心影像310之中心之部分移位得更多。
圖4B圖解說明經空間變換影像520、530。一中心影像510係由一先前技術系統中之一中心相機擷取。經空間變換第一側向影像520係由先前技術系統中之一第一側向相機擷取。經空間變換第二側向影像530係由先前技術系統中之一第二側向相機擷取。先前技術系統可繞一旋轉軸502傾斜。應理解，可以與對由先前技術系統擷取之第一側向影像520及第二側向影像530進行空間變換類似的一方式對由先前技術系統擷取之中心影像510進行空間變換。先前技術系統中之中心相機、第一側向相機及第二側向相機之成像系統在與旋轉軸502垂直之一方向504上具有一類似視域。
為產生具有一筆直假想水平線之一全景影像，與圖4A中所展示之實例類似，圖4B中經空間變換的第一側向影像520及第二側向影像530的外側位置在與旋轉軸502垂直之一方向504上比經空間變換的第一側向影像520及第二側向影像530中更靠近中心影像510之中心之部分移位得更多。
由於由先前技術系統中之第一側向相機及第二側向相機擷取之第一側向影像及第二側向影像中不存在與一第一部分522及一第二部分532相關聯之影像資料，因此將以不美觀方式裁剪全景影像。由於先前技術系統中之中心相機、第一側向相機及第二側向相機之成像系統在與旋轉軸502垂直之一方向504上具有類似視域，因此第一側向影像及第二側向影像中不存在與第一部分522及第二部分532相關聯之影像資料。換言之，先前技術系統中之第一側向相機及第二側向相機擷取之第一側向影像及第二側向影像中之影像資料不足以使得可在不以一不美觀方式裁剪全景影像之情況下產生具有一筆直假想水平線之一全景影像。更具體而言，全景影像將不具有與第一部分522及第二部分532相關聯之影像資料。
比較圖4B與圖4A應意識到，由於圖4A中之經空間變換的第一側向影像420及第二側向影像430含有和與圖4B中之第一部分522及第二部分532對應之部分相關聯之影像資料，不必以一不美觀方式裁剪圖4A所產生之一全景影像。
熟習此項技術者意識到，即使與圖3A、圖3B、圖4A及圖4B相關之說明係在系統向下傾斜之情形中做出，但可針對系統向上傾斜來調整說明及對應方向。
熟習此項技術者意識到，本發明概念決不僅限於上文所闡述之較佳變體。相反，可在隨附申請專利範圍之範疇內做出諸多修改及變化。
舉例而言，陀螺儀170可配置於傾斜機構140附近、配置於第一側向相機120上或配置於第二側向相機130上，而非如圖1及圖2A中所展示地配置於中心相機110上。
另外，熟習此項技術者可依據對圖式、揭示內容及隨附申請專利範圍之研究在實踐所主張本發明之過程中理解及實現所揭示變體之變化。
10:可傾斜系統/用於全景成像之可傾斜系統 100:殼體 102:旋轉軸 104:方向 110:中心相機 112:方向/中心方向 114:透鏡總成 116:影像感測器 120:第一側向相機/相機 122:方向/第一方向 124:透鏡總成 126:影像感測器 130:第二側向相機/相機 132:方向/第二方向 134:透鏡總成 136:影像感測器 140:傾斜機構 142:傾斜馬達 150:影像處理單元 152:拼接功能 154:特徵辨識功能 156:影像資料變換功能 158:對準功能 159:裁剪功能 160:控制器 170:陀螺儀 180:資料匯流排 200:側向相機 204:視域 214:視域 302:特徵 310:影像/中心影像 312:第一部分 314:第二部分 320:影像/第一側向影像 330:影像/第二側向影像 420:經空間變換影像/經空間變換第一側向影像/第一側向影像 430:經空間變換影像/經空間變換第二側向影像/第二側向影像 502:旋轉軸 504:方向 510:中心影像 520:經空間變換影像/經空間變換第一側向影像/第一側向影像 522:第一部分 530:經空間變換影像/經空間變換第二側向影像/第二側向影像 532:第二部分
現在將參考附圖更詳細地闡述本發明之上述及其他態樣，附圖展示本發明之實施例。不應將該等圖視為將本發明限制於具體實施例，而是，該等圖用於解釋及理解本發明。 如圖中所圖解說明，出於說明目的而擴大層及區的大小，且因此提供此等層及區的大小以圖解說明本發明之實施例之大體結構。通篇中，相似元件符號係指相似元件。 圖1圖解說明用於全景成像之一可傾斜系統之一俯視圖。 圖2A圖解說明用於全景成像之可傾斜系統中之中心相機之一側視圖。 圖2B圖解說明用於全景成像之可傾斜系統中之第一側向相機之一側視圖。 圖3A圖解說明由用於全景成像之可傾斜系統擷取之影像。 圖3B圖解說明由用於全景成像之一傾斜的可傾斜系統擷取之影像。 圖4A圖解說明由用於全景成像之本發明系統擷取之經空間變換影像。 圖4B圖解說明由用於全景成像之一先前技術系統擷取之經空間變換影像。
10:可傾斜系統/用於全景成像之可傾斜系統
100:殼體
102:旋轉軸
104:方向
110:中心相機
112:方向/中心方向
114:透鏡總成
116:影像感測器
120:第一側向相機/相機
122:方向/第一方向
124:透鏡總成
126:影像感測器
130:第二側向相機/相機
132:方向/第二方向
134:透鏡總成
136:影像感測器
140:傾斜機構
142:傾斜馬達
150:影像處理單元
152:拼接功能
154:特徵辨識功能
156:影像資料變換功能
158:對準功能
159:裁剪功能
160:控制器
170:陀螺儀
180:資料匯流排

Claims (15)

  1. 一種用於對一場景進行全景成像之可傾斜系統(10)，其包括： 一中心相機(110)、一第一側向相機(120)及一第二側向相機(130)，其等經配置以相對於一旋轉軸(102)在不同方向(112、122、132)上對該場景進行成像，其中該第一側向相機(120)及該第二側向相機(130)配置於該中心相機(110)之相對側向邊上，其中該中心相機(110)、該第一側向相機(120)及該第二側向相機(130)各自具有包括一透鏡總成(114、124、134)及一影像感測器(116、126、136)之一成像系統； 一傾斜機構(140)，其使得該用於全景成像之可傾斜系統(10)能夠繞該旋轉軸(102)傾斜；及 一影像處理單元(150)，其包括一拼接功能(152)，該拼接功能(152)經組態以將由該中心相機(110)、該第一側向相機(120)及該第二側向相機(130)擷取之影像(310、320、330)拼接在一起以形成該場景之一全景影像，該全景影像具有一假想水平線，且該拼接功能(152)經組態以在該用於全景成像之可傾斜系統(10)傾斜時維持該全景影像之該假想水平線在該場景中之位置； 其中該第一側向相機(120)之該成像系統及該第二側向相機(130)之該成像系統在與該旋轉軸(102)垂直之一方向(104)上具有比該中心相機(110)之該成像系統大之一視域(204)。
  2. 如請求項1之用於全景成像之可傾斜系統(10)，其中該第一側向相機(120)之該透鏡總成(124)及該第二側向相機(130)之該透鏡總成(134)經組態以提供比該中心相機(110)之該透鏡總成(114)大之一視域(204)。
  3. 如請求項1之用於全景成像之可傾斜系統(10)，其中該第一側向相機(120)之該透鏡總成(124)及該第二側向相機(130)之該透鏡總成(134)的一變焦設定經組態以提供比該中心相機(110)之該透鏡總成(114)之一變焦設定大的一視域(204)。
  4. 如請求項3之用於全景成像之可傾斜系統(10)，其進一步包括一控制器(160)，該控制器(160)經組態以控制該第一側向相機(120)之該透鏡總成(124)之該變焦設定及該第二側向相機(130)之該透鏡總成(134)之該變焦設定，其中該第一側向相機(120)之該透鏡總成(124)之該變焦設定及該第二側向相機(130)之該透鏡總成(134)之該變焦設定係基於該用於全景成像之可傾斜系統(10)之一傾斜度。
  5. 如請求項1之用於全景成像之可傾斜系統(10)，其進一步包括一陀螺儀(170)，該陀螺儀(170)經組態以判定該用於全景成像之可傾斜系統(10)之傾斜度。
  6. 如請求項1之用於全景成像之可傾斜系統(10)，其中該第一側向相機(120)之該影像感測器(126)及該第二側向相機(130)之該影像感測器(136)在與該旋轉軸(102)垂直之一方向(104)上具有比該中心相機(110)之該影像感測器(116)大的一延伸度，以在與該旋轉軸(102)垂直之該方向(104)上提供該更大視域(204)。
  7. 如請求項6之用於全景成像之可傾斜系統(10)，其中該中心相機(110)之該影像感測器(116)、該第一側向相機(120)之該影像感測器(126)及該第二側向相機(130)之該影像感測器(136)係矩形的，其中該第一側向相機(120)之該影像感測器(126)及該第二側向相機(130)之該影像感測器(136)被定向成其一較長側相對於該旋轉軸(102)成一定角度，且其中該中心相機(110)之該影像感測器(116)被定向成其一較長側平行於該旋轉軸(102)，以在與該旋轉軸(102)垂直之該方向(104)上提供該更大視域(204)。
  8. 如請求項1之用於全景成像之可傾斜系統(10)，其中該傾斜機構(140)包括一傾斜馬達(142)。
  9. 如請求項1之用於全景成像之可傾斜系統(10)，其中由該第一側向相機(120)繪示之該場景之一部分與由該中心相機(110)繪示之該場景之一第一部分(312)部分地重疊，且其中由該第二側向相機(130)繪示之該場景之一部分與由該中心相機(110)繪示之該場景之一第二部分(314)部分地重疊。
  10. 如請求項1之用於全景成像之可傾斜系統(10)，其中該影像處理單元(150)進一步包括： 一特徵辨識功能(154)，其經組態以辨識一中心影像(310)、一第一側向影像(320)及一第二側向影像(330)中與該假想水平線相關之特徵(302)； 一影像資料變換功能(156)，其經組態以對該中心影像(310)、該第一側向影像(320)及該第二側向影像(330)之影像資料進行空間變換，其中該空間變換係基於該假想水平線之該位置；及 一對準功能(158)，其經組態以將該中心影像(310)中與該假想水平線相關之該等特徵(302)和該第一側向影像(320)及該第二側向影像(330)中與該假想水平線相關之該等特徵(302)對準。
  11. 如請求項10之用於全景成像之可傾斜系統(10)，其中該影像資料變換功能(156)中之該空間變換係進一步基於該可傾斜系統(10)之傾斜度。
  12. 如請求項10之用於全景成像之可傾斜系統(10)，其中該影像資料變換功能(156)中之該空間變換係進一步基於該用於全景成像之可傾斜系統(10)之一模型。
  13. 如請求項11之用於全景成像之可傾斜系統(10)，其中該影像處理單元(150)進一步包括經組態以將該全景影像裁剪成一矩形形狀之一裁剪功能(159)。
  14. 如請求項1之用於全景成像之可傾斜系統(10)，其進一步包括： 一第三側向相機及一第四側向相機，其經配置以相對於該旋轉軸(102)在不同方向上對該場景進行成像，其中該第三側向相機及該第四側向相機配置於該第一側向相機(120)及該第二側向相機(120)之相對側向邊上，其中該第三側向相機及該第四側向相機各自具有包括一透鏡總成及一影像感測器之一成像系統； 其中該拼接功能(152)進一步經組態以將由該中心相機(110)、該第一側向相機(120)、該第二側向相機(130)、該第三側向相機及該第四側向相機擷取之影像(310、320、330)拼接在一起以形成該場景之一全景影像；且 其中該第三側向相機之該成像系統及該第四側向相機之該成像系統在與該旋轉軸(102)垂直之一方向(104)上具有比該第一側向相機(120)之該成像系統及該第二側向相機(130)之該成像系統大之一視域。
  15. 如請求項1之用於全景成像之可傾斜系統(10)，其進一步包括： 另一中心相機，其經配置以相對於該旋轉軸(102)在一方向上對該場景進行成像，其中該另一中心相機配置於該中心相機(110)之一側向邊上，其中該第一側向相機(120)及該第二側向相機(130)配置於該中心相機(110)及該另一中心相機的相對側向邊上，其中該另一中心相機具有包括一透鏡總成及一影像感測器之一成像系統；且 其中該拼接功能(152)進一步經組態以將由該中心相機(110)、該另一中心相機及該等側向相機(120、130)擷取之影像(310、320、330)拼接在一起以形成該場景之一全景影像。
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