TWI550334B - 球體全景影像裝置 - Google Patents

Description

球體全景影像裝置

本案是有關於一種攝影裝置，且特別是有關於一種球體全景影像裝置。

全景攝影(Panorama)源自於傳統平面的概念，一般可以單一台相機其以水平視角環繞完整一周，再將拍攝到的多張照片透過影像處理的方式拼接在一起。然而，以此類方式拍攝出的照片受限於二度空間，無法同時呈現出照片內容的上方(例如是天空)或是下方(例如是地面)的全視角的影像。

本案提供一種球體全景影像裝置，其可拍攝到全角度的立體影像。

本案的一種球體全景影像裝置，包括一外球狀殼體、一內球狀殼體、多個立體攝影模組及一定向感測模組。整個外球狀殼體為透明。內球狀殼體位於外球狀殼體內，內球狀殼體與外球 狀殼體具有一間距且適於相對外球狀殼體轉動。這些立體攝影模組固定於內球狀殼體，且內球狀殼體在對應於這些立體攝影模組的區域為透明。定向感測模組配置於內球狀殼體。

基於上述，本案的球體全景影像裝置藉由將這些立體攝影模組固定於內球狀殼體上，這些立體攝影模組的視角涵蓋到全角度，以拍攝出全角度的立體畫面。定向感測模組配置於內球狀殼體，以固定欲使內球狀殼體保持的角度。外球狀殼體套設於內球狀殼體外，兩者之間存在間隙而能夠相對轉動。因此，本案的球體全景影像裝置在使用時，即便外球狀殼體處於轉動狀態(例如被拋到空中或是在地上滾動)，內球狀殼體仍能夠相對於外球狀殼體保持特定角度，而提高立體攝影模組所拍出影像的穩定性。

為讓本案的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100、200、300‧‧‧球體全景影像裝置

110、210、310‧‧‧外球狀殼體

120、220、320‧‧‧內球狀殼體

130、230、330‧‧‧立體攝影模組

140‧‧‧定向感測模組

142‧‧‧陀螺儀

142a‧‧‧軸桿

142b‧‧‧轉子

142c‧‧‧萬向節組件

142d‧‧‧外框

144‧‧‧加速度儀

150‧‧‧電路模組

160‧‧‧電池模組

170‧‧‧配重塊

380‧‧‧滾珠

圖1是依照本案的一實施例的一種球體全景影像裝置的示意圖。

圖2是隱藏圖1的球體全景影像裝置的部分元件的示意圖。

圖3是依照本案的另一實施例的一種球體全景影像裝置的立體攝影模組配置於內球狀殼體的示意圖。

圖4是依照本案的另一實施例的一種球體全景影像裝置的示 意圖。

圖1是依照本案的一實施例的一種球體全景影像裝置的示意圖。請參閱圖1，本實施例的球體全景影像裝置100包括一外球狀殼體110、一內球狀殼體120、多個立體攝影模組130、一定向感測模組140、一電路模組150、一電池模組160及一配重塊170。

在本實施例中，內球狀殼體120位於外球狀殼體110內，且外球狀殼體110與內球狀殼體120之間存在一間距。在本實施例中，外球狀殼體110與內球狀殼體120在巨觀上呈現透明。外球狀殼體110與內球狀殼體120的材料例如是透明的強化玻璃或是強化塑膠混有具有磁性的粉末(例如是鐵粉)。外球狀殼體110的內表面與內球狀殼體120的外表面分別具有相同的磁極，而使得外球狀殼體110與內球狀殼體120之間會因為磁斥力而保持此間距。由於外球狀殼體110與內球狀殼體120沒有直接接觸，內球狀殼體120不會受到外球狀殼體110干涉而能夠相對轉動。

這些立體攝影模組130固定於內球狀殼體120且位於內球狀殼體120的內表面上。在本實施例中，各立體攝影模組130包括影像感測器(未繪示)與景深感測器(未繪示)，藉由上述兩者的配合以拍攝出立體的影像。在本實施例中，立體攝影模組130至少可清楚拍攝到八公尺的距離，當然，拍攝的距離範圍可隨著製造者選用不同種類或是等級的立體攝影模組130而異，立體攝 影模組130的種類以及可拍攝到的清楚距離範圍並不以上述為限制。

為了能夠拍攝出全角度的畫面，也就是說，希望除了能夠拍攝到以水平的視角環繞一周的畫面之外，還能夠看到上方與下方的全角度畫面，這些立體攝影模組130可以參考下列的配置方式。圖2是隱藏圖1的球體全景影像裝置的部分元件的示意圖。在圖2中，為了清楚地表現這些立體攝影模組130的配置位置，僅示意性地繪示出球體全景影像裝置100的外球狀殼體110、內球狀殼體120與多個立體攝影模組130，而隱藏球體全景影像裝置100的其他元件。如圖2所示，在本實施例中，立體攝影模組130的數量以四個為例。若將這些立體攝影模組130以線段兩兩連接起來，可以發現在內球狀殼體120上的這些立體攝影模組130分別會位在一正三角錐的四個頂點上。在本實施例中，各立體攝影模組130至少需要能夠拍攝到廣角範圍為120度的影像。如此一來，配置在正三角錐的四個頂點上的這些立體攝影模組130便能夠拍攝到全角度的影像。

值得一提的是，雖然在本實施例中，以整體巨觀而言，內球狀殼體120是透明的，而使得立體攝影模組130能夠透過內球狀殼體120與外球狀殼體110拍攝到外面的畫面。但在其他實施例中，內球狀殼體120也可以是只有在對應於這些立體攝影模組130的區域為透明，只要內球狀殼體120的各透明區域的範圍至少等於對應的立體攝影模組130所能拍攝到的廣角角度範圍即 可。

請回到圖1，定向感測模組140、電路模組150及電池模組160分別配置於內球狀殼體120內且固定於內球狀殼體120。在本實施例中，定向感測模組140電性連接於電路模組150，以將所感測到的資訊傳遞至電路模組150以進行訊號處理。電池模組160電性連接於電路模組150、立體攝影模組130及定向感測模組140，以提供電力。

在本實施例中，定向感測模組140包括一陀螺儀142及一加速度儀144。加速度儀144用以感測內球狀殼體的加速度，而陀螺儀142用以感測內球狀殼體的角速度且維持方向，加速度儀144所偵測的加速度和陀螺儀142所偵測的角速度會傳遞至電路模組150以進行處理。陀螺儀142包括一軸桿142a、一轉子142b、一萬向節(gimbal)組件142c及一外框142d，轉子142b以軸142a為軸心旋轉，在本實施例中，萬向節組件142c包括兩層圓環，內層圓環連接於沿垂直方向延伸的軸桿142a而隨著軸桿142a轉動而轉動，內層圓環與外層圓環之間以水平方向的軸樞接，外層圓環與外框142d之間再有另一軸樞接。陀螺儀142基於角動量守恆，在轉子142b轉動時，陀螺儀有抗拒方向改變的趨向，而可以維持方向。球體全景影像裝置100透過定向感測模組140以使內球狀殼體120能夠保持在特定水平的角度。如此一來，球體全景影像裝置100在使用時，即便外球狀殼體110處於轉動狀態(例如被拋到空中或是在地上滾動)，內球狀殼體120仍能夠相對於外 球狀殼體110保持特定角度，而提高立體攝影模組130所拍出影像的穩定性。

此外，除了利用定向感測模組140之外，在本實施例中，電路模組150與電池模組160均是配置在內球狀殼體120內靠近下方的位置，透過將較重的元件配置於內球狀殼體120內靠近下方的位置，以降低整體重心，而使得內球狀殼體120在常態下也能夠如不倒翁一樣，傾向回到特定的位置，例如是回到讓這些立體攝影模組130所排列出的正三角錐的底面呈現水平的位置。

另外，在本實施例中，球體全景影像裝置100更透過配重塊170配置在內球狀殼體120內靠近下方的位置，而更進一步地降低內球狀殼體120的重心。當然，在其他實施例中，若電池模組160的重量足夠，或者，內球狀殼體120內也可另外配置例如是記憶模組、無線傳輸模組或是具有其他功能的模組而使得內球狀殼體120及其內部元件的重心足夠低，也可以省去配重塊170的設計。

本實施例的球體全景影像裝置10藉由將這些立體攝影模組130固定於內球狀殼體120上，這些立體攝影模組130的視角涵蓋到全角度，以拍攝出全角度的立體畫面。定向感測模組140固定內球狀殼體120的角度，且外球狀殼體110能夠相對於內球狀殼體120轉動，而使得無論外球狀殼體110是否受外界碰觸、撞擊或拋擲，內球狀殼體120仍能夠相對於外球狀殼體110保持特定角度，而提高立體攝影模組130所拍出影像的穩定性。本實 施例的球體全景影像裝置100可提供全方向的立體資訊，可應用於3D圖形測量、虛擬現實、智慧機械手(intelligent robot)的環境識別、監視和監測系統、軍事偵察系統等領域。

需說明的是，在上面的實施例中，僅舉出其中一種立體攝影模組130配置在內球狀殼體120的方式。在其他實施例中，這些立體攝影模組130的數量以及位在內球狀殼體120上的位置(或者說這些立體攝影模組130所排列出的形狀)並不以此為限制。

圖3是依照本案的另一實施例的一種球體全景影像裝置的立體攝影模組配置於內球狀殼體的示意圖。請參閱圖3，在本實施例中，球體全景影像裝置200的立體攝影模組230的數量可為八個(圖式上因為視角的關係而僅顯示七個)，若將這些立體攝影模組230以線段兩兩連接起來，可以發現在內球狀殼體220上的這些立體攝影模組230分別會位在一立方體的八個頂點上。各立體攝影模組230至少可拍攝到廣角範圍為90度的影像，而使得配置在此立方體的八個頂點上的這些立體攝影模組230能夠拍攝到全角度的影像。當然，在其他實施例中，這些立體攝影模組230也可排列出一長方體或是其他的立體形狀，並不以上述為限制。

值得一提的是，設計者可視所選用的立體攝影模組130、230所能夠拍攝到的角度範圍來增減立體攝影模組130、230的數量，並且調整這些立體攝影模組130、230的排列位置。舉例而言，若設計者所選用的立體攝影模組130、230所能夠拍攝到的角度範 圍更廣，立體攝影模組130、230的數量也可以依據廣角範圍對應地減少，例如，也可僅使用三個甚至是兩個立體攝影模組130、230，這些立體攝影模組130、230位在相同的平面上，而非排列出立體的形狀。

圖4是依照本案的另一實施例的一種球體全景影像裝置的示意圖。請參閱圖4，本實施例的球體全景影像裝置300與圖1的球體全景影像裝置100的主要差異是在於，在圖1的實施例中，外球狀殼體110與內球狀殼體120之間是透過磁斥力的方式而使外球狀殼體110與內球狀殼體120之間維持間隙。在本實施例中，球體全景影像裝置300則是透過位在外球狀殼體310與內球狀殼體320之間的多個滾珠380，以使外球狀殼體310與內球狀殼體320之間保持一定距離且兩者可相對地轉動。在本實施例中，滾珠380可以是透明的，以使光線能夠通過。在其他實施例中，滾珠380也可以是不透明的，但被限制在外球狀殼體310與內球狀殼體320之間的特定範圍內，以避免滾珠遮蔽到立體攝影模組330。

綜上所述，本案的球體全景影像裝置藉由將這些立體攝影模組固定於內球狀殼體上，這些立體攝影模組的視角涵蓋到全角度，以拍攝出全角度的立體畫面。定向感測模組配置於內球狀殼體，以固定欲使內球狀殼體保持的角度。外球狀殼體套設於內球狀殼體外，兩者之間透過例如是磁斥力或是夾有滾珠而保持間隙且能夠相對轉動。因此，本案的球體全景影像裝置在使用時，即便外球狀殼體處於轉動狀態(例如被拋到空中或是在地上滾 動)，內球狀殼體仍能夠相對於外球狀殼體保持特定角度，而提高立體攝影模組所拍出影像的穩定性。

雖然本案已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本案，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧球體全景影像裝置

110‧‧‧外球狀殼體

120‧‧‧內球狀殼體

130‧‧‧立體攝影模組

140‧‧‧定向感測模組

142‧‧‧陀螺儀

142a‧‧‧軸桿

142b‧‧‧轉子

142c‧‧‧萬向節組件

142d‧‧‧外框

144‧‧‧加速度儀

150‧‧‧電路模組

160‧‧‧電池模組

170‧‧‧配重塊

Claims (10)

1. 一種球體全景影像裝置，包括：一外球狀殼體，其中整個該外球狀殼體為透明；一內球狀殼體，位於該外球狀殼體內，該內球狀殼體與該外球狀殼體具有一間距且適於相對該外球狀殼體轉動；多個立體攝影模組，固定於該內球狀殼體，其中該內球狀殼體在對應於該些立體攝影模組的區域為透明；以及一定向感測模組，配置於該內球狀殼體。
2. 如申請專利範圍第1項所述的球體全景影像裝置，其中該些立體攝影模組的數量為至少四個，且該些立體攝影模組分別位在一多面體的多個頂點上。
3. 如申請專利範圍第2項所述的球體全景影像裝置，其中該多面體為一正三角錐、一立方體或一長方體。
4. 如申請專利範圍第1項所述的球體全景影像裝置，其中該外球狀殼體的內表面與該內球狀殼體的外表面分別具有相同的磁極。
5. 如申請專利範圍第1項所述的球體全景影像裝置，更包括：一電路模組，固定於該內球狀殼體，其中該定向感測模組與該些立體攝影模組中至少一者電性連接於該電路模組。
6. 如申請專利範圍第5項所述的球體全景影像裝置，更包括：一電池模組，固定於該內球狀殼體靠近於該電路模組處，且電性連接於該電路模組。
7. 如申請專利範圍第1項所述的球體全景影像裝置，更包括：一配重塊，固定於該內球狀殼體。
8. 如申請專利範圍第1項所述的球體全景影像裝置，其中該定向感測模組包括一陀螺儀及一加速度儀。
9. 如申請專利範圍第1項所述的球體全景影像裝置，其中整個該內球狀殼體為透明。
10. 如申請專利範圍第1項所述的球體全景影像裝置，更包括：多個滾珠，位在該外球狀殼體與該內球狀殼體之間。