[发明专利]图像描绘三维物体的装置

说明书

本发明涉及用于图像描绘(pictorially depicting)三维物体的装置。

为了图象显示三维物体和产生三维图像记录信息，已有技术中首先利用至少两个照相机来测量到达被描绘物体的距离，并产生“点云”、即产生具有表示被描绘物体表面的赋值图像信息的多个座标点。而后，将建立的点连接到借助劳动(labourious)计算处理而拓扑化的物体表面。于是，得到被描绘物体的三维多边形数据记录。

US-PS5 818 959中公开的处理方法至少从两个二维图像产生三维图像，其中至少利用围绕物体水平设置的两个照相机记录三维物体。在记录过程中，用条纹图案照射三维物体。先选择记录的二维图像作为参考图像，再选择作为所谓第二图像的图像。在这两个略有位置差异图像的基础上，根据所谓双目视差原理计算三维图像，其中物体所处的空间被细分成所谓的体素，两个二维图像中的每个体素值可与其它体素相互比较。借助照射的条纹图案可确认相同的体素。为了最小化所需的计算输入，并避免所谓的背景问题，应使所设置的照相机进一步远离，以便校核物体的表面点。

US-PS4 982 438中公开的方法用于识别物体的三维形状，其中被记录的物体由设置在水平面内且相互垂直的四对照相机环绕。每对照相机记录物体的双目视差图像。根据这些图像利用视差计算方法与所谓圆锥投影方法的组合来计算物体的三维形状。

EP0 631 250中公开了再现三维物体的处理方法。在这个方法中，多个照相机设置在不同的位置，以便可移动和/或适于记录移动的物体。在与上述处理方法相似的方法中，选择一个作为参考照相机的照相机拍摄该图像、并在另一照相机记录的图像中搜寻对应点作为体素内容计算的基础。

US-PS4 825 393、US-PS5 432 712、US-PS5 577 130、US-PS5 561526和US-PS4 654 872中，公开了三维物体的测量或距离测量，其以从视差方法导出的复合测量为基础。

美国的Kaidan、Feasterville、Pennsylvania公司提供了名称为MeridianC-60的摄影装置，该摄影装置包括基本为C形的导轨，照相机可移动地沿该装置的内部设置。被拍摄物体位于转动板上，于是可沿导轨移动的照相机能够在垂直方向围绕物体位移。

由Bayer等人在“Illusion rundherum”，c’t，1995，第8卷，14-107页中公开了一种与Apple公司的“QuickTime VR”系统有关的系统，其中，为了使用户能够用鼠标在所有方向流畅地移动三维物体，利用彼此具有10°间隔的360°水平及180°垂直透视图的单个图像记录整个物体。

上述系统的缺点是，对于产生三维多边形数据记录的复杂计算方法，数据处理系统要求很高的计算功率。再一个缺点是所谓背景问题，由于使用上述系统，被描绘的物体不能满意地从图像背景中辨别和区分。

鉴于此，本发明的目的是提供图像描绘三维物体的装置，通过该装置，利用具有普通计算性能的数据处理系统，即能以透视图的形式方便和低成本的为观看者描绘和再现三维物体。具体地说，根据本发明，不使用复杂计算处理即可将被描绘物体从图像背景中区别出来。

为了实现这一目的，一种用于描绘三维物体的装置，该装置具有多个围绕被描绘物体在规定的空间范围内分布的照相机、存储器和再现设备；其中，通过转动设备转动所述物体，使多个照相机的记录装置相对被描绘物体移动而进行记录；在存储器中产生的每个记录设备的二维图像数据的存储，与相对被描绘物体的至少一个照相机的相关座标的存储一起进行；通过相关座标对二维图像数据进行组合，将产生三维效果的透视图中所存储图像数据进行再现。

因此，根据本发明，利用多个照相机从被描绘物体的不同方向进行多个记录，并将这些具有相对座标照相机/物体赋值的记录中的每一个进行存储。于是，与已有技术的纯两维信息的存储相比，与记录位置和被记录物体之间空间关系相关的信息被赋值，而不是从大量的两维记录数据计算三维物体数据记录。通过适当的再现程序对储存的图像数据进行再现，其中根据物体的相对位置、将与各个视图对应的相应二维图像提出，即、通过使二维图像数据与相关座标条件结合，在透视图中再现存储的图像数据以便产生三维图像。在这种方式中，可得到物体被三维再现的效果。与常规的三维应用相比，本发明的装置要求较低的计算性能。对于空间和角座标，带图像数据存储的座标和参数还包括时间座标，该时间座标特别允许在变化、运动和生长的物体(植物)中的“动态”物体进行描绘和再现。