[实用新型]4目摄像机阵列系统

说明书

技术领域

   本实用新型涉及一种用于多目视觉景深计算的摄像机阵列系统，尤其是4台相对空间结构固定且拍摄时焦距相同的同构摄像机所组成的摄像机阵列系统。

背景技术

目前，在机器人视觉、非接触式测量等领域中通常使用双/三目平行摄像机系统来计算所拍摄到的二维数字图像的深度信息，即测量系统所使用的图像获取设备为两/三台平行的摄像机所组成的摄像机阵列系统。在当前的研究领域中，通常使用固定在建筑物上（房顶、墙面等）的多台（6台以上）汇聚式摄像机所组成的摄像机阵列系统来计算所拍摄到的数字图像的深度信息。虽然从理论上说，从双/三目平行摄像机系统所拍摄到的二维数字图像中可以计算出景物的深度信息，但是在实际应用的过程中却会遇到视差图像配准技术上无法完全解决的二异性问题。造成问题的原因就是因为目前的双/三目摄像机阵列所获取的视差图并没有完全反应三维场景在各向视差情况。而如果采用研究领域的多台摄像机所组成的汇聚式阵列系统来实现，则实现代价巨大，而且由于汇聚式摄像机阵列系统本身的系统特性而无法实现对任意广阔的三维场景进行三维重建。在便携型上，由于摄像机阵列架设方法上的原因，多目汇聚式摄像机阵列系统往往无法进行移动。

发明内容

目前，在机器人视觉、非接触式测量等领域中通常使用双/三目平行摄像机系统来计算所拍摄到的二维数字图像的深度信息，即测量系统所使用的图像获取设备为两/三台平行的摄像机所组成的摄像机阵列系统。在当前的研究领域中，通常使用固定在建筑物上（房顶、墙面等）的多台（6台以上）汇聚式摄像机所组成的摄像机阵列系统来计算所拍摄到的数字图像的深度信息。虽然从理论上说，从双/三目平行摄像机系统所拍摄到的二维数字图像中可以计算出景物的深度信息，但是在实际应用的过程中却会遇到视差图像配准技术上无法完全解决的二异性问题。造成问题的原因就是因为目前的双/三目摄像机阵列所获取的视差图并没有完全反应三维场景在各向视差情况。而如果采用研究领域的多台摄像机所组成的汇聚式阵列系统来实现，则实现代价巨大，而且由于汇聚式摄像机阵列系统本身的系统特性而无法实现对任意广阔的三维场景进行三维重建。在便携型上，由于摄像机阵列架设方法上的原因，多目汇聚式摄像机阵列系统往往无法进行移动。

       本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：将3台相同型号的摄像机（即同构摄像机）在平面上放置成正三角形，然后在正三角形的中心放置第4台该型号的摄像机，所有4台摄像机的镜头取景方向平行，且取景方向与正三角形所在平面垂直，4台摄像机的焦距保持相同。使用支架将上述4台摄像机固定之后即可拍摄任意场景的均匀视差图像。拍摄时，位于正三角形三个角上的三台摄像机将能够为处于正三角形中心的第四台摄像机提供均匀覆盖的各向视差图像。在获取了各向视差图像之后，便能够解决视差图配准技术上的二异性问题，从而能够普适性地对位于正三角形中心的第4台摄像机所拍摄图像的三维景深信息进行计算。

       本实用新型的有益效果是，可以以最少的摄像机数量来获取普适性三维景深计算所需要的各向视差图像，结构简单，便于产品化。

       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。

       附图1是本实用新型的摄像机阵列结构三视图。

       附图2是本实用新型的摄像机阵列几何结构图。

       附图3是本实用新型的应用实例。

       图中1.阵列中的第一台摄像机，2.阵列中的第二台摄像机，3.阵列中的第三台摄像机，4.阵列中的第四台摄像机，5.支架。

       具体实施方式：

       在图2所示的几何结构图中，阵列系统中第一台摄相机（1）的位置与阵列系统中第二台摄像机（2）和第三台摄像机（3）的位置构成的三角形ABC为正三角形，即三角形的边长AB=BC=CA，阵列系统中第四台摄像机（4）的位置位于三角形ABC的几何中心，即边BC的中垂线AE与边CA的中垂线BF的交点D处。四台摄像机的取景方向相互平行且垂直于三角形ABC所在的平面。

       在图3所示实施例中，阵列中的摄像头（1）、（2）、（3）、（4）固定在平面支架（5）上，摄像头的取景方向相互平行且垂直于支架所在平面。