[发明专利]一种移动立体成像系统

说明书

技术领域

本发明属于立体视觉和测量技术领域，更具体地，涉及一种移动立体成像系统。

背景技术

许多诸如平板计算机（例如苹果iPad和三星Galaxy Tab）的移动设备和智能电话（诸如苹果iPhone、摩托罗拉Droid Razr Maxx、三星Galaxy Nexus）具有供用户拍摄他/她感兴趣的图像、并将其发送和与别的人们分享的内置数码相机。然而，这些设备都不能为用户提供用图像实现立体和3D测量的特征。

立体视觉（立体视）是用于确定场景中的点距离从空间中不同视点捕捉的场景的两张或多张图像的3D坐标或距离的过程。立体视觉算法已经被用在许多基于计算机的应用程序中，以构建用于例如车辆导航、测量和几何检测的地形和对象的模型。

本发明用于通过安放2台或多台相机并使其同时拍摄图像、以及使用方法和算法实现立体测量、立体观看和3D场景重构的方式为移动设备提供3D和立体能力。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种移动立体成像系统，用于通过安放2台或多台相机并使其同时拍摄图像、以及使用方法和算法实现立体测量、立体观看和3D场景重构的方式为移动设备提供3D和立体能力。

为实现上述目的，本发明提供了一种移动立体成像系统，包括：

A、诸如任何平板电脑或智能电话的普通移动设备，其具有处理器、RAM、操作系统、显示单元、数字存储媒体、WiFi或3G/4G无线连接的典型构件和特征；

B、两台或多台具有或不具有视频捕捉能力的数码相机；

C、控制和操作相机的控制器单元，其是用于来自两个或多个相机的同步图像捕捉的摄影定时控制器；

D、可选遥控器，用于操纵相机、数据处理以及远程传送；

E、诸如GPS设备的可选位置传感器，用于记录相机位置；

F、诸如IMU的可选姿态传感器，用于记录相机的姿态；

G、保持设备水平的可选水准器；

H、诸如USB连接的可选有线连接，用于在移动设备和诸如台式电脑的其他设备之间传送图像和数据；

I、其他用于上述构件以使设备正确工作的必要的连接线缆，控制单元和其他元件。

一种移动立体成像系统中的相机安装方法，包括以下步骤：

A、以彼此间隔一定距离将相机安装或安放在移动设备中，位置可以是在设备每边的中间，或者设备的四角处，至少使用两台相机，在仅使用两台相机的情况下，这两台相机彼此同向和对称安装，即相机之间维持一定距离，距离越长，能达到的精度越好，相机的指向可以是平行的，或者具有一些倾角，相机的安装位置和数量可灵活变化，唯一的要求是一台相机的图像应该与其相邻相机的图像具有一些重叠，但两台相机不能安放在同一位置；

B、一种典型的配置是使用两台相机，其指向彼此平行，并与穿过两台相机中心的连线垂直，这种典型的情况使获取图像的处理更简单和快速，这也是立体和3D视频捕捉的理想配置，必须指出将两台相机安装在几乎相同的位置、但指向相反的方向并不满足本发明的安装要求，因此也不被包括在本发明中，这是由于这两台相机不可能同时捕捉重叠的图像。

一种控制和操纵移动设备和相机用于拍摄照片和视频、以2D或立体模式观看和处理图像和视频、手动或自动测量图像、从拍摄的2D图像计算和提取3D对象信息的移动立体成像系统中的处理器指令包，软件包可被指定在以下模块中：

A、用于相机内部和外部参数检定的处理器指令模块，该模块所用的相机参数检定算法可以是公开可用的算法和方法、或者专门设计或开发的算法和方法，相机内部参数包括焦距、主点的位置、相机镜头失真参数，外部参数包括相机中心的位置，以及相机图像平面的姿态；

B、用于控制相机操作的处理器指令模块；

C、用于图像观看和测量的处理器指令模块，观看和测量可以在2D观看软件中、或者两幅重叠图像被立体显示的观看软件中实现；

D、用于自动匹配或识别所有与相同被摄对象点或特征对应的图像上相同点或其他特征的处理器指令模块；

E、从相机参数和测量图像点坐标计算对象空间点的3D坐标的处理器指令模块，它还包括从3D坐标的一些导出变量和详细的3D数字表面模型的计算，以及具有点云的对象表面的表示；

F、其他用于控制、操纵和处理诸如GPS和IMU的可选构件的可选处理器指令模块；

G、其他用于立体图像、推导数据和结果的可视化、分析、传送或共享的可选处理器指令模块。