[发明专利]一种光扇立体摄像机及立体测量方法

说明书

本发明公开了一种光扇立体摄像机及一种立体测量方法。一个光扇立体摄像机采集的两个影像沿着水平方向上分别被两个光扇压缩后在同一个图像传感器上成像，输出的一种光扇左右格式的影像与传统左右格式的影像相比拥有相同的水平视角，解析度，影像效率和一半像素的标准播放格式。一个光扇全景立体摄像机输出的立体影像经过定位和剪切后仍然保持着影像被采集时的原始位置和方向的信息，拼接后每一个立体影像与周围相邻的立体影像之间不仅具有一种自然和无缝拼接的效果，而且具有立体影像原始的位置和方向。一种立体测量方法通过关注物体的立体影像实时地测量关注物体的摄像机的距离，关注物体之间的距离、面积、体积和关注物体表面的几何特征。本发明可以应用于内窥镜、立体摄像机、全景立体摄像机、立体测量和其他立体影像应用领域。

技术领域

本发明涉及一种拥有双镜头和单图像传感器的立体摄像机、以及光扇、光扇左右格式、立体测量方法、全景立体摄像机、全景立体影像剪切和拼接方法。

背景技术

两种主流的双镜头单图像传感器立体成像技术；第一种是两个独立的光学镜头模组通过两个成像圆的方式分别将采集的两个独立的和具有不同视角的影像投射在一个图像传感器的左半部和右半部上成像。第二种是两个独立的光学镜头模组采集的两个独立的和具有不同视角的影像经过一个镜头组二次成像后通过一个成像圆的方式投射在一个图像传感器上成像。上述两种成像圆成像技术获得的一个左右格式的影像中的左右两个影像存在着水平视角小，影像效率低和较小的影像播放格式的问题。

目前最常使用的双镜头单图像传感器立体摄像机输出的一个左右格式的影像中的左右两个影像与传统的两个独立的摄像机输出的两个独立的影像经过下采样和左右拼接后的一个传统左右格式的影像相比存在着水平视角小，影像效率低和更小的影像播放格式的问题。

实际中，测量一个关注物体与摄像机的距离都是通过测距器或传感器直接测量获得，但是这种方法无法直接获得关注物体的表面面积，体积和表面几何特征，包括关注物体的长度、宽度、面积、表面凹凸部分的面积和深度。这些信息在众多的应用中有着实际意义。

目前，市场中主流的全景摄像机都是通过一组分布式的传统镜头采集一组平面影像，然后通过算法对获得的平面影像进行剪切，拼接和立体合成的方式获得一个全景立体影像。到目前为止，几乎所有的立体影像算法仍然无法完全消除立体影像中存在的2D转3D的痕迹。另外，剪切和拼接算法都是以影像在接缝处的连续性，自然过渡和无痕迹为设计原则。传统的剪切和拼接方法存着二个主要的不足：第一个是立体影像中没有任何的位置和方向信息。第二个是完全依赖算法的剪切和拼接方法存在着较大的延迟，增加了全景影像现场直播的难度和效果。

为了解决上述传统的双镜头单图像传感器立体摄像机和全景立体摄像机存在的问题，本发明提出一种光扇立体摄像机，光扇全景立体摄像机和立体测量方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种光扇立体摄像机及一种立体测量方法和技术，以解决下面的技术问题(不限于)：第一个是传统的双镜头单图像传感器立体摄像机获得的影像与传统的双摄像机获得的影像在水平视角，解析度，影像效率，高清影像质量和影像标准播放格式方面相比仍具有较大差距；第二个是传统的全景摄像机输出的所有影像经过剪切和拼接后具有连续和自然过渡的无缝拼接效果，但是影像中没有原始影像位置和方向的信息；第三个是传统的影像测量技术无法直接获得关注物体的表面面积，体积和表面特征的问题。

一种光扇立体摄像机有两种不同的类型；