[发明专利]一种基于光学拼接的同视点环视成像系统及成像方法

说明书

本发明提供了一种基于光学拼接的同视点环视成像系统及成像方法，包括图像采集单元、相机和反光组件，所述图像采集单元用于获取相机采集的图像信息，所述反光组件包括多棱棱台和反光镜，所述多棱棱台的顶面和底面都为正多边形，顶面的面积大于底面的面积，每个所述多棱棱台的棱面上都设有一个与棱面面积一致的反光镜；每个反光镜的下方都设置一个相机，所述相机用于采集反光镜反射的景象；多个相机透过多棱棱台形成的虚拟视点落在同一点上。本发明所述的基于光学拼接的同视点环视成像系统及成像方法利用反光镜对光路的弯折作用，将相机与视点分离，消除了相机外壳间的物理遮挡，为多相机共享视点提供了支持。

技术领域

本发明属于虚拟成像技术领域，尤其是涉及一种基于光学拼接的同视点环视成像系统及成像方法。

背景技术

近些年来，高分辨率的全景图像被越来越广泛地应用在人工智能的各个领域用以满足着各种各样场景的需求，例如虚拟仿真环境、自动驾驶道路检测、遥观测以及环境的三维重建等。目前很多研究都是针对全景视觉成像问题而开展的，而全景视觉也凭借其高分辨率、大视场以及场景观察连续性等特点在各种传统视觉问题上显示出了自身的优势和发展潜力。

根据成像原理与拼接方法的差异，当前的主要研究方法有以下四种：基于鱼眼镜头的全景光学系统、折反光学系统、多相机多视点成像系统以及同视点成像系统。基于鱼眼镜头的全景光学系统优点是视场角较大，结构简单，操作简便，无需图像拼接。但图像畸变和渐晕现象严重，且分辨率受感光元件像素和镜头质量限制，照度在中心和边缘区域也相距甚远。折反光学系统几乎完全不存在成像渐晕问题，且结构简单，无需图像拼接、相机标定以及照度校正处理，但畸变严重。多相机多视点成像系统的应用最为广泛，但由于前景和背景之间存在视差，无法直接拼接，因此需要特征匹配等算法的支持，虽有较高的准确性，但实时性较差。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种基于光学拼接的同视点环视成像系统及成像方法，以解决现有的全景光学成像系统畸变严重、实用性较差的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于光学拼接的同视点环视成像系统，包括图像采集单元、相机和反光组件，所述图像采集单元用于获取相机采集的图像信息，所述反光组件包括多棱棱台和反光镜，所述多棱棱台的顶面和底面都为正多边形，顶面的面积大于底面的面积，每个所述多棱棱台的棱面上都设有一个与棱面面积一致的反光镜；

每个反光镜的下方都设置一个相机，所述相机用于采集反光镜反射的景象；

多个相机透过多棱棱台形成的虚拟视点落在同一点上。

进一步的，所述多棱棱台为六棱台，所述六棱台反向设置，六棱台的顶面面积大于地面面积；

所述相机为6个。

进一步的，还包括图像矩阵剪切单元、图像矩阵拼接单元、图像输出单元；

所述图像矩阵剪切单元用于剪切相邻相机采集的重合部分的图像；

图像矩阵拼接单元用于对剪切后的图像进行拼接；

所述图像输出单元用于输出拼接后的环视全景图像。

一种基于光学拼接的同视点环视成像方法，包括：

S1、离线采集各相机对应标定板图像以及虚拟视点位置，进行相机标定和调整位移计算；

所述标定板包括三块首尾依次连接设置的子标定板，相邻的子标定板之间的夹角为120°，每个子标定板的中心位置都设有棋盘格；

S2、根据计算结果对相机位置进行调整；

S3、确定相邻相机视场重合范围，得到待剪切、拼接边缘位置；