專利名稱：一種全景成像調(diào)整裝置以及全景成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及視頻監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種全景成像調(diào)整裝置以及全景成
像裝置。
背景技術(shù)：
目前的全景監(jiān)控設(shè)備主要是由全景鏡頭和(XD/CM0S成像組件構(gòu)成，將模擬視頻 信號輸出接入到全景視頻服務(wù)器，由全景視頻服務(wù)器將展開的圖像傳到監(jiān)控室或者直接接 到監(jiān)視器上進(jìn)行顯示。全景相機(jī)是一種新興的全景監(jiān)控設(shè)備，無需采用多臺相機(jī)，一臺全景 相機(jī)就能夠?qū)崿F(xiàn)對大空間360度的無盲區(qū)監(jiān)控。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中實(shí)現(xiàn)360度周視全景成 像的原理結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，成像器102位于成全景成像鏡頭的焦平面104上，全景成 像鏡頭101的光軸103通過成像器102的幾何中心。發(fā)明人通過對現(xiàn)有技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的全景成像設(shè)備應(yīng)用在等俯仰角的周視 要求小于360度的場合中時(shí)，存在的無用信息多，成像器件像素利用率較低。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型實(shí)施例的目的在于提供一種全景成像調(diào)整裝置以及全景成 像裝置，提高在等俯仰角的周視要求小于360度的場合中成像器件像素利用率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案一種全景成像調(diào)整裝置，包括第一確定單元，用于確定當(dāng)前待檢測區(qū)域的周視角和俯仰角；第二確定單元，用于確定所述全景成像裝置中矩形成像器件的邊長；第一調(diào)整單元，用于根據(jù)所述矩形成像器件的邊長以及當(dāng)前待檢測區(qū)域的周視角 和俯仰角調(diào)整所述全景鏡頭在焦平面上所成圓形全景像，使所述全景鏡頭在焦平面上所成 圓形全景像的直徑大于矩形成像器件的短邊長度；所述第一確定單元和所述第二確定單元均與所述第一調(diào)整單元相連。所述裝置還包括第二調(diào)整單元，與所述第一調(diào)整單元相連，用于通過沿所述全景鏡頭光軸方向移 動所述全景鏡頭或者矩形成像器件來調(diào)整所述全景鏡頭和所述矩形成像器件的相對位置。 使所述矩形成像器件位于所述全景鏡頭的焦平面上。所述裝置還包括第三調(diào)整單元，與所述第二調(diào)整單元相連，用于根據(jù)所述矩形成像器件的邊長和 當(dāng)前待檢測區(qū)域的周視角和俯仰角在垂直于所述全景鏡頭光軸的平面上調(diào)整所述全景鏡 頭和所述矩形成像器件的相對位置，使所述矩形成像器件的幾何中心偏離所述全景鏡頭的 光軸。所述第三調(diào)整單元，與所述第二調(diào)整單元相連，具體通過沿所述矩形成像器件的長邊方向移動所述全景鏡頭或者矩形成像器件來調(diào)整所述全景鏡頭和所述矩形成像器件的相對位置。所述第三調(diào)整單元，與所述第二調(diào)整單元相連，具體通過沿所述矩形成像器件的短邊方向移動所述全景鏡頭或者矩形成像器件來調(diào)整所述全景鏡頭和所述矩形成像器件 的相對位置。一種全景成像裝置，該裝置包括全景鏡頭和矩形成像器件，所述矩形成像器件位 于所述全景鏡頭的焦平面上，所述全景鏡頭在焦平面上所成圓形全景像的直徑大于矩形成 像器件短邊長度。所述矩形成像器件位于所述全景鏡頭的焦平面上，所述裝置還包括所述矩形成像器件的幾何中心偏離所述全景鏡頭的光軸?？梢?，在本實(shí)用新型實(shí)施例提供的裝置有效地提高了在等俯仰角的周視要求小于 360度的場合中成像器件像素利用率，提高了成像質(zhì)量。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的全景成像原理示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中全景成像的情景示意圖；圖3為本實(shí)用新型一實(shí)施例所提供的裝置的流程圖；圖4為本實(shí)用新型一實(shí)施例所提供裝置中兩概念的示意圖；圖5為本實(shí)用新型一實(shí)施例所提供的裝置應(yīng)用的場景示意圖；圖6為本實(shí)用新型一實(shí)施例所提供的裝置對應(yīng)的場景示意圖；圖7為本實(shí)用新型一實(shí)施例所提供的裝置應(yīng)用的場景示意圖；圖8為本實(shí)用新型另一實(shí)施例所提供的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為圖8所示的裝置的正視圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種全景成像調(diào)整裝置以及全景成像裝置，為使本實(shí)用 新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對本實(shí)用新型作進(jìn) 一步詳細(xì)說明?，F(xiàn)有的全景成像原理結(jié)構(gòu)如圖1所示，成像器件102位于全景鏡頭101的焦平面 104上，全景鏡頭101的光軸103通過成像器件的幾何中心。本實(shí)用新型實(shí)施例所述的全景鏡頭指專業(yè)領(lǐng)域中所說的“反射折射式全向成像系 統(tǒng)(Catadioptric Omni-directional Imaging System) ” 的光學(xué)系統(tǒng)，以下提到的全景鏡 頭具有相同的含義，不再贅述?，F(xiàn)有的全景成像均是以獲得等俯仰角的360度周視角空間成像能力，同時(shí)在既定 成像器件上獲得的像具有最大的成像分辨率為目的。由于全景鏡頭在焦平面上所成的全景像為圓形，而成像器件的形狀一般為矩形。 為了獲得等俯仰角的360度周視角空間成像能力，這些全景鏡頭所成圓形全景像的直徑必 須不大于矩形成像器件短邊邊長。又為在既定成像器件上獲得像具有最大的成像分辨率， 這些全景鏡頭所成圓形全景像的直徑按照等于矩形成像器件短邊邊長來設(shè)計(jì)。即全景像外 圓是成像器件矩形的兩條長邊相切。[0035]而實(shí)際應(yīng)用中，并不是任何時(shí)候我們都需要關(guān)注360度周視角空間。當(dāng)關(guān)注空間 成像的周視角小于360度或者關(guān)注空間的成像的俯仰角不是圓對稱的場合時(shí)，即人們只關(guān) 注圓形全景像中部分的像所對應(yīng)的空間時(shí)，現(xiàn)有的全景成像方案對非關(guān)注空間的成像的像 素并沒有產(chǎn)生實(shí)際效用。例如，一全景成像裝置用于對狹長的空間成像，需要關(guān)注的是如圖2A的需要關(guān)注的區(qū)域201部分，在窄的方向上不需要很大的俯仰角，如圖2A的201的上下兩側(cè)，即圖2A 的非關(guān)注區(qū)域202部分。即如圖2A中202部分是不需要關(guān)注空間所成的像。再例如，一全景成像裝置安裝在一面墻上，人們需要關(guān)注墻之外的180度周視角 空間所成的像，如圖2B的需要關(guān)注的區(qū)域203部分，而不需要關(guān)注墻本身對應(yīng)的180度周 視角空間所成的像，如圖2B的非關(guān)注區(qū)域204部分。即如圖2B中204部分是不需要關(guān)注 空間所成的像。在上面兩個例子中，按照現(xiàn)有的全景成像方案，非關(guān)注區(qū)域202和非關(guān)注區(qū)域204 部分的像素沒有發(fā)揮實(shí)際的效用，降低了整個成像器件的利用率。為解決上述問題，參見圖3，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種全景成像調(diào)整裝置，應(yīng)用 于一全景成像裝置中，包括第一確定單元301，用于確定當(dāng)前待檢測區(qū)域的周視角和俯仰角；為了使本實(shí)用新型更易理解，
以下結(jié)合附圖，對周視角和俯仰角這兩個概念進(jìn)行 解釋。如圖4A所示，周視角即全景鏡頭在垂直于光軸平面上的視場角。俯仰角為全景鏡 頭通過光軸的平面上的視場角。確定了當(dāng)前待檢測區(qū)域的周視角和俯仰角實(shí)際上就確定了當(dāng)前待檢測區(qū)域中關(guān) 注點(diǎn)的范圍。第二確定單元302，用于確定所述全景成像裝置中矩形成像器件的邊長；一般情況下，矩形成像器件的邊長包括短邊長和長邊長；特別的，當(dāng)所述矩形成像 器件為正方形時(shí)，長邊長與短邊長相等，只需要確定任意一邊的長度即可。第一調(diào)整單元303，用于根據(jù)所述矩形成像器件的邊長以及當(dāng)前待檢測區(qū)域的周 視角和俯仰角調(diào)整所述全景鏡頭在焦平面上所成圓形全景像，使所述全景鏡頭在焦平面上 所成圓形全景像的直徑大于矩形成像器件的短邊長度。特別地，當(dāng)所述矩形成像器件為正方形時(shí)，所述全景鏡頭在焦平面上所成圓形全 景像的直徑大于所述矩形成像器件的任意一邊長度即可。圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的全景成像調(diào)整裝置在一個場景中應(yīng)用的示意 圖。該場景中關(guān)注的區(qū)域?yàn)閳D5A中所示的需要關(guān)注的區(qū)域501部分，很顯然，它只是360 度全景像中的一部分。圖5B中根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的全景成像調(diào)整裝置增大全 景鏡頭在焦平面上所成圓形全景像的直徑至矩形成像器件的長邊長度。具體地，圖5A中， 需要關(guān)注的區(qū)域501所示扇形OEH和CFG區(qū)域的各周視角方向的俯仰角相等，均為θ，三角 形區(qū)域EOF與HOG的各周視角方向的俯仰角不相等，都小于θ。非關(guān)注區(qū)域502部分是非 關(guān)注空間成像的區(qū)域。圖5Β中，將圖5Α中的圓形全景像的直徑調(diào)整到等于矩形成像器件 長邊長度，使得圖5Α中非關(guān)注區(qū)域502所示的非關(guān)注空間的成像區(qū)域在圖5Β中落在的成 像器件之外。需要關(guān)注的區(qū)域503與需要關(guān)注的區(qū)域501對應(yīng)的成像空間是相同的，但是由于需要關(guān)注的區(qū)域503占用了成像器件更多的像素，成像分辨率得到提高。通過本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的全景成像調(diào)整裝置，可以根據(jù)當(dāng)前待檢測區(qū)域的俯仰角及周視角，調(diào)整全景鏡頭在焦平面上所成圓形全景像的直徑，將非關(guān)注空間的成像 區(qū)域擠出成像器件之外，從而使得關(guān)注空間在成像器件上占據(jù)更多的像素，具有更好的圖
像質(zhì)量。在本實(shí)用新型另一實(shí)施例中，本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的全景成像調(diào)整裝置還包 括第二調(diào)整單元304，用于根據(jù)所述矩形成像器件的邊長以及當(dāng)前待檢測區(qū)域的周 視角和俯仰角沿所述全景鏡頭光軸方向移動所述全景鏡頭或者矩形成像器件來調(diào)整所述 全景鏡頭和所述矩形成像器件的相對位置，使所述矩形成像器件位于所述全景鏡頭的焦平 面上?？蛇x地，在本實(shí)用新型另一實(shí)施例中，圖3所示的全景成像調(diào)整裝置還包括第三調(diào)整單元305，用于根據(jù)所述矩形成像器件的邊長和當(dāng)前待檢測區(qū)域的周視 角和俯仰角在垂直于所述全景鏡頭光軸的平面上調(diào)整所述全景鏡頭和所述矩形成像器件 的相對位置，使所述矩形成像器件的幾何中心偏離全景鏡頭的光軸。其中，所述第二調(diào)整單元，具體通過沿所述矩形成像器件的長邊方向移動所述全 景鏡頭或者矩形成像器件來調(diào)整所述全景鏡頭和所述矩形成像器件的相對位置；或者通過 沿所述矩形成像器件的短邊方向移動所述全景鏡頭或者矩形成像器件來調(diào)整所述全景鏡 頭和所述矩形成像器件的相對位置?；蛘撸诒緦?shí)用新型的另一實(shí)施例中圖3所示的全景成像調(diào)整裝置還包括第三調(diào) 整單元305，用于通過沿所述全景鏡頭光軸方向移動所述全景鏡頭或者矩形成像器件來調(diào) 整所述全景鏡頭和所述矩形成像器件的相對位置。使所述矩形成像器件位于所述全景鏡頭 的焦平面上。通過所述第二調(diào)整單元和第三調(diào)整單元可以實(shí)現(xiàn)對全景鏡頭和成像器件之間的 相對位置關(guān)系進(jìn)行靈活調(diào)整。這樣，通過上述全景成像調(diào)整裝置可以分別沿著光軸方向或者在垂直于光軸的平 面上對光軸與成像器件的相對位置進(jìn)行調(diào)整。參見圖6，本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的全景成像調(diào)整裝置在垂直于光軸的平面上調(diào)整矩形成像器件幾何中心與光軸的相對位置關(guān)系，為描述方便，下面以光軸為參考對象， 以移動矩形成像器件為例對矩形成像器件幾何中心與光軸的相對位置關(guān)系進(jìn)行說明。矩形成像器件幾何中心與光軸的相對位置關(guān)系具體包括3種形式，分別如圖6A、 圖6B和圖6C所示。圖6A中，0為矩形成像器件的中心，pi為光軸在圓形投影像上的投影點(diǎn)。圖6A 中，成像器件沿y軸方向(即矩形成像器件的短邊方向)偏離光軸，偏離的距離為el。圖6B中，0為矩形成像器件的中心，p2為光軸在圓形投影像上的投影點(diǎn)。圖6B 中，成像器件沿X軸方向(即矩形成像器件的長邊方向)偏離光軸，偏離的距離為e2。圖6C中，0為矩形成像器件的中心，ρ為光軸在圓形投影像上的投影點(diǎn)。圖6C中， 成像器件分別沿X軸方向(即矩形成像器件的長邊方向)和y軸方向(即矩形成像器件的 短邊方向)偏離光軸，偏離的距離分別為ex和ey。[0063]參見圖7，以圖6A所示的偏移方式，對關(guān)注空間為180°周視角空間為例，對本實(shí) 用新型實(shí)施例所提供的全景成像調(diào)整裝置進(jìn)行說明。如圖7A和7B所示，矩形成像器件的長邊邊長為a，像素?cái)?shù)m。短邊邊長為b，像素 數(shù)η。如圖7Α所示，傳統(tǒng)的全景成像調(diào)整裝置設(shè)計(jì)的全景成像全景成像調(diào)整裝置在成像器
件上成的像，需要關(guān)注的區(qū)域701是關(guān)注的180度周視角空間所成的像。rl =b/2,需要關(guān)
注的區(qū)域701所對應(yīng)的成像器件像素?cái)?shù)(或面積)為Sa = πb2/8 mn，各個周視角方向的俯仰角都相等，為等俯仰角系統(tǒng)，系統(tǒng)俯仰角為Θ。圖7B為利用本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的全景成像調(diào)整裝置設(shè)計(jì)的全景成像裝 置在成像器件上的像。需要關(guān)注的區(qū)域703是假定人們關(guān)注的180度周視角空間所成
的像，r2 = a/2,需要關(guān)注的區(qū)域703所對應(yīng)的成像器件像素?cái)?shù)(或面積)扇形QOP區(qū)域的各周視角方向的俯仰角相等，等于圖7A所示系統(tǒng)的俯仰角的θ，三角形
QOP區(qū)域的各周視角方向的俯仰角是變化的且小于θ。扇形QOP區(qū)域?qū)?yīng)的周視角為a = 2 arccos(l -2b/a)。實(shí)際應(yīng)用中，不同的矩形成像器件的尺寸可以獲得不同的周視角，例如當(dāng)r2 = a/2，矩形成像器件的 a b = 4 3 時(shí)，α = 240° ；當(dāng)r2 = a/2，矩形成像器件的a b = 16 9時(shí)，α 194°。對圖7Α和圖7Β進(jìn)行比較可以知道，因?yàn)閍 > b所以Sb > Sa，即圖7Β與圖7A相 比，需要關(guān)注的區(qū)域701與需要關(guān)注的區(qū)域703對應(yīng)的同一個空間，703比701利用了更多 的成像器件的像素，所以圖7B所對應(yīng)全景成像裝置相對于圖7A所對應(yīng)全景成像裝置，提高 了全景成像系統(tǒng)的成像分辨率。通過對成像器件幾何中心以及全景鏡頭在焦平面上所成圓形全景像的直徑的綜 合調(diào)整，使得本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的全景成像調(diào)整裝置能夠更為靈活地根據(jù)當(dāng)前待檢 測區(qū)域的最大周視角，將非關(guān)注空間的成像區(qū)域擠出成像器件之外，從而使得關(guān)注空間在 成像器件上占據(jù)更多的像素，具有更好的圖像質(zhì)量。本實(shí)用新型另一實(shí)施例還提供一種全景成像裝置，該裝置包括全景鏡頭和成像器 件，具體地，所述全景鏡頭在焦平面上所成圓形全景像的直徑大于矩形成像器件短邊長度。進(jìn)一步地，上述全景成像裝置的全景鏡頭的光軸偏離所述矩形成像器件的幾何中 心。圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一全景成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖9為圖8所 示的全景成像裝置的正視圖。其中，8是具有二次曲線回轉(zhuǎn)面面形的反射鏡，通過上蓋6固 定于透明的圓筒10上，7是外蓋，用以保證透明圓筒10上端的防水性能。透明圓筒10的下 端固定基座5上。透明圓筒10與固定基座5及上蓋7的之間固定，采用紫外固化膠黏結(jié)。 固定基座5和基座8通過螺紋連接1 一起，內(nèi)部有一空腔。固定基座5的下表面裝有光闌 11，用以減少透明圓筒內(nèi)外表面反射的雜散光對成像質(zhì)量的影響。鏡頭14是通用的商業(yè)鏡 頭具備C或CS的接口，口徑、焦距等光學(xué)參數(shù)符合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，固定在鏡頭座2上。13 是CCD或CMOS相機(jī)，通過轉(zhuǎn)接板1固定在鏡頭座2的另一端，通過本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的成像調(diào)整裝置對鏡頭14的上下位置和焦距的調(diào)整可以改變圓形全景像的直徑，通過 本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的成像調(diào)整裝置對成像器件15進(jìn)行調(diào)整，使得成像器件15位于 全景鏡頭的焦平面上，且成像器件的幾何中心對光軸有一個沿成像器件偏移量e。上述部件組成的成像裝置，可以通過一個支撐架12固定在一個垂直面上，實(shí)現(xiàn)對 垂直面外空間的成像效用。對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定 義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因 此，本實(shí)用新型將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理 和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求一種全景成像調(diào)整裝置，應(yīng)用于一全景成像裝置中，其特征在于，包括第一確定單元，用于確定當(dāng)前待檢測區(qū)域的周視角和俯仰角；第二確定單元，用于確定所述全景成像裝置中矩形成像器件的邊長；第一調(diào)整單元，用于根據(jù)所述矩形成像器件的邊長以及當(dāng)前待檢測區(qū)域的周視角和俯仰角調(diào)整所述全景鏡頭在焦平面上所成圓形全景像，使所述全景鏡頭在焦平面上所成圓形全景像的直徑大于矩形成像器件的短邊長度；所述第一確定單元和所述第二確定單元均與所述第一調(diào)整單元相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括第二調(diào)整單元，與所述第一調(diào)整單元相連，用于通過沿所述全景鏡頭光軸方向移動所 述全景鏡頭或者矩形成像器件來調(diào)整所述全景鏡頭和所述矩形成像器件的相對位置。使所 述矩形成像器件位于所述全景鏡頭的焦平面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，還包括第三調(diào)整單元，與所述第二調(diào)整單元相連，用于根據(jù)所述矩形成像器件的邊長和當(dāng)前 待檢測區(qū)域的周視角和俯仰角在垂直于所述全景鏡頭光軸的平面上調(diào)整所述全景鏡頭和 所述矩形成像器件的相對位置，使所述矩形成像器件的幾何中心偏離所述全景鏡頭的光軸ο
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述第三調(diào)整單元，與所述第二調(diào)整單元 相連，具體通過沿所述矩形成像器件的長邊方向移動所述全景鏡頭或者矩形成像器件來調(diào) 整所述全景鏡頭和所述矩形成像器件的相對位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述第三調(diào)整單元，與所述第二調(diào)整單元 相連，具體通過沿所述矩形成像器件的短邊方向移動所述全景鏡頭或者矩形成像器件來調(diào) 整所述全景鏡頭和所述矩形成像器件的相對位置。
6.一種全景成像裝置，該裝置包括全景鏡頭和矩形成像器件，其特征在于，所述矩形成像器件位于所述全景鏡頭的焦平面上，所述全景鏡頭在焦平面上所成圓形 全景像的直徑大于矩形成像器件短邊長度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述矩形成像器件位于所述全景鏡頭的 焦平面上，還包括所述矩形成像器件的幾何中心偏離所述全景鏡頭的光軸。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種全景成像調(diào)整裝置和一種全景成像裝置。其中所述全景成像調(diào)節(jié)裝置，應(yīng)用于一全景成像裝置中，包括第一確定單元，用于確定當(dāng)前待檢測區(qū)域的周視角和俯仰角；第二確定單元，用于確定所述全景成像裝置中矩形成像器件的邊長；第一調(diào)整單元，用于根據(jù)所述矩形成像器件的邊長以及當(dāng)前待檢測區(qū)域的周視角和俯仰角調(diào)整所述全景鏡頭在焦平面上所成圓形全景像，使所述全景鏡頭在焦平面上所成圓形全景像的直徑大于矩形成像器件的短邊長度。在本實(shí)用新型實(shí)施例提供的裝置有效地提高了在等俯仰角的周視要求小于360度的場合中成像器件像素利用率，提高了成像質(zhì)量。
文檔編號G03B37/00GK201594171SQ20092017750
公開日2010年9月29日 申請日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月28日
發(fā)明者李必勇, 李捷 申請人:杭州普維光電技術(shù)有限公司