本實用新型涉及立體視覺數(shù)據(jù)收集設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種全景數(shù)據(jù)收集裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，立體視覺一直是計算機視覺領(lǐng)域最熱門的研究問題之一。隨著光學(xué)、計算機技術(shù)技術(shù)的發(fā)展，立體視覺也正越來越多的應(yīng)用于工業(yè)檢測、生物醫(yī)學(xué)、虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。

立體成像的基本原理是雙目視覺，基于人眼成像原理。人眼在看任何物體時，由于兩只眼睛在空間有一定間距約為5cm，即存在兩個視角。這樣形成左右兩眼所看的圖像不完全一樣，稱為視差。這種細(xì)微的視差通過視網(wǎng)膜傳遞到大腦里，就能顯示出物體的前后遠(yuǎn)近，產(chǎn)生強烈的立體感。

隨著測繪技術(shù)和社會需求的不斷發(fā)展，全景相機及其360°全景影像越來越多的出現(xiàn)于社會生產(chǎn)生活中。360°全景攝像可一次性收錄前后左右的所有圖像信息，無需后期合成、多影響拼接，成像原理為：采用物理光學(xué)的球面鏡透射加反射原理一次性將水平360度，垂直180度的信息成像，再采用硬件自帶的軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以人眼習(xí)慣的方式呈現(xiàn)出畫面。全景相機所使用的魚眼鏡頭是一種焦距為16mm或更短的并且視角接近或等于180°的鏡頭，屬于超廣角鏡頭中的一種特殊鏡頭，具有短焦距、大視場的優(yōu)點，相比傳統(tǒng)鏡頭，可呈現(xiàn)更強大的視覺沖擊力，更大的景深范圍。全景相機的使用，為虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)提供了良好的素材源，解決了普通拍攝設(shè)備所得到的照片視頻數(shù)據(jù)的虛擬化所必須的圖像拼接問題，減少了數(shù)據(jù)收集的成本，簡化了數(shù)據(jù)處理的過程。此外，360度全景數(shù)據(jù)帶給了虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)更好的沉浸感，全景圖片、視頻具有更高的維度，可以更迅速直觀地表現(xiàn)場景，傳遞更大的信息量。相比傳統(tǒng)的圖片、視頻內(nèi)容，它具備360度全景畫面，讓用戶身臨其境，通過聲音、全面影像感受氣氛和氛圍，帶來“類真實”的感受。

然而，現(xiàn)有全景數(shù)據(jù)收集大多基于多鏡頭多攝影機拼接設(shè)備，（例如Gopro的全景拍攝設(shè)備GoPro Odyssey就使用了16部GoPro Hero4運動相機）。這就使得同一物體經(jīng)過鏡頭交接之處在不同的鏡頭中出現(xiàn)差距，需要靠后期手段消除。此外，過多的攝像機的使用使得數(shù)據(jù)管理量增大，重合區(qū)域過多也降低了有效像素的利用率。此外，數(shù)據(jù)的存儲與管理也成為了難題。此外，時下的全景數(shù)據(jù)收集領(lǐng)域，由于多臺拍攝設(shè)備需要后期同步，所以如何保證全景相機的精確匹配也是一個難題，多臺設(shè)備鏡頭同步移動，往往需要花費極長的時間，大量的人力與物力。除了以上問題，全景拍攝設(shè)備由于成本高昂，難于在普通用戶中普及。例如GoPro Odyssey的產(chǎn)品售價不僅高達(dá)1.5萬美元且由于產(chǎn)量有限，只有“業(yè)界專業(yè)人士”才可購買。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述立體視覺數(shù)據(jù)收集設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)問題以及發(fā)展現(xiàn)狀，本實用新型提供了一種基于雙全景相機的全景數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)及裝置，支持高效地得到“景深”效果良好、精度高、表達(dá)方式豐富的全景數(shù)據(jù)，且投入成本低。

本實用新型提供一種基于雙全景相機的全景數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，包括一臺無人機本體1、無人機支架2和全景相機集成架3、兩臺相同的全景相機4，所述全景相機集成架3包括掛接件301和全景相機固定件302；無人機支架2連接在無人機本體1下方，全景相機集成架3通過掛接件301連接無人機支架2，兩臺全景相機4通過全景相機固定件302并列固定在全景相機集成架3中；掛接件301和全景相機固定件302為一體化成型。

而且，每臺全景相機4采用兩個魚眼鏡頭。

而且，全景相機4通過全景相機固定件302固定后，兩臺全景相機4之間的間距以及與地面之間的夾角在拍攝過程中保持固定。

而且，掛接件301為分別設(shè)置在全景相機固定件302兩側(cè)的兩個掛鉤。

而且，掛接件301和全景相機固定件302為3D打印一體化成型。

本實用新型還提供一種基于雙全景相機的全景數(shù)據(jù)收集設(shè)備，包括全景相機集成架3、兩臺相同的全景相機4，所述全景相機集成架3包括掛接件301和全景相機固定件302；全景相機集成架3通過掛接件301連接外接設(shè)備，兩臺全景相機4通過全景相機固定件302并列固定在全景相機集成架3中；掛接件301和全景相機固定件302為一體化成型。

而且，每臺全景相機4采用兩個魚眼鏡頭。

而且，全景相機4通過全景相機固定件302固定后，兩臺全景相機4之間的間距以及與地面之間的夾角在拍攝過程中保持固定。

而且，掛接件301為分別設(shè)置在全景相機固定件302兩側(cè)的兩個掛鉤。

而且，掛接件301和全景相機固定件302為3D打印一體化成型。

本實用新型具有以下優(yōu)點和積極效果：

1）采用雙全景相機模擬雙目獲得360度全方位數(shù)據(jù)，減小了“視差”，縮短了后期處理過程，大大提高了數(shù)據(jù)獲取效率。

2）雙全景相機通過固定于最適宜角度與間距進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集，增強了“景深”效果，帶來了更好的沉浸式體驗。

3）采用3D打印技術(shù)設(shè)計并制作相機全景相機集成架時，可以嚴(yán)格控制精度，減小了誤差。并且3D打印技術(shù)的使用增添了裝置使用的靈活性，實現(xiàn)可定制性——可根據(jù)無人機、車載、手動等收集方式的要求，被快速建立。

4）左右全景相機拍攝得到的圖像也可分別利用，用途廣泛。

5）為虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供了立體數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的新思路，具有創(chuàng)新特征。

6）本實用新型所提出的系統(tǒng)及裝置，相比現(xiàn)有全景數(shù)據(jù)收集設(shè)備，具有操作簡單、成本低的優(yōu)點，便于普及；無需復(fù)雜的圖像拼接過程，無需復(fù)雜的拍攝設(shè)備，簡化了獲得“景深”全景數(shù)據(jù)的過程，成本低、精度高、具有靈活的可定制性，可廣泛應(yīng)用于沉浸式三維體驗的構(gòu)建。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例一的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本實用新型實施例二的結(jié)構(gòu)圖。

圖3是本實用新型實施例的全景數(shù)據(jù)收集裝置側(cè)視圖；

圖4是本實用新型實施例的全景數(shù)據(jù)收集裝置主視圖；

圖5是本實用新型實施例的全景數(shù)據(jù)收集裝置俯視圖。

具體實施方式

以下結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。

參見圖1，本實用新型實施例一提供一種基于雙全景相機的全景數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，包括一臺無人機本體1、無人機支架2和全景相機集成架3、兩臺相同的全景相機4，所述全景相機集成架3包括掛接件301和全景相機固定件302；無人機支架2連接在無人機本體1下方，全景相機集成架3通過掛接件301連接無人機支架2，兩臺全景相機4通過全景相機固定件302并列固定在全景相機集成架3中；掛接件301和全景相機固定件302為一體化成型。通過一體化成型，全景相機固定件302搭載全景相機后，可以方便地保證全景相機各參數(shù)保持不變。

進(jìn)一步地，每臺全景相機4采用兩個魚眼鏡頭。具體實施時，使用兩臺完全相同的基于魚眼鏡頭的全景相機，每臺相機采用兩個魚眼鏡頭（各進(jìn)行180°拍攝）可支持獲取照片、視頻數(shù)據(jù)的360°全景拍攝。

進(jìn)一步地，掛接件301為分別設(shè)置在全景相機固定件302兩側(cè)的兩個掛鉤。

進(jìn)一步地，全景相機4通過全景相機固定件302固定后，兩臺全景相機4之間的間距以及與地面之間的夾角在拍攝過程中保持固定。

進(jìn)一步地，掛接件301和全景相機固定件302為3D打印一體化成型。優(yōu)選地，全景相機集成架3由3D打印技術(shù)制作以避免活動部件。全景相機應(yīng)滿足獲得較高分辨率數(shù)據(jù)的條件，3D打印技術(shù)所制作的全景相機集成架3可以嚴(yán)格保證兩臺全景相機之間的間距以及與地面之間的夾角，兩臺全景相機即構(gòu)成雙全景相機。

用3D打印技術(shù)制作的全景相機集成架3精度高，保證了雙全景相機的嚴(yán)格視距、嚴(yán)格朝向角度，大大減小了可能因設(shè)備晃動或間距角度微變而產(chǎn)生的誤差，且由于使用了3D打印技術(shù)，具有靈活的可定制性，可用于各種平臺下的全景數(shù)據(jù)收集，對相機的種類也無限制。嚴(yán)格控制雙全景相機之間的間隔、與地面之間的夾角以及雙相機視軸的相對角度。

具體使用時，雙全景相機根據(jù)人眼成像原理，模擬雙目，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的最適宜間距與夾角，增強了“景深”效果，將全景數(shù)據(jù)擴展到含有景深效果的全景數(shù)據(jù)的收集，且簡化了數(shù)據(jù)收集過程。兩臺全景相機4在豎直方向保持相同高度。同時啟動兩臺全景相機4就可拍攝出角度稍有不同的照片或視頻數(shù)據(jù)，后續(xù)導(dǎo)入虛擬現(xiàn)實顯示設(shè)備即可獲得具有“景深”效果的360度全景圖片或視頻。

除了搭載無人機，本實用新型還可支持其他平臺。參見圖2，本實用新型實施例二提供一種基于雙全景相機的全景數(shù)據(jù)收集設(shè)備，包括全景相機集成架3、兩臺相同的全景相機4，所述全景相機集成架3包括掛接件301和全景相機固定件302；全景相機集成架3通過掛接件301連接外接設(shè)備，兩臺全景相機4通過全景相機固定件302并列固定在全景相機集成架3中；掛接件301和全景相機固定件302為一體化成型。各部件具體實現(xiàn)參見實施例一。

該裝置通過使用3D打印技術(shù)制作高精度全景相機集成架3搭載兩臺完全相同的全景相機，根據(jù)人眼成像原理，模擬雙目收集照片、視頻等數(shù)據(jù)，帶給人極強的“景深”效果。全景相機集成架3可以單獨制作和售賣，具體實施時，可以先確定全景相機使用的具體平臺環(huán)境——例如：使用無人機搭載全景相機進(jìn)行空中數(shù)據(jù)的收集、使用無人車、單人背包桿搭載全景相機進(jìn)行地面數(shù)據(jù)的收集，掛接件301根據(jù)平臺具體形狀設(shè)置。根據(jù)數(shù)據(jù)收集的具體場景，廠家預(yù)先結(jié)合相機參數(shù)與相機間距、與地面夾角的要求，進(jìn)行參數(shù)化3D模型的定參，而后將模型輸出至3D打印及其并打印成型。

采用這種方式設(shè)計制作的雙全景相機集成架3，精度高，保證了雙全景相機的嚴(yán)格視距、嚴(yán)格朝向角度，大大減小了可能因設(shè)備晃動或間距角度微變而產(chǎn)生的誤差，且由于使用了3D打印技術(shù)，具有靈活的可定制性，可用于各種平臺下的全景數(shù)據(jù)收集，對相機的種類也無限制。

使用時，將兩臺完全相同的全景相機4保持在同一水平面上，利用測量設(shè)備設(shè)定雙相機視軸的相對角度以及與地面之間的夾角，利用全景相機集成架3搭載并固定兩臺全景相機4，確保拍攝過程中兩臺全景相機4之間的間距以及與地面之間的夾角不變。完成裝置的設(shè)定之后，同時啟動兩臺全景相機4即可開始進(jìn)行數(shù)據(jù)的獲取。之后將獲取到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入虛擬顯示設(shè)備中，即可體驗具有景深，更為真實的場景。

為便于實施參考起見，本實用新型提供具體制造安裝過程說明：

在測定兩臺全景相機4魚眼鏡頭的間隔以及與地面之間的夾角時，先在鏡頭中心點做標(biāo)記，并啟動拍攝設(shè)備，確認(rèn)標(biāo)記點是否位于鏡頭中心位置。對兩臺全景相機4完成確認(rèn)后，關(guān)閉全景相機4，測量間距，利用輔助設(shè)備暫時確定間隔位置，而后利用角度測量工具測量二者與地面夾角。完成之后再次測量與檢查，看二者是否仍在同一水平面上，在豎直方向上是否仍成同一直線。對于全景相機集成架3，則精確測量雙全景相機的各項指標(biāo)數(shù)據(jù)，在三維模型軟件中進(jìn)行參數(shù)化3D模型的定參，輸出并使用3D打印機打印成型，予以使用。將雙全景相機與3D打印的全景相機集成架3組合后應(yīng)確認(rèn)全景相機集成架3與全景相機4之間沒有多余空間，全景相機4在全景相機集成架3內(nèi)不會有微小晃動，正式使用之前，也應(yīng)再次測量角度與間隔，使其仍滿足拍攝要求。

具體實施時，使用本實用新型所提供裝置操作步驟可如下進(jìn)行：

1、根據(jù)數(shù)據(jù)收集具體要求，利用3D打印技術(shù)設(shè)計并制作全景相機集成架3；

2、將全景相機4放入全景相機集成架3中，檢驗其精度確定其可使用；

3、啟動兩臺全景相機4，設(shè)置全景相機運行模式，選擇數(shù)據(jù)的種類、拍攝時長等相關(guān)條件；

4、組裝全景相機4與全景相機集成架3；

5、使用無人機、單人背包桿等搭載全景相機4進(jìn)行數(shù)據(jù)的獲取；

6、拍攝結(jié)束后關(guān)閉電源，取出全景相機4，將獲取的全景數(shù)據(jù)輸入電腦進(jìn)行處理；

7、處理后的數(shù)據(jù)將具有“景深”效果，可直接用于后續(xù)沉浸式三維體驗的構(gòu)建。

以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的保護(hù)范圍，因此，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。