專利名稱：二次凸曲面反射成像的實(shí)景空間構(gòu)造方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及到光學(xué)成像領(lǐng)域，特指一種利用高度平滑且反光性能良好的二次凸曲面的反射鏡反射成像原理快速自動(dòng)構(gòu)造數(shù)字實(shí)景空間，然后按人類視覺習(xí)慣再現(xiàn)提供給用戶自然瀏覽的二次凸曲面反射成像的實(shí)景空間構(gòu)造方法及其裝置。
背景技術(shù)：
可360度全方位漫游瀏覽的寬廣視場(chǎng)數(shù)字實(shí)景空間系統(tǒng)在安全監(jiān)控、虛擬旅游、教育娛樂以及軍事領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景，其核心是在照相機(jī)/攝像機(jī)采集的實(shí)景圖像/視頻數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理后建立起的360度數(shù)字實(shí)景空間模型和相應(yīng)影像數(shù)據(jù)?，F(xiàn)有技術(shù)是利用數(shù)字實(shí)景空間系統(tǒng)采用實(shí)景空間模型，將拍攝得到的部分圖像通過投影變換，無(wú)縫地“貼”到實(shí)景空間模型的表面上，從而生成完整的實(shí)景圖像數(shù)據(jù)。目前常用的方法是采用傳統(tǒng)鏡頭的照相機(jī)/攝像機(jī)進(jìn)行拍攝并拼接。首先是在固定觀察點(diǎn)從多個(gè)角度拍攝得到多幅邊界重疊的圖像，然后按照具體采用實(shí)景空間模型的不同，對(duì)這些圖像進(jìn)行投影變換，然后無(wú)縫拼接。采用這種思路的系統(tǒng)典型的有蘋果公司的QuickTime VR和佳能帶實(shí)景拍攝數(shù)碼相機(jī)及數(shù)字實(shí)景輔助生成軟件，還有微軟公司的Surround Video軟件系統(tǒng)等等。另外，還有的是采用加裝廣角魚眼鏡頭進(jìn)行拍攝，在魚眼照片的基礎(chǔ)上投影變換生成實(shí)景影像的方法。一般魚眼鏡頭視角大于180度，理論上構(gòu)造全部的實(shí)景空間也只需要兩張魚眼照片變換拼接即可。如果只需要實(shí)景空間的部分影像數(shù)據(jù)(例如安裝在天花板上的監(jiān)控鏡頭)，一張魚眼圖像直接做到特定實(shí)景空間的投影變換即可滿足需要。采用這種思路的有IPIX公司的實(shí)景系統(tǒng)。
傳統(tǒng)的鏡頭拍攝然后采用無(wú)縫拼接的方法成本最低，但是缺點(diǎn)為1.需要從不同角度拍攝多張圖片，對(duì)拍攝技巧有較高要求；2.生成的實(shí)景圖像質(zhì)量整體上較好，但多張圖像拼接處容易出現(xiàn)明顯裂痕以及圖像間明暗程度的差異；3.后期制作的工序復(fù)雜，步驟繁瑣，無(wú)法完全自動(dòng)完成，需要人工操作，因此無(wú)法用于實(shí)時(shí)監(jiān)控等領(lǐng)域。
魚眼鏡頭拍攝變換方法不再需要人工介入拼接過程，做初始校正后可通過程序全自動(dòng)地得到最終實(shí)景影像。但其缺點(diǎn)在于一般情況下特定魚眼透視鏡頭的模型參數(shù)難以獲取，無(wú)法精確地進(jìn)行魚眼圖像的投影變換計(jì)算，如果使用近似計(jì)算則最終視覺效果不夠自然逼真；此外魚眼鏡頭的成本很高，如果定制指定模型參數(shù)的魚眼鏡頭成本更是高昂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種能夠快速自動(dòng)地生成數(shù)字實(shí)景影像且影像質(zhì)量也能夠滿足各種相關(guān)應(yīng)用需求的、而且制作成本低廉的二次凸曲面反射成像的實(shí)景空間構(gòu)造方法及其裝置。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的解決方案為一種二次凸曲面反射成像的實(shí)景空間構(gòu)造方法，其特征在于首先成像景物在二次凸曲面鏡的反射成像面上形成反射圖像，然后將成像透鏡的光軸對(duì)準(zhǔn)二次凸曲面鏡反射成像面的中央，調(diào)整成像透鏡的焦距，使二次凸曲面鏡反射成像面上的反射圖像能夠通過成像透鏡清晰成像；根據(jù)光學(xué)原理將成像透鏡捕捉到的反射圖像中的每個(gè)像素點(diǎn)通過投影變換計(jì)算在虛擬實(shí)景空間模型中找到對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)，從而生成構(gòu)造虛擬實(shí)景空間模型所需的實(shí)景圖像。
所述虛擬實(shí)景空間模型采用柱面模型、球面模型或腰鼓面模型。
所述二次凸曲面鏡采用圓錐面、拋物面、雙曲線面或半球面。
一種實(shí)施二次凸曲面反射成像的實(shí)景空間構(gòu)造方法的裝置，其特征在于該裝置包括二次凸曲面鏡、成像透鏡、感光成像裝置以及計(jì)算機(jī)；其中，成像透鏡的光軸與二次凸曲面鏡反射成像面的中線重疊，成像透鏡的成像面與感光成像裝置的成像面重疊，感光成像裝置與計(jì)算機(jī)連接。
所述二次凸曲面鏡采用圓錐面、拋物面、雙曲線面或半球面。
所述成像透鏡采用傳統(tǒng)透鏡或遠(yuǎn)光透鏡。
所述感光成像裝置采用CCD或COMS。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、本發(fā)明中采用平滑二次凸曲面鏡作為反射成像面，有效視場(chǎng)比現(xiàn)有技術(shù)中的各個(gè)反射成像裝置更寬闊；2、本發(fā)明能夠自動(dòng)實(shí)時(shí)地構(gòu)造數(shù)字實(shí)景空間。對(duì)于特定觀察點(diǎn)和特定時(shí)刻，無(wú)論是柱面、還是球面，腰鼓面的實(shí)景圖像只需一次拍攝即可快速自動(dòng)生成，可用于實(shí)時(shí)監(jiān)控等領(lǐng)域；3、采用本發(fā)明的方法和裝置生成的圖像變化平滑，成像視覺效果好，能夠滿足應(yīng)用需求，而且因?yàn)橐淮闻臄z不需要拼接，圖像中不會(huì)有拼接裂痕和明暗反差；4、本發(fā)明的方法便于實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的裝置輕便、便攜、便于移動(dòng)，可安裝于一移動(dòng)載體上，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)中拍攝；5、本發(fā)明與魚眼鏡頭相比，視覺效果明顯好于魚眼鏡頭，而且成本更低。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖；
圖2是本發(fā)明方法的流程示意圖；圖3是本發(fā)明投影變換的原理示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例1變換過程的立體示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例1變換過程的切面示意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例2變換過程的立體示意圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例2變換后圖像的坐標(biāo)示意圖；圖8是本發(fā)明裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本發(fā)明裝置實(shí)施例中緊箍環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖1所示，本發(fā)明二次凸曲面反射成像的實(shí)景空間構(gòu)造的裝置包括二次凸曲面鏡1、成像透鏡2、感光成像裝置3以及計(jì)算機(jī)4；其中，成像透鏡2的光軸與二次凸曲面鏡1反射成像面的中線5重疊，成像透鏡2的成像面與感光成像裝置3的成像面重疊，感光成像裝置3與計(jì)算機(jī)4連接。其中二次凸曲面鏡1的二次凸曲面采用圓錐面、拋物面、雙曲線面或半球面，成像透鏡2采用傳統(tǒng)透鏡或遠(yuǎn)光透鏡，感光成像裝置3可以采用CCD或COMS。
本發(fā)明的二次凸曲面反射成像的實(shí)景空間構(gòu)造方法，首先成像景物在二次凸曲面鏡1的反射成像面上形成反射圖像，然后將成像透鏡2的光軸對(duì)準(zhǔn)二次凸曲面鏡1反射成像面的中央，調(diào)整成像透鏡2的焦距，使二次凸曲面鏡1反射成像面上的反射圖像能夠通過成像透鏡2清晰成像；根據(jù)光學(xué)原理將成像透鏡2捕捉到的反射圖像中的每個(gè)像素點(diǎn)通過投影變換計(jì)算在虛擬實(shí)景空間模型中找到對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)，從而生成構(gòu)造虛擬實(shí)景空間模型所需的實(shí)景圖像。在具體裝置上實(shí)踐時(shí)，其具體流程如圖2所示，首先制作高反光的二次凸曲面鏡1，固定二次凸曲面鏡1與數(shù)碼相機(jī)的相對(duì)位置使相機(jī)對(duì)準(zhǔn)反光鏡的中央，然后對(duì)數(shù)碼相機(jī)調(diào)焦，使得反光鏡面上的反射圖象在相機(jī)中清晰成像，再通過傳輸線將數(shù)字圖象從數(shù)碼相機(jī)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)4中，最后通過投影變換計(jì)算得到實(shí)景空間所需的360度數(shù)字實(shí)景圖象。
本發(fā)明使用的二次凸曲面鏡1是利用高精度數(shù)控車床加工而成，其表面高度平滑，然后鍍上高反光材料，從而就得到的反光性能良好的二次凸曲面作為鏡反射成像面。本發(fā)明利用二次凸曲面鏡1(如汽車觀后鏡)寬廣視場(chǎng)成像的特點(diǎn)，將二次凸曲面鏡1的凸面朝下水平放置，二次凸曲面的形狀和光線反射特性必然決定了反射面上的成像包含了水平方向360度的寬廣視場(chǎng)全部景物信息，其垂直方向的視角大小則取決于光滑二次凸曲面的曲面方程以及垂直方向高度。將成像透鏡2對(duì)準(zhǔn)二次凸曲面鏡1反射成像面的中央，調(diào)整成像透鏡2的焦距，使二次凸曲面鏡1上的反射圖像能夠在成像透鏡2中清晰成像。因?yàn)樾枰臄z成像的是二次凸曲面鏡1的成象面上的影像而不是實(shí)際影像，所以調(diào)整中心點(diǎn)和對(duì)焦的操作只需要一次，以后固定下來(lái)即可。通過用成像透鏡2拍攝二次凸曲面鏡1的成象面上的反射影像，就可一次性得到構(gòu)造實(shí)景空間所需的水平360度實(shí)景影像的成像圖片。
而實(shí)景空間模型常用的有柱面、球面、腰鼓面等多種模型，符合要求且容易想到的光滑二次凸曲面也有圓錐面、拋物面、雙曲線面、半球面等等。選擇不同的實(shí)景空間模型與不同的凸曲面曲面方程進(jìn)行組合，會(huì)有多種實(shí)現(xiàn)模式，每種組合的投影變換具體計(jì)算公式不同，計(jì)算復(fù)雜度不同，視覺效果接近但有一定差異，甚至曲面方程的參數(shù)不同，最終結(jié)果也不同。而沉浸感強(qiáng)的常用實(shí)景空間模型有柱面、球面以及腰鼓模型。柱面模型假定觀察點(diǎn)處于中央，無(wú)限遠(yuǎn)處的全部場(chǎng)景影像都投影到柱面內(nèi)側(cè)表面上，人眼視場(chǎng)習(xí)慣的觀察圖像則是柱面上一部分弧面在切平面上的平面反投影圖像；球面模型假定觀察點(diǎn)處于中央，全部場(chǎng)景影像都投影到球面的內(nèi)表面；常用的腰鼓狀模型忽略了靠近球面南北兩極的圖像數(shù)據(jù)，實(shí)質(zhì)上是對(duì)球面模型的實(shí)用簡(jiǎn)化表示；另外還有一些較少見的實(shí)景空間模型，比如立方體模型等等。
在光滑二次凸面曲面方程、透鏡成像模型和實(shí)景空間模型已知的前提下，理論上對(duì)于最終成像圖上的任意一個(gè)象素點(diǎn)，必然能通過投影變換在凸反光曲面上精確定位對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)；對(duì)于凸反光曲面上的任意一個(gè)點(diǎn)，同樣也能通過投影變換精確計(jì)算出它在柱面實(shí)景空間或者球面實(shí)景空間中對(duì)應(yīng)的象素點(diǎn)。因?yàn)辄c(diǎn)與點(diǎn)之間是一一映射關(guān)系，因此計(jì)算過程可逆。光線折反射及傳統(tǒng)透鏡小孔成像原理決定其一一映射關(guān)系。
首先結(jié)合圖3闡述二次曲面結(jié)合傳統(tǒng)透視成像透鏡，投影變換快速構(gòu)造球面實(shí)景空間并獲取實(shí)景圖像的思想。圖3中A為視點(diǎn)，F(xiàn)為相機(jī)焦點(diǎn)，二次曲面β是光滑反射面；曲面γ是球形投影面，即球面實(shí)景空間模型實(shí)景圖像所在的面。平面α是成像面，其中圓型面6的內(nèi)容就是光滑二次曲面β對(duì)周圍360度景物反射產(chǎn)生的圖像。實(shí)景空間模型實(shí)景圖像構(gòu)造基本思想是設(shè)P是相機(jī)拍攝圖像上的任意像素點(diǎn)，在坐標(biāo)系中連接P，F(xiàn)并延長(zhǎng)交反射面于P1點(diǎn)；連接視點(diǎn)A并延長(zhǎng)A和P1點(diǎn)交球形投影面γ于P2；P2就是像素點(diǎn)P還原后在實(shí)景圖像上的位置。逐點(diǎn)運(yùn)算，就可把拍攝圖像上的所有像素點(diǎn)還原到需要的球面實(shí)景空間中。
實(shí)施例1下面以圓錐反光面、遠(yuǎn)心透鏡結(jié)合柱面實(shí)景空間模型為例，示范投影變換計(jì)算的具體過程、步驟和公式。
投影變換分為四個(gè)步驟1、將相機(jī)所拍攝的圖像平面上的象素點(diǎn)映射到圓錐側(cè)表面上；2、將圓錐側(cè)表面上的象素點(diǎn)映射到圓柱側(cè)表面上；3、將圓柱側(cè)表面垂直剪開并展開為一平面，使圓柱面上的象素點(diǎn)以二維坐標(biāo)的形式存儲(chǔ)；4、從柱面實(shí)景圖像進(jìn)行反投影變換，重新構(gòu)造出柱面空間中每一個(gè)視線方向所對(duì)應(yīng)的人眼視場(chǎng)圖像。
如圖4和圖5所示，設(shè)相機(jī)的透視投影中心為C，其在投影平面上的投影點(diǎn)為Q；圓錐和圓柱的直徑長(zhǎng)均為d，圓錐的母線長(zhǎng)也為d，則有幾何知識(shí)可知圓錐的每一縱截面為一等邊三角形，該等邊三角形的重心(即圓錐體的重心)位于中垂線距離圓錐底面2/3處，以此點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，圓錐垂線為z軸方向建立觀察坐標(biāo)系，設(shè)相機(jī)投影平面上任一點(diǎn)P，其在圖像平面的坐標(biāo)為(u，v)連接CP并延長(zhǎng)與圓錐側(cè)表面的交點(diǎn)坐標(biāo)為P1(x1，y1，z1)(在OXYZ坐標(biāo)系下)。如假設(shè)相機(jī)焦距為f，W、H分別為相機(jī)所拍攝的圖像的寬和高，則有z1=1-2×Ω1+Ω×36d,]]>……(公式1)其中Ω=fd-2(f+L+32d)(u-W2)2+(v-H2)22(f+L)(u-W2)2+(v-H2)2]]>x1=f+L+z1+33df(u-W2),]]>……(公式2)y1=f+L+z1+33df(v-H2),]]>……(公式3)由此(1)、(2)、(3)式求得P1在OXYZ坐標(biāo)系下的坐標(biāo)(x1，y1，z1)，連接坐標(biāo)原點(diǎn)O和點(diǎn)P1并延長(zhǎng)與圓柱側(cè)表面相交于點(diǎn)P2(x2，y2，z2)。
則OP1的直線方程可以表示為參數(shù)方程的形式x=x1ty=y1tz=z1t]]>……(公式4)其中t為參數(shù)，而圓柱面的方程可以表示為x2+y2=(d2)2]]>……(公式5)
聯(lián)立式(4)與(5)，可以求得t=f2x12+y12]]>……(公式6)將式(6)代入式(4)可得直線OP1與圓柱面的交點(diǎn)P2的坐標(biāo)(x2，y2，z2)x2=d2×x1x12+y12y2=d2×y1x12+y12z2=d2×z1x12+y12]]>……(公式7)再將圓柱面在X軸正方向垂直剪開并展開，求P2(x2，y2，z2)所對(duì)應(yīng)的平面坐標(biāo)P′(x′，y′)即可完成柱面實(shí)景空間的生成。
然后在柱面實(shí)景空間的基礎(chǔ)上，根據(jù)當(dāng)前用戶觀察角度和用戶視場(chǎng)范圍重新構(gòu)造出柱面空間中每一個(gè)視線方向所對(duì)應(yīng)的人眼可見視圖。首先是計(jì)算柱面實(shí)景空間中的可見區(qū)域，從柱面實(shí)景空間的實(shí)景圖像中確定對(duì)應(yīng)的部分圖像，將這部分柱面圖像逐像素地反投影變換到與柱面相切的當(dāng)前視線的法平面上，最終得到符合肉眼能見視場(chǎng)和觀察習(xí)慣的特定視角的平面實(shí)景圖像。投影反變換與正變換的原理相同，不再展開。
實(shí)施例2雖然有多種組合模式，但實(shí)踐證明采用拋物反光面和雙曲面和傳統(tǒng)透視透鏡的成像效果較好，并且不同組合雖然在計(jì)算細(xì)節(jié)上有差別，但計(jì)算思想和過程是一樣的。下面僅就拋物反光面、傳統(tǒng)透視透鏡和柱面模型的組合特例，給出實(shí)用的投影變換公式，變換過程忽略。
如圖6和圖7所示，A為視點(diǎn)，O為三維坐標(biāo)原點(diǎn)，C為相機(jī)底焦點(diǎn)，拋物面方程為y＝ax2+b，拋物面底面半徑為r，AO＝h，OC＝l，焦距為f，O點(diǎn)到圓柱底面的距離為k，底片寬為w，高為H。如圖9把柱面實(shí)景圖像沿著與x軸正方向相交的一條母線展開，以左下角的頂點(diǎn)為原點(diǎn)建立二維直角坐標(biāo)系，設(shè)展開的柱面實(shí)景圖像上有點(diǎn)P3(X，Y)，像素點(diǎn)P3(X，Y)和在底片圖像上對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)P的坐標(biāo)(U，V)之間映射關(guān)系如下U=W2-[a(Y-k-h)+a2(Y-k-h)2+4ahr2]·frcosXra(Y-k-h)2+(Y-k-h)a2(Y-k-h)2+4ahr2+2r2(h+l)v=H2+[a(Y-k-h)+a2(Y-k-h)2+4ahr2]·frsinXra(Y-k-h)2+(Y-k-h)a2(Y-k-h)2+4ahr2+2r2(h+l)]]>……(公式8)如圖8和圖9所示，本發(fā)明二次凸曲面反射成像的實(shí)景空間構(gòu)造的裝置的實(shí)施例，首先加工長(zhǎng)度260毫米，直徑5毫米的圓柱型雙頭攻絲金屬螺桿101一根，距螺桿10一端70毫米處加工出一個(gè)突出支撐位置102，用于托住并固定二次凸曲面反光鏡1。該二次凸曲面反光鏡1是以黃銅為材料，利用數(shù)控車床加工而成，其曲面方程具體采用拋物面方程y＝7x2，并在二次凸曲面反光鏡1中央鉆一個(gè)直徑5毫米的圓孔；然后對(duì)二次凸曲面反光鏡1的反光面做拋光電鍍處理，以得到高度光滑的鏡面反射效果。加工一個(gè)2毫米厚，直徑比二次凸曲面反光鏡大1大20毫米的一個(gè)圓形金屬托盤103，中央鉆直徑5毫米的孔，該托盤103漆成黑色用于反襯拍攝圖像。加工一個(gè)光學(xué)玻璃鏡凸透鏡片104，焦距為240毫米，邊緣厚度為3毫米，直徑為75毫米。中央鉆一個(gè)直徑5毫米的圓孔。依次將圓形金屬托盤103、二次凸曲面反光鏡1和光學(xué)玻璃凸透鏡片104從鉆孔處套到金屬螺桿101上，并用墊片、六角螺母緊固。以鋁錠為材料，利用數(shù)控車床加工一個(gè)喇叭狀開口的圓柱型套筒105，套筒105開口較闊的一端內(nèi)徑略大于光學(xué)玻璃凸透鏡片104的直徑，并且在其內(nèi)壁車出螺紋。加工一個(gè)與其對(duì)應(yīng)的金屬螺紋卡環(huán)108，用于將連接金屬螺桿101的光學(xué)玻璃凸透鏡片104固定在套筒105的喇叭狀開口端。套筒105另一側(cè)內(nèi)徑略大于選用的佳能300D單反數(shù)碼相機(jī)106鏡頭的直徑，將套筒105這端套在數(shù)碼相機(jī)106鏡頭上，用金屬緊箍環(huán)107固定。為了使金屬緊箍環(huán)107起作用，套筒105緊箍處車薄，并進(jìn)行鏤空，以保證旋緊緊箍螺釘時(shí)，緊箍環(huán)107可以牢牢箍住數(shù)碼相機(jī)106鏡頭(參見圖9)。為了不影響數(shù)碼相機(jī)106的正常操作，在數(shù)碼相機(jī)106鏡頭調(diào)節(jié)光圈、焦距處也做相應(yīng)套筒105鏤空處理。至此，裝置完成。將該裝置固定在三腳架上，數(shù)碼相機(jī)106鏡頭向上。調(diào)節(jié)焦距，使得反光面在數(shù)碼相機(jī)106焦平面中清晰成像，拍攝得到包含360度實(shí)景的數(shù)碼圖像。通過USB傳輸線將圖像導(dǎo)入計(jì)算機(jī)4內(nèi)，使用算法將其變?yōu)閷?shí)景空間中可自然瀏覽的圖像。
權(quán)利要求
1.一種二次凸曲面反射成像的實(shí)景空間構(gòu)造方法，其特征在于首先成像景物在二次凸曲面鏡的反射成像面上形成反射圖像，然后將成像透鏡的光軸對(duì)準(zhǔn)二次凸曲面鏡反射成像面的中央，調(diào)整成像透鏡的焦距，使二次凸曲面鏡反射成像面上的反射圖像能夠通過成像透鏡清晰成像；根據(jù)光學(xué)原理將成像透鏡捕捉到的反射圖像中的每個(gè)像素點(diǎn)通過投影變換計(jì)算在虛擬實(shí)景空間模型中找到對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)，從而生成構(gòu)造虛擬實(shí)景空間模型所需的實(shí)景圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次凸曲面反射成像的實(shí)景空間構(gòu)造方法，其特征在于所述虛擬實(shí)景空間模型采用柱面模型、球面模型或腰鼓面模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二次凸曲面反射成像的實(shí)景空間構(gòu)造方法，其特征在于所述二次凸曲面鏡采用圓錐面、拋物面、雙曲線面或半球面。
4.一種實(shí)施權(quán)利要求1所述的二次凸曲面反射成像的實(shí)景空間構(gòu)造方法的裝置，其特征在于該裝置包括二次凸曲面鏡、成像透鏡、感光成像裝置以及計(jì)算機(jī)；其中，成像透鏡的光軸與二次凸曲面鏡反射成像面的中線重疊，成像透鏡的成像面與感光成像裝置的成像面重疊，感光成像裝置與計(jì)算機(jī)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二次凸曲面反射成像的實(shí)景空間構(gòu)造方法的裝置，其特征在于所述二次凸曲面鏡的二次凸曲面采用圓錐面、拋物面、雙曲線面或半球面。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二次凸曲面反射成像的實(shí)景空間構(gòu)造方法的裝置，其特征在于所述成像透鏡采用傳統(tǒng)透鏡或遠(yuǎn)光透鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二次凸曲面反射成像的實(shí)景空間構(gòu)造方法的裝置，其特征在于所述感光成像裝置采用CCD或COMS。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種二次凸曲面反射成像的實(shí)景空間構(gòu)造方法及其裝置，首先成像景物在二次凸曲面鏡的反射成像面上形成反射圖像，然后將成像透鏡的光軸對(duì)準(zhǔn)二次凸曲面鏡反射成像面的中央，調(diào)整成像透鏡的焦距，使二次凸曲面鏡反射成像面上的反射圖像能夠通過成像透鏡清晰成像；根據(jù)光學(xué)原理將成像透鏡捕捉到的反射圖像中的每個(gè)像素點(diǎn)通過投影變換計(jì)算在虛擬實(shí)景空間模型中找到對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)，從而生成構(gòu)造虛擬實(shí)景空間模型所需的實(shí)景圖像。該裝置包括二次凸曲面鏡、成像透鏡、感光成像裝置以及計(jì)算機(jī)，成像透鏡的光軸與二次凸曲面鏡反射成像面的中線重疊。本發(fā)明能夠快速自動(dòng)地生成數(shù)字實(shí)景影像且影像質(zhì)量也能夠滿足各種相關(guān)應(yīng)用需求，且制作成本低廉。
文檔編號(hào)H04N17/00GK1715998SQ20051003155
公開日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2005年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月17日
發(fā)明者張茂軍, 徐瑋, 王煒, 曹宗勝, 張軍, 包衛(wèi)東, 高輝, 武德峰, 馬力, 趙亮, 李國(guó)輝, 圖丹, 甘亞莉, 熊志輝 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)