專利名稱：共光心攝像中的調(diào)整方法和共光心攝像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻處理技術(shù)，尤其涉及一種共光心攝像中的調(diào)整方法和共光心攝像系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
隨著視頻處理技術(shù)的發(fā)展，視頻圖像從SDTV發(fā)展到HDTV，計(jì)算機(jī)圖像從VGA發(fā)展到UXGA，面陣圖像傳感器也從幾十萬(wàn)像素發(fā)展到幾百萬(wàn)像素。圖像分辨率在不斷提高，鏡頭視角也在不斷地提升。
然而，技術(shù)的發(fā)展仍舊趕不上人們對(duì)高分辨率寬視角圖像的需求。并且，視角越大，圖像的幾何失真也越大。所以，近半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，如何利用已有分辨率的圖像傳感和視角不大的無(wú)幾何失真鏡頭，拼接出更高分辨率和更大視角無(wú)幾何失真的活動(dòng)或靜止圖像，一直是視頻處理技術(shù)的熱點(diǎn)之一。
在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問(wèn)題 針對(duì)圖像拼接過(guò)程中，相鄰攝像機(jī)的視角邊緣存在偏差，且各個(gè)圖像傳感器(Sensor)的拍攝方位無(wú)法保證一致的問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)給出的調(diào)整攝像機(jī)光心位置和Sensor拍攝方位的方法，采用的設(shè)備體積過(guò)大，成本過(guò)高；且操作的方法非常復(fù)雜，尤其是在調(diào)整Sensor拍攝方位的時(shí)候，光心也會(huì)隨之移動(dòng)，導(dǎo)致調(diào)整操作異常困難。


發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種共光心攝像中的調(diào)整方法和共光心攝像系統(tǒng)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種共光心攝像中的調(diào)整方法包括 將同心萬(wàn)向節(jié)設(shè)置在攝像機(jī)芯外殼和支架之間，以使攝像機(jī)芯和支架通過(guò)所述同心萬(wàn)向節(jié)相連接，所述同心萬(wàn)向節(jié)的旋轉(zhuǎn)中心與所述攝像機(jī)芯的實(shí)際光心重合； 通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)所述同心萬(wàn)向節(jié)調(diào)整所述攝像機(jī)芯，以對(duì)共光心攝像進(jìn)行調(diào)整。
本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種共光心攝像系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)攝像機(jī)芯，其中，在攝像機(jī)芯外殼和支架之間連接有同心萬(wàn)向節(jié)，所述同心萬(wàn)向節(jié)的旋轉(zhuǎn)中心與所述攝像機(jī)芯的實(shí)際光心重合； 所述同心萬(wàn)向節(jié)，用于通過(guò)自身的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整所述攝像機(jī)芯，以對(duì)共光心攝像進(jìn)行調(diào)整。
本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，在攝像機(jī)芯外殼和支架之間設(shè)置同心萬(wàn)向節(jié)，使同心萬(wàn)向節(jié)的旋轉(zhuǎn)中心與攝像機(jī)芯的實(shí)際光心重合，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)同心萬(wàn)向節(jié)調(diào)整攝像機(jī)芯以對(duì)共光心攝像進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明實(shí)施例能夠在精細(xì)地調(diào)整攝像機(jī)拍攝方向以使攝像機(jī)視角邊緣對(duì)齊以及調(diào)整Sensor拍攝方位的同時(shí)，保證攝像機(jī)光心的位置不變，容易調(diào)整、便于操作，且所采用的設(shè)備體積小，系統(tǒng)成本低。



為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的共光心攝像中的調(diào)整方法流程示意圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種共光心反光結(jié)構(gòu)縱切面的示意圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種共光心反光結(jié)構(gòu)橫切面的示意圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例二提供的采用球腰制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)時(shí)的頂視圖； 圖5為本發(fā)明實(shí)施例二提供的采用球腰制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)時(shí)的側(cè)剖視圖； 圖6為本發(fā)明實(shí)施例二提供的采用球頂制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)時(shí)的側(cè)剖視圖； 圖7為本發(fā)明實(shí)施例二提供的采用三軸旋轉(zhuǎn)萬(wàn)向節(jié)時(shí)的示意圖； 圖8a和圖8b為本發(fā)明實(shí)施例二提供的共光心攝像中的調(diào)整方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖，圖8a為未采用本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案時(shí)得到的原始圖像；圖8b為采用本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案處理后得到的圖像； 圖9為本發(fā)明實(shí)施例三提供的共光心攝像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施例方式 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
本發(fā)明實(shí)施例一提供的共光心攝像中的調(diào)整方法，如圖1所示，包括 步驟11將同心萬(wàn)向節(jié)設(shè)置在攝像機(jī)芯外殼和支架之間，以使攝像機(jī)芯和支架通過(guò)所述同心萬(wàn)向節(jié)相連接，所述同心萬(wàn)向節(jié)的旋轉(zhuǎn)中心與所述攝像機(jī)芯的實(shí)際光心重合； 步驟12通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)所述同心萬(wàn)向節(jié)調(diào)整所述攝像機(jī)芯，以對(duì)共光心攝像進(jìn)行調(diào)整。
具體的，根據(jù)需要，可以采用不同結(jié)構(gòu)的同心萬(wàn)向節(jié)，如球腰制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)、球頂制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)或三軸旋轉(zhuǎn)萬(wàn)向節(jié)等。
由于同心萬(wàn)向節(jié)的內(nèi)部是空心的，如球腰制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)內(nèi)部的萬(wàn)向球芯是空心的，同心萬(wàn)向節(jié)的旋轉(zhuǎn)中心在這個(gè)空心空間的中心處；而攝像機(jī)芯的實(shí)際光心是攝像機(jī)芯內(nèi)部的一個(gè)固有位置，將攝像機(jī)芯安裝在同心萬(wàn)向節(jié)內(nèi)部空心空間的中心處，以使攝像機(jī)芯的實(shí)際光心位置與同心萬(wàn)向節(jié)的旋轉(zhuǎn)中心位置重合。
為了進(jìn)一步提高調(diào)整的精度和圖像的效果，對(duì)經(jīng)過(guò)同心萬(wàn)向節(jié)調(diào)整后輸出的模擬視頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字視頻信號(hào)后，還可以進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。
本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，在攝像機(jī)芯外殼和支架之間設(shè)置同心萬(wàn)向節(jié)，使同心萬(wàn)向節(jié)的旋轉(zhuǎn)中心與攝像機(jī)芯的實(shí)際光心重合，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)同心萬(wàn)向節(jié)調(diào)整攝像機(jī)芯以對(duì)共光心攝像進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明實(shí)施例能夠在精細(xì)地調(diào)整攝像機(jī)拍攝方向以使攝像機(jī)視角邊緣對(duì)齊以及調(diào)整Sensor拍攝方位的同時(shí)，保證攝像機(jī)光心的位置不變，容易調(diào)整、便于操作，且所采用的設(shè)備體積小，系統(tǒng)成本低。
下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例二提供的共光心攝像中的調(diào)整方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明實(shí)施例二提供的共光心攝像結(jié)構(gòu)為共光心反光結(jié)構(gòu)，如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例的共光心反光結(jié)構(gòu)里有N個(gè)同心萬(wàn)向節(jié)，N表示同心萬(wàn)向節(jié)的數(shù)量，各個(gè)攝像機(jī)芯分別通過(guò)相應(yīng)的各同心萬(wàn)向節(jié)連接總體支架。同心萬(wàn)向節(jié)的旋轉(zhuǎn)中心與對(duì)應(yīng)的攝像機(jī)芯的實(shí)際光心重合，這樣在調(diào)整攝像機(jī)芯的拍攝方向及Sensor方位時(shí)，攝像機(jī)芯的光心位置保持不變。
由于同心萬(wàn)向節(jié)的內(nèi)部是空心的，如球腰制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)內(nèi)部的萬(wàn)向球芯是空心的，同心萬(wàn)向節(jié)的旋轉(zhuǎn)中心在這個(gè)空心空間的中心處；而攝像機(jī)芯的實(shí)際光心是攝像機(jī)芯內(nèi)部的一個(gè)固有位置，將攝像機(jī)芯安裝在同心萬(wàn)向節(jié)內(nèi)部空心空間的中心處，以使攝像機(jī)芯的實(shí)際光心位置與同心萬(wàn)向節(jié)的旋轉(zhuǎn)中心位置重合。
圖2顯示了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種共光心反光結(jié)構(gòu)縱切面的示意圖。可以看出，共光心結(jié)構(gòu)中的每個(gè)攝像機(jī)芯都具有一個(gè)實(shí)際光心，而經(jīng)該實(shí)際光心射入攝像機(jī)芯的光線由反光鏡面反射后在等效光心重合。N個(gè)反光鏡面及N個(gè)攝像機(jī)芯之間的位置精度由總體支架(即支架)保證。圖3顯示了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種共光心反光結(jié)構(gòu)橫切面的示意圖，在該圖中示出了共光心反光結(jié)構(gòu)中包括多個(gè)攝像機(jī)芯的情況。
根據(jù)所采用的同心萬(wàn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)不同，如球腰制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)、球頂制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)或三軸旋轉(zhuǎn)萬(wàn)向節(jié)等，本發(fā)明實(shí)施例提供下述至少三種的實(shí)現(xiàn)方式，下面分別進(jìn)行說(shuō)明。
方式一 這種方式下，本發(fā)明實(shí)施例采用球腰制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)，該球腰制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)萬(wàn)向球殼和萬(wàn)向球芯，通過(guò)將萬(wàn)向球殼的上球殼或下球殼固定在所述支架上，將萬(wàn)向球芯固定于所述攝像機(jī)芯外殼，以將同心萬(wàn)向節(jié)設(shè)置在攝像機(jī)芯外殼和支架之間。
參見圖4和圖5，圖4顯示了采用球腰制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)時(shí)的頂視圖，圖5顯示了采用球腰制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)時(shí)的側(cè)剖視圖。球腰制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)包括一個(gè)萬(wàn)向球芯5和一個(gè)萬(wàn)向球殼，該萬(wàn)向球殼由上球殼51和下球殼52兩部分組成，萬(wàn)向球芯5安裝在萬(wàn)向球殼里，萬(wàn)向球芯5和萬(wàn)向球殼之間通過(guò)兩者位于同一球面上的一個(gè)或多個(gè)球面片段(如圖4中標(biāo)記A所示的部分)連接。參見圖4，圖像傳感器(Sensor)7設(shè)置于攝像機(jī)芯外殼6的頂部，但不局限于此，Sensor7也可以設(shè)置在攝像機(jī)芯外殼6的其它合適部位以使在通過(guò)同心萬(wàn)向節(jié)旋轉(zhuǎn)攝像機(jī)芯外殼6時(shí)，能夠?qū)ensor拍攝方位進(jìn)行調(diào)整。
參見圖5，所述萬(wàn)向球殼由上球殼51和下球殼52兩部分組成，上球殼51和下球殼52的分界線在切面直徑最大的位置，以使萬(wàn)向球芯5能夠順利地放進(jìn)萬(wàn)向球殼。
圖5中顯示了將萬(wàn)向球殼的下球殼52的外側(cè)固定于總體支架的頂部，萬(wàn)向球芯5的內(nèi)側(cè)固定于攝像機(jī)芯外殼6時(shí)的場(chǎng)景。但不局限于此，也可將下球殼52的外側(cè)固定于總體支架的中部或下部，或者將上球殼51的外側(cè)固定于總體支架的頂部、中部或下部。這種固定的方式可以為螺釘緊固、焊接或粘接以及其他合適的連接方式。
參見圖5，上球殼51和下球殼52之間通過(guò)螺釘8緊固，利用上球殼51制動(dòng)同心萬(wàn)向節(jié)。當(dāng)松開上球殼51和下球殼52之間的緊固螺釘8時(shí)，萬(wàn)向球芯5可以在萬(wàn)向球殼內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)鎖緊上球殼51和下球殼52之間的緊固螺釘8時(shí)，由于摩擦力的作用使萬(wàn)向球芯和萬(wàn)向球殼之間不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)。
可選的，所述支架和所述萬(wàn)向球殼為一體化制成，所述攝像機(jī)芯外殼6和所述萬(wàn)向球芯5為一體化制成，如直接在支架上加工出萬(wàn)向球殼，直接在攝像機(jī)芯外殼上加工出萬(wàn)向球芯5，以達(dá)到將同心萬(wàn)向節(jié)設(shè)置在攝像機(jī)芯外殼和支架之間的效果。
本發(fā)明實(shí)施例將萬(wàn)向球殼的上球殼的外側(cè)或下球殼的外側(cè)固定在支架的頂部、中部或下部，將萬(wàn)向球芯的內(nèi)側(cè)固定于攝像機(jī)芯外殼，該固定方式為螺釘緊固、焊接或粘接；或者，支架和萬(wàn)向球殼為一體化制成，攝像機(jī)芯外殼和萬(wàn)向球芯為一體化制成，并保證同心萬(wàn)向節(jié)旋轉(zhuǎn)中心與攝像機(jī)芯實(shí)際光心重合，保證當(dāng)調(diào)整攝像機(jī)芯的拍攝方向和Sensor拍攝方位時(shí)，攝像機(jī)芯的光心位置保持不變，從而以較低的成本、占用的較小的體積和簡(jiǎn)單的操作，使共光心攝像系統(tǒng)的相鄰攝像機(jī)達(dá)到視角邊緣對(duì)齊和Sensor拍攝方位一致的效果。
方式二 這種方式下，本發(fā)明實(shí)施例采用球頂制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)，該球頂制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)包括內(nèi)球頂、外球頂和萬(wàn)向球殼，通過(guò)將內(nèi)球頂或外球頂固定在所述的支架上，將萬(wàn)向球殼固定于所述攝像機(jī)芯外殼，以將同心萬(wàn)向節(jié)設(shè)置在攝像機(jī)芯外殼和支架之間。
參見圖6，顯示了采用球頂制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)時(shí)的側(cè)剖視圖。球頂制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)包括一個(gè)萬(wàn)向球殼603、一個(gè)內(nèi)球頂602、一個(gè)外球頂601，萬(wàn)向球殼603的內(nèi)側(cè)固定在攝像機(jī)芯外殼605上。所述內(nèi)球頂602安裝在萬(wàn)向球殼603內(nèi)球面，所述外球頂601安裝在萬(wàn)向球殼603外球面；內(nèi)球頂602和外球頂601之間用螺桿604連接。
圖6中顯示了將內(nèi)球頂602的外側(cè)固定于總體支架的頂部，萬(wàn)向球殼603的內(nèi)側(cè)固定于攝像機(jī)芯外殼605時(shí)的場(chǎng)景。但不局限于此，也可將內(nèi)球頂602的外側(cè)固定于總體支架的中部或下部，也可將外球頂601的外側(cè)固定于總體支架的頂部、中部或下部。這種固定的方式可以為螺釘緊固、焊接或粘接以及其他合適的連接方式。
所述螺釘604穿過(guò)萬(wàn)向球殼603頂部的圓孔(圖6中B所示部分)，該螺釘604可以固定于總體支架；當(dāng)松開內(nèi)球頂602和外球頂601之間的緊固螺釘604時(shí)，所述圓孔B與螺釘604之間的縫隙允許萬(wàn)向球殼603在內(nèi)球頂602和外球頂601之間自由轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)鎖緊內(nèi)球頂602和外球頂601之間的緊固螺釘604時(shí)，由于摩擦力的作用使外球頂601和萬(wàn)向球殼603之間不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)。
可選的，所述內(nèi)球頂或外球頂與所述支架為一體化制成，所述萬(wàn)向球殼和所述攝像機(jī)芯外殼為一體化制成，如直接在支架上加工出內(nèi)球頂或外球頂，直接在攝像機(jī)芯外殼上加工出萬(wàn)向球殼，以達(dá)到將同心萬(wàn)向節(jié)設(shè)置在攝像機(jī)芯外殼和支架之間的效果。
本發(fā)明實(shí)施例將內(nèi)球頂?shù)耐鈧?cè)或外球頂?shù)耐鈧?cè)固定在所述支架的頂部、中部或下部，將萬(wàn)向球殼的內(nèi)側(cè)固定于所述攝像機(jī)芯外殼，所述固定方式為螺釘緊固、焊接或粘接；或者，所述內(nèi)球頂或外球頂與所述支架為一體化制成，所述萬(wàn)向球殼和所述攝像機(jī)芯外殼為一體化制成；并保證同心萬(wàn)向節(jié)旋轉(zhuǎn)中心與攝像機(jī)芯實(shí)際光心重合，保證當(dāng)調(diào)整攝像機(jī)芯的拍攝方向和Sensor拍攝方位時(shí)，攝像機(jī)芯的光心位置保持不變，從而以較低的成本、占用的較小的體積和簡(jiǎn)單的操作，使共光心攝像系統(tǒng)的相鄰攝像機(jī)達(dá)到視角邊緣對(duì)齊和Sensor拍攝方位一致的效果 方式三 這種方式下，本發(fā)明實(shí)施例采用三軸旋轉(zhuǎn)萬(wàn)向節(jié)，該三軸旋轉(zhuǎn)萬(wàn)向節(jié)包括X轉(zhuǎn)軸、Y轉(zhuǎn)軸和Z法蘭盤，通過(guò)將X轉(zhuǎn)軸或Y轉(zhuǎn)軸固定在所述的支架上，將Z法蘭盤固定于所述攝像機(jī)芯外殼，以將同心萬(wàn)向節(jié)設(shè)置在攝像機(jī)芯外殼和支架之間。
如圖7所示，三軸旋轉(zhuǎn)萬(wàn)向節(jié)包括一個(gè)X托環(huán)701、一個(gè)Y托環(huán)702、一個(gè)Z法蘭盤703。X托環(huán)701可以繞X轉(zhuǎn)軸7011旋轉(zhuǎn)，Y托環(huán)702可以繞Y轉(zhuǎn)軸7021旋轉(zhuǎn)，Z法蘭盤703可以繞Z轉(zhuǎn)軸(Z轉(zhuǎn)軸垂直于紙面方向)旋轉(zhuǎn)。在X轉(zhuǎn)軸7011、Y轉(zhuǎn)軸7021、Z轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的位置設(shè)置鎖緊螺釘用于制動(dòng)(圖中未示出)。
本發(fā)明實(shí)施例中X轉(zhuǎn)軸7011、Y轉(zhuǎn)軸7021、Z轉(zhuǎn)軸互相垂直，各轉(zhuǎn)軸的延長(zhǎng)線相交于一點(diǎn)，該交點(diǎn)與攝像機(jī)芯的實(shí)際光心重合；Z法蘭盤固定于攝像機(jī)芯外殼706，X轉(zhuǎn)軸7011固定于總體支架，從而當(dāng)調(diào)整攝像機(jī)芯的拍攝方向時(shí)，攝像機(jī)芯的光心位置保持不變。X轉(zhuǎn)軸7011可以固定于總體支架的頂部，但不局限于此，X轉(zhuǎn)軸7011也可以固定于總體支架的中部或下部，或者，將Y轉(zhuǎn)軸7021固定于總體支架的頂部、中部或下部，這種固定的方式可以為螺釘緊固、焊接或粘接以及其他合適的連接方式。
可選的，X轉(zhuǎn)軸7011或Y轉(zhuǎn)軸7021與所述支架為一體化制成，Z法蘭盤703和所述攝像機(jī)芯外殼706為一體化制成，如直接在支架上加工出X轉(zhuǎn)軸7011或Y轉(zhuǎn)軸7021，直接在攝像機(jī)芯外殼706上加工出Z法蘭盤703，以達(dá)到將同心萬(wàn)向節(jié)設(shè)置在攝像機(jī)芯外殼和支架之間的效果。
可以理解，在具有多個(gè)攝像機(jī)芯的共光心攝像系統(tǒng)中，對(duì)各個(gè)攝像機(jī)芯可以采用相同的結(jié)構(gòu)的同心萬(wàn)向節(jié)，也可以采用不同結(jié)構(gòu)的同心萬(wàn)向節(jié)。調(diào)整各個(gè)同心萬(wàn)向節(jié)時(shí)，可以單個(gè)分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，也可以利用一個(gè)同步調(diào)整裝置，同時(shí)調(diào)整多個(gè)或者全部的同心萬(wàn)向節(jié)，使多個(gè)或者全部的攝像機(jī)芯同步上下移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，獲得更精確的共光心位置。
進(jìn)一步的，在通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)所述同心萬(wàn)向節(jié)調(diào)整所述攝像機(jī)芯之后，還可以包括將來(lái)自攝像機(jī)芯的圖像的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字視頻信號(hào)；利用數(shù)字信號(hào)處理算法，對(duì)所述圖像的數(shù)字視頻信號(hào)進(jìn)行處理，例如，對(duì)所述圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、透視變換和切邊處理，以及對(duì)所述旋轉(zhuǎn)、透視變換和切邊處理后的圖像進(jìn)行縮放、平移和裁剪處理，從而調(diào)整所述圖像。
例如，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字視頻信號(hào)處理的方法，具體包括如下處理 首先估算出多個(gè)攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)和攝像機(jī)之間的位置參數(shù)，然后利用估算出的位置參數(shù)通過(guò)算法將多攝像機(jī)圖像對(duì)齊，消除重疊區(qū)域，并進(jìn)行邊緣融合、視差去除等處理，獲得一個(gè)高分辨率的全景圖像。
根據(jù)射影幾何原理，空間中的三維點(diǎn)投影到攝像機(jī)成像平面上的變換關(guān)系為 x＝K[R|t]X (1) 其中，x為平面坐標(biāo)的齊次表示；X為世界坐標(biāo)系的齊次表示；fx和fy為水平和垂直方向上的等效焦距；s為圖像的畸變系數(shù)；u0，v0為圖像主點(diǎn)坐標(biāo)。R為攝像機(jī)的旋轉(zhuǎn)矩陣，t為攝像機(jī)平移向量。其中，K稱為攝像機(jī)的內(nèi)參，R和t稱為攝像機(jī)的外參。對(duì)于兩個(gè)攝像機(jī)拍攝的或一個(gè)攝像機(jī)在不同位置拍攝的具有重疊區(qū)域的多個(gè)圖像，空間中的一個(gè)點(diǎn)兩個(gè)圖像上的成像關(guān)系為 x1＝H01x0 (3) 其中，H為一個(gè)3×3的矩陣，自由度為8，其代表了兩個(gè)成像平面之間的變換關(guān)系，稱之為單應(yīng)性矩陣。對(duì)于只有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的純旋轉(zhuǎn)攝像機(jī)系統(tǒng)或共光心攝像機(jī)系統(tǒng)，H可以表示為 由此，可以通過(guò)特征點(diǎn)提取算法，例如，SIFT(Scale-invariant featuretransform，尺度不變性變換)算法，在重疊區(qū)域進(jìn)行特征點(diǎn)提取，找到多個(gè)特征點(diǎn)，建立特征點(diǎn)之間的匹配關(guān)系，利用(3)建立多個(gè)方程組，通過(guò)迭代優(yōu)化算法求出兩個(gè)圖像之間的單應(yīng)性矩陣H。對(duì)兩個(gè)圖像先進(jìn)行旋轉(zhuǎn)/透視變換/切邊等處理，然后利用求出的H通過(guò)坐標(biāo)變換等計(jì)算，執(zhí)行縮放/平移/裁剪等處理，將兩個(gè)圖像合成到一起，將重疊區(qū)域的像素對(duì)齊。
本發(fā)明實(shí)施例提供一種簡(jiǎn)單易行的方法，在精細(xì)地調(diào)整攝像機(jī)拍攝方向以使攝像機(jī)視角邊緣對(duì)齊以及調(diào)整Sensor拍攝方位的同時(shí)，保證共光心攝像系統(tǒng)中每個(gè)攝像機(jī)光心位置保持不變，從而以較低的成本、占用的較小的體積和簡(jiǎn)單的操作，使共光心攝像系統(tǒng)的相鄰攝像機(jī)達(dá)到視角邊緣對(duì)齊和Sensor拍攝方位一致的效果。
下面通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的有益效果，參見圖8a和圖8b，圖8a為未采用本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案時(shí)攝像機(jī)芯拍攝的原始圖像，可以看出每路圖像中存在由視角邊緣的偏差帶來(lái)的無(wú)效區(qū)域(圖a中的斜線部分)，且各路圖像的有效圖像也有不同的傾斜、錯(cuò)位，大小也不一致。圖8b為采用本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案處理后得到的圖像，可以看出，各路圖像大小、位置保持一致，在圖像拼接的邊緣不存在視覺(jué)上可覺(jué)察的缺陷，圖像中也不存在無(wú)效區(qū)域，消除了視角邊緣的偏差，提升了Sensor像素的有效利用率。
進(jìn)一步的，在上述處理的結(jié)果上，還可以采用下述的一種處理或其組合，例如，為了補(bǔ)償反光鏡分界線不夠細(xì)小造成的盲區(qū)，可以在所述圖像的拼接邊緣增加差值像素，如增加少量的插值像素(1-2個(gè))；或者，利用色域匹配方法或邊緣融合方法消除所述圖像的拼接邊緣的顏色突變。
本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，在攝像機(jī)芯外殼和支架之間設(shè)置同心萬(wàn)向節(jié)，使同心萬(wàn)向節(jié)的旋轉(zhuǎn)中心與攝像機(jī)芯的實(shí)際光心重合，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)同心萬(wàn)向節(jié)調(diào)整攝像機(jī)芯以對(duì)共光心攝像進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明實(shí)施例能夠在精細(xì)地調(diào)整攝像機(jī)拍攝方向以使攝像機(jī)視角邊緣對(duì)齊以及調(diào)整Sensor拍攝方位的同時(shí)，保證攝像機(jī)光心的位置不變，容易調(diào)整、便于操作，且所采用的設(shè)備體積小，系統(tǒng)成本低。
本發(fā)明實(shí)施例三還提供了一種共光心攝像系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)攝像機(jī)芯，在攝像機(jī)芯外殼和支架之間連接有同心萬(wàn)向節(jié)，所述同心萬(wàn)向節(jié)的旋轉(zhuǎn)中心與所述攝像機(jī)芯的實(shí)際光心重合； 所述同心萬(wàn)向節(jié)，用于通過(guò)自身的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整所述攝像機(jī)芯，以對(duì)共光心攝像進(jìn)行調(diào)整。
進(jìn)一步的，在上述系統(tǒng)中可以采用不同結(jié)構(gòu)的同心萬(wàn)向節(jié)，例如，所述同心萬(wàn)向節(jié)為球腰制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)，所述球腰制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)包括萬(wàn)向球殼和萬(wàn)向球芯，所述萬(wàn)向球殼的上球殼或下球殼固定在支架上，所述萬(wàn)向球芯固定于所述攝像機(jī)芯外殼；和/或， 所述同心萬(wàn)向節(jié)為球頂制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)，所述球頂制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)包括萬(wàn)向球殼、內(nèi)球頂和外球頂，所述內(nèi)球頂或外球頂固定在支架上，所述萬(wàn)向球殼固定于所述攝像機(jī)芯外殼；和/或， 所述同心萬(wàn)向節(jié)為三軸旋轉(zhuǎn)萬(wàn)向節(jié)，所述三軸旋轉(zhuǎn)萬(wàn)向節(jié)具有X轉(zhuǎn)軸、Y轉(zhuǎn)軸和Z法蘭盤，所述X轉(zhuǎn)軸或Y轉(zhuǎn)軸固定在支架上，所述Z法蘭盤固定于所述攝像機(jī)芯外殼。
對(duì)共光心攝像系統(tǒng)中的不同攝像機(jī)芯，可以采用相同結(jié)構(gòu)的同心萬(wàn)向節(jié)，也可以采用不同結(jié)構(gòu)的同心萬(wàn)向節(jié)。
參見圖9，為了進(jìn)一步提高調(diào)整的精度和圖像的效果，除了在攝像機(jī)芯外殼和支架之間設(shè)置同心萬(wàn)向節(jié)之外，所述系統(tǒng)還可以包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，用于將來(lái)自攝像機(jī)芯的圖像的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字視頻信號(hào)；數(shù)字視頻處理器，用于利用數(shù)字信號(hào)處理算法，對(duì)所述圖像的數(shù)字視頻信號(hào)進(jìn)行處理，以調(diào)整所述圖像。
其中，上述所述數(shù)字視頻處理器，還用于對(duì)所述圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、透視變換和切邊處理，以及對(duì)所述旋轉(zhuǎn)、透視變換和切邊處理后的圖像進(jìn)行縮放、平移和裁剪處理。
進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)還可以包括投影儀或數(shù)字信號(hào)處理器，所述投影儀，用于采用光學(xué)合并的方法，將來(lái)自各個(gè)攝像機(jī)芯的圖像拼接為連續(xù)的完整圖像；所述數(shù)字信號(hào)處理器，用于采用電子合并的方法，將來(lái)自各個(gè)攝像機(jī)芯的圖像拼接為連續(xù)的完整圖像。
為了獲得更精確的共光心位置，所述系統(tǒng)還可以包括同步調(diào)整裝置，用于同步轉(zhuǎn)動(dòng)所述同心萬(wàn)向節(jié)，以同步調(diào)整所述攝像機(jī)芯。
本發(fā)明系統(tǒng)實(shí)施例中各功能模塊和單元的具體工作方式參見本發(fā)明方法實(shí)施例。本發(fā)明系統(tǒng)實(shí)施例中各功能模塊和單元可以單獨(dú)實(shí)現(xiàn)，也可以集成在一個(gè)或多個(gè)單元中實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，在攝像機(jī)芯外殼和支架之間設(shè)置同心萬(wàn)向節(jié)，使同心萬(wàn)向節(jié)的旋轉(zhuǎn)中心與攝像機(jī)芯的實(shí)際光心重合，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)同心萬(wàn)向節(jié)調(diào)整攝像機(jī)芯以對(duì)共光心攝像進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明實(shí)施例能夠在精細(xì)地調(diào)整攝像機(jī)拍攝方向以使攝像機(jī)視角邊緣對(duì)齊以及調(diào)整Sensor拍攝方位的同時(shí)，保證攝像機(jī)光心的位置不變，容易調(diào)整、便于操作，且所采用的設(shè)備體積小，系統(tǒng)成本低。
以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種共光心攝像中的調(diào)整方法，其特征在于，所述方法包括
將同心萬(wàn)向節(jié)設(shè)置在攝像機(jī)芯外殼和支架之間，以使攝像機(jī)芯和支架通過(guò)所述同心萬(wàn)向節(jié)相連接，所述同心萬(wàn)向節(jié)的旋轉(zhuǎn)中心與所述攝像機(jī)芯的實(shí)際光心重合；
通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)所述同心萬(wàn)向節(jié)調(diào)整所述攝像機(jī)芯，以對(duì)共光心攝像進(jìn)行調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將同心萬(wàn)向節(jié)設(shè)置在攝像機(jī)芯外殼和支架之間包括
當(dāng)采用球腰制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)時(shí)，將萬(wàn)向球殼的上球殼或下球殼固定在所述支架上，將萬(wàn)向球芯固定于所述攝像機(jī)芯外殼，所述球腰制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)包括萬(wàn)向球殼和萬(wàn)向球芯，所述萬(wàn)向球殼包括上球殼和下球殼；和/或，
當(dāng)采用球頂制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)時(shí)，將內(nèi)球頂或外球頂固定在所述的支架上，將萬(wàn)向球殼固定于所述攝像機(jī)芯外殼，所述球頂制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)包括內(nèi)球頂、外球頂和萬(wàn)向球殼；和/或，
當(dāng)采用三軸旋轉(zhuǎn)萬(wàn)向節(jié)時(shí)，將X轉(zhuǎn)軸或Y轉(zhuǎn)軸固定在所述的支架上，將Z法蘭盤固定于所述攝像機(jī)芯外殼，所述三軸旋轉(zhuǎn)萬(wàn)向節(jié)包括X托環(huán)、Y托環(huán)和Z法蘭盤，所述X托環(huán)繞X轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，所述Y托環(huán)繞Y轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述將同心萬(wàn)向節(jié)設(shè)置在攝像機(jī)芯外殼和支架之間具體為
當(dāng)采用球腰制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)時(shí)，將萬(wàn)向球殼的上球殼的外側(cè)或下球殼的外側(cè)固定在所述支架的頂部、中部或下部，將萬(wàn)向球芯的內(nèi)側(cè)固定于所述攝像機(jī)芯外殼，所述固定方式為螺釘緊固、焊接或粘接；或者，所述支架和所述萬(wàn)向球殼為一體化制成，所述攝像機(jī)芯外殼和所述萬(wàn)向球芯為一體化制成；
當(dāng)采用球頂制動(dòng)方向節(jié)時(shí)，將內(nèi)球頂?shù)耐鈧?cè)或外球頂?shù)耐鈧?cè)固定在所述支架的頂部、中部或下部，將萬(wàn)向球殼的內(nèi)側(cè)固定于所述攝像機(jī)芯外殼，所述固定方式為螺釘緊固、焊接或粘接；或者，所述內(nèi)球頂或外球頂與所述支架為一體化制成，所述萬(wàn)向球殼和所述攝像機(jī)芯外殼為一體化制成；
當(dāng)采用三軸旋轉(zhuǎn)萬(wàn)向節(jié)時(shí)，將X轉(zhuǎn)軸或Y轉(zhuǎn)軸固定在所述的支架的頂部、中部或下部，將Z法蘭盤的內(nèi)側(cè)固定于所述攝像機(jī)芯外殼，所述固定方式為螺釘緊固、焊接或粘接；或者，所述X轉(zhuǎn)軸或Y轉(zhuǎn)軸與所述支架為一體化制成，所述Z法蘭盤和所述攝像機(jī)芯外殼為一體化制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，
所述同心萬(wàn)向節(jié)的旋轉(zhuǎn)中心位于該同心萬(wàn)向節(jié)內(nèi)部的中心位置處，通過(guò)將所述攝像機(jī)芯設(shè)置在所述同心萬(wàn)向節(jié)內(nèi)部的中心位置處，以使所述同心萬(wàn)向節(jié)的旋轉(zhuǎn)中心與所述攝像機(jī)芯的實(shí)際光心重合。
5.一種共光心攝像系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)攝像機(jī)芯，其特征在于，在攝像機(jī)芯外殼和支架之間連接有同心萬(wàn)向節(jié)，所述同心萬(wàn)向節(jié)的旋轉(zhuǎn)中心與所述攝像機(jī)芯的實(shí)際光心重合；
所述同心萬(wàn)向節(jié)，用于通過(guò)自身的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整所述攝像機(jī)芯，以對(duì)共光心攝像進(jìn)行調(diào)整。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，
所述同心萬(wàn)向節(jié)為球腰制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)，所述球腰制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)包括萬(wàn)向球殼和萬(wàn)向球芯，所述萬(wàn)向球殼包括上球殼和下球殼，所述萬(wàn)向球殼的上球殼或下球殼固定在所述支架上，所述萬(wàn)向球芯固定于所述攝像機(jī)芯外殼；和/或，
所述同心萬(wàn)向節(jié)為球頂制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)，所述球頂制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)包括萬(wàn)向球殼、內(nèi)球頂和外球頂，所述內(nèi)球頂或外球頂固定在所述支架上，所述萬(wàn)向球殼固定于所述攝像機(jī)芯外殼；和/或，
所述同心萬(wàn)向節(jié)為三軸旋轉(zhuǎn)萬(wàn)向節(jié)，所述三軸旋轉(zhuǎn)萬(wàn)向節(jié)具有X轉(zhuǎn)軸、Y轉(zhuǎn)軸和Z法蘭盤，所述X轉(zhuǎn)軸或Y轉(zhuǎn)軸固定在所述支架上，所述Z法蘭盤固定于所述攝像機(jī)芯外殼。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，
當(dāng)采用球腰制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)時(shí)，將萬(wàn)向球殼的上球殼的外側(cè)或下球殼的外側(cè)固定在所述支架的頂部、中部或下部，將萬(wàn)向球芯的內(nèi)側(cè)固定于所述攝像機(jī)芯外殼，所述固定方式為螺釘緊固、焊接或粘接；或者，所述支架和所述萬(wàn)向球殼為一體化制成，所述攝像機(jī)芯外殼和所述萬(wàn)向球芯為一體化制成；
當(dāng)采用球頂制動(dòng)萬(wàn)向節(jié)時(shí)，將內(nèi)球頂?shù)耐鈧?cè)或外球頂?shù)耐鈧?cè)固定在所述支架的頂部、中部或下部，將萬(wàn)向球殼的內(nèi)側(cè)固定于所述攝像機(jī)芯外殼，所述固定方式為螺釘緊固、焊接或粘接；或者，所述內(nèi)球頂或外球頂與所述支架為一體化制成，所述萬(wàn)向球殼和所述攝像機(jī)芯外殼為一體化制成；
當(dāng)采用三軸旋轉(zhuǎn)萬(wàn)向節(jié)時(shí)，將X轉(zhuǎn)軸或Y轉(zhuǎn)軸固定在所述的支架的頂部、中部或下部，將Z法蘭盤的內(nèi)側(cè)固定于所述攝像機(jī)芯外殼，所述固定方式為螺釘緊固、焊接或粘接；或者，所述X轉(zhuǎn)軸或Y轉(zhuǎn)軸與所述支架為一體化制成，所述Z法蘭盤和所述攝像機(jī)芯外殼為一體化制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括
模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將來(lái)自攝像機(jī)芯的圖像的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字視頻信號(hào)；
數(shù)字視頻處理器，用于利用數(shù)字信號(hào)處理算法，對(duì)所述圖像的數(shù)字視頻信號(hào)進(jìn)行處理，以調(diào)整所述圖像。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字視頻處理器，還用于對(duì)所述圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、透視變換和切邊處理，以及對(duì)所述旋轉(zhuǎn)、透視變換和切邊處理后的圖像進(jìn)行縮放、平移和裁剪處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括同步調(diào)整裝置，
所述同步調(diào)整裝置，用于同步轉(zhuǎn)動(dòng)所述同心萬(wàn)向節(jié)，以同步調(diào)整所述攝像機(jī)芯。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開了一種共光心攝像中的調(diào)整方法和共光心攝像系統(tǒng)，涉及視頻處理技術(shù)，能夠在精細(xì)調(diào)整攝像機(jī)拍攝方向以使攝像機(jī)視角邊緣對(duì)齊以及調(diào)整Sensor拍攝方位的同時(shí)，保證攝像機(jī)光心的位置不變，容易調(diào)整、便于操作，且所采用的設(shè)備體積小，系統(tǒng)成本低。本發(fā)明實(shí)施例提供的共光心攝像中的調(diào)整方法包括將同心萬(wàn)向節(jié)設(shè)置在攝像機(jī)芯外殼和支架之間，以使攝像機(jī)芯和支架通過(guò)所述同心萬(wàn)向節(jié)相連接，所述同心萬(wàn)向節(jié)的旋轉(zhuǎn)中心與所述攝像機(jī)芯的實(shí)際光心重合；通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)所述同心萬(wàn)向節(jié)調(diào)整所述攝像機(jī)芯，以對(duì)共光心攝像進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明實(shí)施例適用于進(jìn)行共光心攝像的場(chǎng)合。
文檔編號(hào)H04N5/225GK101783883SQ20091021511
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2009年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月26日
發(fā)明者趙光耀, 王靜, 劉源, 李凱 申請(qǐng)人:華為終端有限公司