自由視點圖像的獲取系統(tǒng)與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像拍攝與合成技術(shù)，尤其涉及獲取自由視點圖像的方法與系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]自相機問世以來，隨著技術(shù)的飛速發(fā)展，從黑白照片到彩色照片、從沖洗膠卷到數(shù)碼照片，平面成像技術(shù)已經(jīng)非常先進。然而，自始至終這些技術(shù)以及應(yīng)用都沒有脫離“平面”成像的限制，人們依然無法看到一個立體的、全方位的影像。于是，如何讓物品的各個角度都能被展現(xiàn)出來，成為研宄的目標。
[0003]在傳統(tǒng)的網(wǎng)頁物品展示中，通常拍攝物品一系列角度的圖片供用戶觀看，而用戶無法選擇觀看的角度，這種方法無法滿足不同用戶觀看不同角度的需求，無法將物品的各個角度全面的展示出來，用戶也無法全面了解物品的整體信息，從而對用戶認知了解物品有一定的阻礙。在改進的一些方案中，大多拍攝物品的多張圖片，連續(xù)播放，制成3D動畫。例如，由相機環(huán)繞物品進行各個角度的拍攝，或者拍攝角度不變而物品進行轉(zhuǎn)動，從而拍攝到物品的多個角度的圖片并合成為3D動畫，進行展示。但是現(xiàn)有的方案所獲取的都是水平360度環(huán)視視點，用戶僅能水平方向轉(zhuǎn)動并觀察物品。用戶可以觀看的角度有限，而且這種方法仍然是在平面采集的圖片基礎(chǔ)上的過渡，相鄰幀圖片之間的夾角過大，使得視點旋轉(zhuǎn)時的跳動現(xiàn)象較嚴重，從而影響了觀看體驗。還有一些方法通過建立物體三維模型，來實現(xiàn)對物體的多角度多視點的展示，但這樣的方法要求事先建立物體的三維模型，算法復(fù)雜、成本高，而且對軟硬件資源都有很高的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種自由視點圖像的獲取方法與系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]一方面，本發(fā)明提供了一種自由視點圖像的獲取系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0007]數(shù)字轉(zhuǎn)盤，用于放置待拍攝的物品；
[0008]軌道以及安裝在軌道上的多個圖像采集設(shè)備；
[0009]控制器，用于控制所述多個圖像采集設(shè)備和數(shù)字轉(zhuǎn)盤來完成對所述物品的圖像采集;
[0010]其中，在軌道上安裝的多個圖像采集設(shè)備沿弧線方向排列，并且所有圖像采集設(shè)備的視點射線保持在同一豎直平面內(nèi)；處于該弧線方向一端的圖像采集設(shè)備與所述數(shù)字轉(zhuǎn)盤的中心對齊，處于該弧線方向另一端的圖像采集設(shè)備與所述數(shù)字轉(zhuǎn)盤的上表面對齊。
[0011]上述系統(tǒng)中，所述軌道可以為弧形軌道。
[0012]上述系統(tǒng)中，所述軌道可包括一條水平軌道和一條垂直軌道，所述水平軌道在所述垂直軌道的上方，并與所述垂直軌道相交成直角。
[0013]上述系統(tǒng)中，安裝在所述水平軌道和垂直軌道的所述多個圖像采集設(shè)備可沿與所述直角相切的弧線方向排列。
[0014]上述系統(tǒng)中，所述圖像采集設(shè)備可以為相機，所示系統(tǒng)還包括快門集線器，快門集線器與各個相機之間分別通過快門信號線和USB數(shù)據(jù)線連接，快門集線器通過USB數(shù)據(jù)線連接到控制器，其中快門信號線用于傳遞觸發(fā)相機快門的快門信號，USB數(shù)據(jù)線用于傳輸采集的圖像數(shù)據(jù)。
[0015]上述系統(tǒng)中，還可包括圖像合成器，用于根據(jù)所采集的圖像合成所述物品的三維圖像。
[0016]又一方面，本發(fā)明提供了一種采用上述系統(tǒng)獲取自由視點圖像的方法，所述方法包括:
[0017]步驟1，根據(jù)待拍攝的物品的大小調(diào)整軌道并安裝圖像采集設(shè)備；
[0018]步驟2，將所述物品放置在數(shù)字轉(zhuǎn)盤上；
[0019]步驟3，由控制器指示數(shù)字轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動設(shè)定的角度以及響應(yīng)于數(shù)字轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動來指示圖像采集設(shè)備對所述物品進行拍攝，直到所述數(shù)字轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動360度為止。
[0020]上述方法中，還可包括由圖像合成器基于所述圖像采集設(shè)備拍攝的圖像合成所述物品的三維圖像。
[0021]上述方法中，在步驟I之前還可包括對圖像采集設(shè)備進行標定的步驟。
[0022]上述方法中，所述標定步驟可包括
[0023]I)在拍攝物品之前將棋盤格放置在數(shù)字轉(zhuǎn)盤上，觸發(fā)各個圖像采集設(shè)備采集棋盤格圖像；
[0024]2)對于各個圖像采集設(shè)備:
[0025]2-a)從該圖像采集設(shè)備所采集的圖像中識別棋盤格；
[0026]2-b)確定該圖像采集設(shè)備與設(shè)定的參考圖像采集設(shè)備所采集的圖像中棋盤格的位置誤差和尺寸誤差，所述位置誤差為相比較的兩個圖像中棋盤格的各相應(yīng)角點橫坐標差值的加權(quán)平均值與縱坐標差值的加權(quán)平均值，其中以棋盤格中心角點位置為坐標系的原點，所述尺寸誤差為相比較的兩個圖像中棋盤格中各橫線長度的加權(quán)平均值之間的比例；
[0027]2-c)確定該圖像采集設(shè)備所采集的圖像中棋盤格的旋轉(zhuǎn)誤差，所述旋轉(zhuǎn)誤差為圖像中棋盤格角點陣列所連橫線或縱線與水平方向或垂直方向之間的夾角。
[0028]上述方法中，還可包括對所采集的圖像進行校正的步驟。
[0029]上述方法中，所述校正步驟可包括根據(jù)每個圖像采集設(shè)備的位置誤差、尺寸誤差和旋轉(zhuǎn)誤差，以該圖像采集設(shè)備采集的棋盤格中心角點對應(yīng)的位置為坐標系原點，對該圖像采集設(shè)備所采集的物品圖像進行校正，所述校正步驟執(zhí)行下列步驟使得各個圖像采集設(shè)備所采集的物品圖像中物品大致處于相同位置并具有相同的尺寸:
[0030]I)根據(jù)位置誤差對采集的物品圖像進行平移；
[0031]2)根據(jù)尺寸誤差對采集的物品圖像進行縮放；
[0032]3)根據(jù)旋轉(zhuǎn)誤差對采集的物品圖像進行旋轉(zhuǎn)。
[0033]上述方法中，還可包括:
[0034]對于每個圖像采集設(shè)備，獲取其所采集的相鄰圖像之間的特征匹配點和三角網(wǎng)格信息并進行存儲；以及在合成圖像時如果相鄰圖像之間存在特征匹配點和三角網(wǎng)格信息，則進行插值，生成這兩個相鄰圖像之間的過渡幀。
[0035]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0036]在不建立物體三維模型的情況下，快速建立物品的自由視點圖像，使得用戶不僅能夠水平旋轉(zhuǎn)物品，也能夠垂直旋轉(zhuǎn)。通過該方法用戶可以在水平、垂直二個維度上的任意視點觀察物品。另外，該方法簡單易實現(xiàn)且成本低。
【附圖說明】
[0037]以下參照附圖對本發(fā)明實施例作進一步說明，其中:
[0038]圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的自由視點圖像獲取系統(tǒng)的示意圖；
[0039]圖2為根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的軌道與圖像采集設(shè)備示意圖；
[0040]圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的自由視點圖像獲取系統(tǒng)的邏輯框圖；
[0041]圖4為根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的自由視點圖像的獲取系統(tǒng)的框圖；
[0042]圖5為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的自由視點圖像獲取系統(tǒng)的控制線路圖。
【具體實施方式】
[0043]為了使本發(fā)明的目的，技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖通過具體實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0044]在本發(fā)明的一個實施例中，提供了一種自由視點圖像獲取系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括數(shù)字轉(zhuǎn)盤、軌道、安裝在軌道上的圖像采集設(shè)備和控制器。其中數(shù)字轉(zhuǎn)盤用于放置被拍攝的物品