專利名稱：一種基于gps的實(shí)景全景圖采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于GPS的實(shí)景全景圖采集裝置，更具體的說(shuō)，涉及一種基于GPS采集圖片并生成實(shí)景全景圖庫(kù)的裝置。
背景技術(shù)：
說(shuō)到虛擬現(xiàn)實(shí)，人們最先想到的是3D建模的虛擬仿真技術(shù)，確實(shí)在多年前3D在虛 擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域中占有相當(dāng)大的地位。在游戲、城市規(guī)劃、房地產(chǎn)規(guī)劃等項(xiàng)目中，3D的虛擬效果 都成為首選的考慮。以網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可劃分為兩個(gè)范疇，一個(gè)是以圖像為基礎(chǔ) 的實(shí)景技術(shù)，稱為實(shí)景虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。一個(gè)是以立體多邊形技術(shù)為基礎(chǔ)的立體計(jì)算機(jī)繪制 空間技術(shù)，稱為VRML立體技術(shù)。寫實(shí)圖象的世界Panorama(實(shí)景技術(shù))。Panorama是把寫實(shí)圖像繪制成圓筒或者 球形，有從中心點(diǎn)環(huán)視的方式，也有從各個(gè)不同的位置拍攝照片，再進(jìn)行綜合的方式。實(shí)景 技術(shù)由于使用的是照片，所以畫面非常漂亮。目前使用的實(shí)景技術(shù)包括Plug-In的Java方 式和Quicktime這兩種通常格式，這些都可以實(shí)現(xiàn)放大、縮小功能和360度旋轉(zhuǎn)、節(jié)點(diǎn)之間 的熱區(qū)連接功能，使得使用者可以環(huán)顧四周。完全的立體計(jì)算機(jī)繪制空間(VRML立體技術(shù))。3D Polygon基本技術(shù)生成的不是 圖形，而是全電腦制作的立體模型，通過(guò)快速的繪制來(lái)實(shí)現(xiàn)使用者與特定物體之間相互交 互作用的立體空間，具有較強(qiáng)空間自由度。以VRML為代表的這一技術(shù)，由于受到互聯(lián)網(wǎng)帶 寬速度以及各自不同的個(gè)人電腦環(huán)境、Plug-in容量、技術(shù)兼容性等問(wèn)題，很難向大眾發(fā)展普及。相比較VRML立體技術(shù)，基于寫實(shí)圖像的實(shí)景技術(shù)，具有很大的優(yōu)勢(shì) 真實(shí)性強(qiáng)，實(shí)景場(chǎng)景表現(xiàn)逼真。 對(duì)播放設(shè)備的硬件要求低，普通電腦均可播放，無(wú)需專門工作站。 開發(fā)周期短，成本低。拍攝實(shí)景制作比立體制作速度更快快，成本更低。 生成的全景圖導(dǎo)覽性、交互性、操作性強(qiáng)?？膳cflash技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫嵌入。
全屏場(chǎng)景圖片質(zhì)量高，清晰度高，將細(xì)節(jié)表現(xiàn)的淋漓盡致。 全景圖片數(shù)據(jù)量小，非常適合網(wǎng)絡(luò)式訪問(wèn)觀看。目前制作全景圖的方法是，通過(guò)在一個(gè)位置點(diǎn)拍攝多張全方位圖片，手工記錄每 張圖片的位置信息，通過(guò)全景圖合成軟件，生成全景圖。由于實(shí)際使用過(guò)程中，需要拍攝成 千上萬(wàn)的圖片資料制作全景圖，每張圖片具有它自己的位置信息，在采集圖片的過(guò)程中有 很多人工干預(yù)、記錄的過(guò)程，會(huì)帶來(lái)極大的工作量，也很容易造成圖片位置信息的錯(cuò)誤，工 作效率低下。在合成全景圖時(shí)，通過(guò)圖片位置信息來(lái)選擇合成全景圖的圖片，當(dāng)位置信息發(fā) 生錯(cuò)誤時(shí)，將造成全景圖的錯(cuò)誤，甚至合成不了全景圖。發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的圖片采集過(guò)程中，工作量繁重、自動(dòng)化程度不高，容易出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò) 誤的缺陷，本實(shí)用新型提供一種基于GPS的實(shí)景全景圖采集裝置，通過(guò)該裝置，可快速、簡(jiǎn) 單、自動(dòng)的采集大量具有位置信息的圖片，合成具有位置信息的全景圖。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下一種基于GPS的實(shí)景全景圖采集裝置，其特征在于它包括1)移動(dòng)運(yùn)載工具用于搭載本采集裝置；2) GPS接收器用于獲取地理位置信息；3)拍攝設(shè)備用于拍攝實(shí)景圖片；4)水平轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與拍攝設(shè)備連接，用于水平轉(zhuǎn)動(dòng)拍攝設(shè)備；5)垂直調(diào)整機(jī)構(gòu)與拍攝設(shè)備連接，用于控制拍攝設(shè)備始終處于垂直狀態(tài)；6)計(jì)算機(jī)分別與GPS接收器、拍攝設(shè)備、水平轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及垂直調(diào)整機(jī)構(gòu)通訊連 接，用于接收GPS接收器獲取的地理位置信息，控制調(diào)整水平轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和垂直調(diào)整機(jī)構(gòu)，控 制拍攝設(shè)備拍照并存儲(chǔ)具有地理位置信息的實(shí)景圖片，生成實(shí)景數(shù)據(jù)庫(kù)。所述GPS接收器通過(guò)通訊轉(zhuǎn)換器與計(jì)算機(jī)相連，計(jì)算機(jī)收到GPS接收器的地理位 置信息后，經(jīng)信息解碼器后得到實(shí)景圖片的地理位置數(shù)據(jù)，再經(jīng)位置編碼器后得到一串包 含地理位置信息的數(shù)字串，作為圖片保存的文件名，圖片保存至計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)器或拍 攝設(shè)備的內(nèi)部存儲(chǔ)器。所述的水平轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括平臺(tái)架、水平電機(jī)、通過(guò)通訊接口與計(jì)算機(jī)連接的驅(qū)動(dòng) 器，驅(qū)動(dòng)器啟動(dòng)水平電機(jī)，水平電機(jī)調(diào)整拍攝設(shè)備的平臺(tái)架水平轉(zhuǎn)動(dòng)。所述的垂直調(diào)整機(jī)構(gòu)包括平臺(tái)架、垂直電機(jī)、傾斜角傳感器、通過(guò)通訊接口與計(jì)算 機(jī)連接的驅(qū)動(dòng)器，傾斜角傳感器設(shè)在拍攝設(shè)備的平臺(tái)架上，傾斜角傳感器采集拍攝設(shè)備的 傾斜角度信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理器放大處理后傳遞給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將需要調(diào)整的角度 數(shù)據(jù)傳輸?shù)津?qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器啟動(dòng)垂直電機(jī)，垂直電機(jī)調(diào)整拍攝設(shè)備平臺(tái)架的垂直度。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的效果和優(yōu)點(diǎn)(1)通過(guò)GPS自動(dòng)獲取位置信息，將GPS信息和圖片信息有機(jī)關(guān)聯(lián)，減少了圖片位 置信息的錯(cuò)誤；(2)不需要昂貴的專業(yè)全景拍攝設(shè)備，可采用普通數(shù)碼相機(jī)或數(shù)碼攝像機(jī)拍攝；(3)圖片的采集過(guò)程及方式可編程設(shè)定，大大加快了采集速度，減輕了操作人員的 工作強(qiáng)度量，提高了自動(dòng)化水平和工作效率；(4)每張拍攝的圖片及全景圖的文件名中，包含經(jīng)緯度等位置信息，方便全景圖合 成批量處理；(5)該裝置可安裝于普通交通運(yùn)輸工具，可在移動(dòng)過(guò)程中采集圖片，提高了效率；(6)采用垂直調(diào)整機(jī)構(gòu)，保證合成全景圖的圖片均在同一平面內(nèi)，采用水平轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī) 構(gòu)，可在360度范圍內(nèi)拍攝任意角度圖片，提高了全景圖的質(zhì)量。(7)采用嵌入式設(shè)計(jì)方法，該裝置攜帶方便，操作簡(jiǎn)單；綜上所述，采用GPS的實(shí)景全景采集裝置的好處主要表現(xiàn)在裝置小巧易帶，操作 簡(jiǎn)單方便，工作自動(dòng)高效，合成全景圖快速準(zhǔn)確。
圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。圖2是本實(shí)用新型生成具有位置信息實(shí)景數(shù)據(jù)庫(kù)示意圖。圖3是本實(shí)用新型圖片拍攝結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖，本實(shí)用新型提供一種基于GPS的實(shí)景全景 采集裝置。這套裝置由計(jì)算機(jī)1，GPS接收器2，實(shí)景數(shù)據(jù)庫(kù)3，拍攝設(shè)備4，水平轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5， 垂直調(diào)整機(jī)構(gòu)6以及移動(dòng)運(yùn)載工具7構(gòu)成。移動(dòng)運(yùn)載工具7:用于搭載本采集裝置，使其具有方便的移動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)拍攝設(shè)備4 在移動(dòng)中進(jìn)行拍攝，可根據(jù)需要，選擇自行車、電動(dòng)車、摩托車、汽車等各類交通工具。GPS接收器2 用于獲取地理位置信息，GPS接收器2可以是普通或?qū)I(yè)的GPS 接收器，具有無(wú)線或有線通訊接口。無(wú)線收發(fā)手段可以采用任何短距離無(wú)線通信技術(shù)，如 Bluetooth、ZigBee, UffB, IrDA, RF 等。拍攝設(shè)備4 用于拍攝實(shí)景圖片；拍攝設(shè)備4可以是任何具備控制功能的通用或?qū)?用數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)。水平轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5 與拍攝設(shè)備4連接，用于水平轉(zhuǎn)動(dòng)拍攝設(shè)備4，保證能使拍攝設(shè)備 4拍攝360度范圍內(nèi)任意位置的圖片，它由水平轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)3-2、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器3-4和通訊接口 3-5構(gòu)成。垂直調(diào)整機(jī)構(gòu)6 與拍攝設(shè)備4連接，用于控制拍攝設(shè)備4始終處于垂直狀態(tài)；使 拍攝的圖片在同一水平面內(nèi)，它由垂直調(diào)整電機(jī)3-3、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器3-4、傾斜角傳感器3-6和 通訊接口 3-5構(gòu)成。計(jì)算機(jī)1 分別與GPS接收器2、拍攝設(shè)備4、水平轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5及垂直調(diào)整機(jī)構(gòu)6通 訊連接，用于接收GPS接收器2獲取的地理位置信息，控制調(diào)整水平轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5和垂直調(diào)整 機(jī)構(gòu)6，控制拍攝設(shè)備4拍照并存儲(chǔ)具有地理位置信息的實(shí)景圖片8，生成實(shí)景數(shù)據(jù)庫(kù)3。計(jì) 算機(jī)可以是普通臺(tái)式機(jī)、筆記本、工業(yè)控制機(jī)，也可以使嵌入式處理器。圖2是本實(shí)用新型生成具有位置信息實(shí)景數(shù)據(jù)庫(kù)示意圖。GPS接收器2通過(guò)通訊轉(zhuǎn)換器與計(jì)算機(jī)1連接，GPS接收器2收到的信號(hào)，經(jīng)通訊轉(zhuǎn)換器2-1，以有線或無(wú)線的通訊 方式，由通訊轉(zhuǎn)換器2-2接收，被計(jì)算機(jī)1接收。通訊轉(zhuǎn)換器2-1和通訊轉(zhuǎn)換器2-2的有線 通訊方式，可以是RS232、USB等串行通訊，通訊轉(zhuǎn)換器2-1和通訊轉(zhuǎn)換器2_2的無(wú)線通訊 方式，可以是藍(lán)牙、ZigBee等無(wú)線傳輸通訊。計(jì)算機(jī)1收到GPS接收器2的地理位置信息 后，經(jīng)信息解碼器2-3，得到經(jīng)緯度等地理位置信息，再經(jīng)位置編碼器2-4，得到一串包含地 理位置信息的數(shù)字串，作為圖片8保存的文件名，圖片8保存在存儲(chǔ)器2-5。存儲(chǔ)器2-5可 以是計(jì)算機(jī)1內(nèi)部的存儲(chǔ)器(硬盤、U盤、存儲(chǔ)卡等)，也可以是拍攝設(shè)備4的內(nèi)部存儲(chǔ)。具 有地理位置信息的圖片8，構(gòu)成實(shí)景數(shù)據(jù)庫(kù)3。圖3所示為本新型實(shí)用圖片拍攝結(jié)構(gòu)示意圖，有計(jì)算機(jī)1，拍攝設(shè)備4，水平轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī) 構(gòu)5和垂直調(diào)整機(jī)構(gòu)6四塊組成。水平轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5包括平臺(tái)架3-1、水平電機(jī)3-2、驅(qū)動(dòng)器 3-4及通訊接口 3-5，驅(qū)動(dòng)器3-4通過(guò)通訊接口 3-5與計(jì)算機(jī)1連接，驅(qū)動(dòng)器3-4啟動(dòng)水平 電機(jī)3-2。垂直調(diào)整機(jī)構(gòu)6包括平臺(tái)架3-1、垂直電機(jī)3-3、驅(qū)動(dòng)器3-4，通訊接口 3_5、傾斜角傳感器3-6和信號(hào)調(diào)理器3-7，傾斜角傳感器3-6設(shè)在拍攝設(shè)備4的平臺(tái)架3_1上。傾斜角傳感器3-6檢測(cè)拍攝設(shè)備4的垂直度，采集拍攝設(shè)備4的傾斜角度信號(hào)，傾 斜角度信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理器3-7放大處理后，傳遞給計(jì)算機(jī)1，計(jì)算機(jī)1根據(jù)收到的傾斜角度， 通過(guò)通訊接口 3-5，將需要調(diào)整的角度傳輸?shù)津?qū)動(dòng)器3-4，驅(qū)動(dòng)器3-4啟動(dòng)垂直電機(jī)3-3，調(diào) 整平臺(tái)架3-1的垂直度。計(jì)算機(jī)1通過(guò)通訊接口 3-5和驅(qū)動(dòng)器3-4，啟動(dòng)水平電機(jī)3-3，調(diào) 整拍攝設(shè)備的平臺(tái)架水平轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)拍攝設(shè)備4，拍攝不同水平角度的圖片8。傾斜角傳感 器3-6不斷傳遞傾斜信號(hào)給計(jì)算機(jī)1，使拍攝設(shè)備4始終保持垂直。計(jì)算機(jī)根據(jù)預(yù)先編程， 轉(zhuǎn)動(dòng)水平電機(jī)3-2，通過(guò)通訊適配器3-8，控制拍攝設(shè)備4拍攝圖片8，保存在拍攝設(shè)備內(nèi)，或 經(jīng)通訊適配器3-8，傳輸?shù)接?jì)算機(jī)1，按生成的地理位置數(shù)字串保存在計(jì)算機(jī) 1。該裝置作為實(shí)景全景采集裝置，體現(xiàn)有如下突出優(yōu)點(diǎn)能夠在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，接收 GPS信息，快速、方便、自動(dòng)地采集具有地理位置信息的實(shí)景圖片，合成360度全景圖，生成 包含地理位置信息的實(shí)景全景圖數(shù)據(jù)庫(kù)?？梢栽谶\(yùn)動(dòng)過(guò)程中采集實(shí)景圖，采集的每一幅實(shí) 景圖都有與之對(duì)應(yīng)的經(jīng)緯度信息，同一位置點(diǎn)上采集多幅實(shí)景圖并合成為全景圖，得到實(shí) 景全景圖庫(kù)，利用實(shí)景全景圖自帶的經(jīng)緯度信息，還可得到實(shí)景全景圖的采集軌跡，實(shí)現(xiàn)可 按任意位置重現(xiàn)實(shí)景全景圖的目的。
權(quán)利要求一種基于GPS的實(shí)景全景圖采集裝置，其特征在于它包括1)移動(dòng)運(yùn)載工具(7)用于搭載本采集裝置；2)GPS接收器(2)用于獲取地理位置信息；3)拍攝設(shè)備(4)用于拍攝實(shí)景圖片；4)水平轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(5)與拍攝設(shè)備(4)連接，用于水平轉(zhuǎn)動(dòng)拍攝設(shè)備(4)；5)垂直調(diào)整機(jī)構(gòu)(6)與拍攝設(shè)備(4)連接，用于控制拍攝設(shè)備(4)始終處于垂直狀態(tài)；6)計(jì)算機(jī)(1)分別與GPS接收器(2)、拍攝設(shè)備(4)、水平轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(5)及垂直調(diào)整機(jī)構(gòu)(6)通訊連接，用于接收GPS接收器(2)獲取的地理位置信息，控制調(diào)整水平轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(5)和垂直調(diào)整機(jī)構(gòu)(6)，控制拍攝設(shè)備拍照并存儲(chǔ)具有地理位置信息的實(shí)景圖片，生成實(shí)景數(shù)據(jù)庫(kù)(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于GPS的實(shí)景全景圖采集裝置，其特征在于所述GPS 接收器(2)通過(guò)通訊轉(zhuǎn)換器與計(jì)算機(jī)(1)相連，計(jì)算機(jī)(1)收到GPS接收器的地理位置信 息后，經(jīng)信息解碼器(2-3)后得到實(shí)景圖片(8)的地理位置數(shù)據(jù)，再經(jīng)位置編碼器(2-4)后 得到一串包含地理位置信息的數(shù)字串，作為圖片(8)保存的文件名，圖片(2)保存至計(jì)算機(jī) 內(nèi)部的存儲(chǔ)器或拍攝設(shè)備的內(nèi)部存儲(chǔ)器(2-5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于GPS的實(shí)景全景圖采集裝置，其特征在于所 述的水平轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(5)包括平臺(tái)架(3-1)、水平電機(jī)(3-2)、通過(guò)通訊接(3-5)與計(jì)算機(jī)(1) 連接的驅(qū)動(dòng)器(3-4)，驅(qū)動(dòng)器(3-4)啟動(dòng)水平電機(jī)(3-2)，水平電機(jī)(3-2)調(diào)整拍攝設(shè)備的 平臺(tái)架(3-1)水平轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于GPS的實(shí)景全景圖采集裝置，其特征在于所 述的垂直調(diào)整機(jī)構(gòu)(6)包括平臺(tái)架(3-1)、垂直電機(jī)(3-3)、傾斜角傳感器(3-6)、通過(guò)通訊 接口(3-5)與計(jì)算機(jī)(1)連接的驅(qū)動(dòng)器(3-4)，傾斜角傳感器(3-6)設(shè)在拍攝設(shè)備的平臺(tái)架 (3-1)上，傾斜角傳感器(3-6)采集拍攝設(shè)備的傾斜角度信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理器(3-7) 放大處理后傳遞給計(jì)算機(jī)(1)，計(jì)算機(jī)(1)將需要調(diào)整的角度數(shù)據(jù)傳輸?shù)津?qū)動(dòng)器(3-4)，驅(qū) 動(dòng)器(3-4)啟動(dòng)垂直電機(jī)(3-3)，垂直電機(jī)(3-3)調(diào)整拍攝設(shè)備平臺(tái)架(3-1)的垂直度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于GPS的實(shí)景全景圖采集裝置，其特征在于所 述的拍攝設(shè)備(4)是數(shù)碼相機(jī)或數(shù)碼攝像機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于GPS的實(shí)景全景圖采集裝置，包括移動(dòng)運(yùn)載工具用于搭載本采集裝置；GPS接收器用于獲取地理位置信息；拍攝設(shè)備用于拍攝實(shí)景圖片；水平轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與拍攝設(shè)備連接，用于水平轉(zhuǎn)動(dòng)拍攝設(shè)備；垂直調(diào)整機(jī)構(gòu)用于控制拍攝設(shè)備始終處于垂直狀態(tài)；計(jì)算機(jī)分別與GPS接收器、拍攝設(shè)備、水平轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及垂直調(diào)整機(jī)構(gòu)通訊連接，用于接收GPS接收器獲取的地理位置信息，控制調(diào)整水平轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和垂直調(diào)整機(jī)構(gòu)，控制拍攝設(shè)備拍照并存儲(chǔ)具有地理位置信息的實(shí)景圖片，生成實(shí)景數(shù)據(jù)庫(kù)。本實(shí)用新型的效果和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)GPS自動(dòng)獲取位置信息，將GPS信息和圖片信息有機(jī)關(guān)聯(lián)，減少了圖片位置信息的錯(cuò)誤；該裝置可安裝于普通交通運(yùn)輸工具，可在移動(dòng)過(guò)程中采集圖片，提高了效率。
文檔編號(hào)G06T1/00GK201570065SQ200920294969
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者吳劍鐘, 蔡建平, 霍梅梅 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)城市學(xué)院