力均勻地施加到彈性體115上。這個壓力能夠使系統(tǒng)100由彈性體來獲取被測量目標的瞬時跡象。由于所施加的壓力,彈性體115既在宏觀尺度上又在微觀尺度上與被測量目標110的形狀相符合。此外,如圖1所示,當目標110被按壓抵靠彈性體115時,玻璃板125向彈性體115提供支撐。其他材料、比如透明塑料可以被用于代替玻璃來應用于玻璃板125。
[0028]被成像的目標110的照明可以由光源130 (例如、比如發(fā)光二極管(LED))從彈性體115的照相機側(cè)來提供。除了光源130或代替光源130,被成像的目標可以由光源135經(jīng)由玻璃板125的邊緣來被照明。這兩種選擇被示出在圖1中,但兩者不需都存在。在邊緣照明的情形下,玻璃板125用作光引導件以照明其折射率可選地匹配于玻璃的折射率的透明彈性體的目標接觸側(cè)。
[0029]玻璃板還可以具有光提取微觀特征以提供模擬的遠程照明,如圖2所示。在這種實施例中,在玻璃板210的邊緣周圍的光源205照明到玻璃板210中,通過箭頭225來示出。由于全內(nèi)反射(TIR),光在玻璃板的兩個表面之間進行反彈(由箭頭215示出)直到光線到達彈性體(未示出)為止。在這個情形中,TIR僅由表面、即玻璃板210的兩個平行側(cè)邊的斜率來影響。可選地,為在玻璃表面上的、具有與玻璃板的側(cè)邊相比的局部不同的斜率的小幾何特征的光提取微觀特征220提供關于光在哪兒以及如何離開玻璃板210的控制,如箭頭230所示。例如,可以將這種光提取特征以圓周而放在彈性體周圍,并且在照相機的視野之外,以使得當光線撞擊這些光提取特征時,光線改變方向并且照明彈性體,就好像光源被放置在光提取特征220的位置處那樣??蛇x地,可以設置一些光提取特征220以使得它們模擬遠程的被校準的照明。這種光提取特征220可以被制成為結(jié)合到玻璃板210的光薄膜的一部分。此外,光提取特征220可以比系統(tǒng)的照相機的分辨率做的更小。
[0030]再次參考圖1,當照明光源130被布置在透明彈性體的照相機側(cè)的半球內(nèi)時,玻璃板125和照相機105之間的空間(空間140)可以可選地填充有以下折射率匹配介質(zhì),該折射率匹配介質(zhì)可以為用于在玻璃板125的另一側(cè)的測量的相同彈性體。當照明的源在玻璃板125的照相機側(cè)時,在折射率匹配于玻璃的折射率的彈性體之間布置玻璃板125減少了可能會引起成像問題的來自于玻璃表面的折射和/或反射。類似的,空間140可以填充有以下材料,該材料具有匹配于玻璃板125的折射率。在沒有布置于空間140中的折射率匹配材料的情形下,照相機105可以布置為相對靠近玻璃板,從而減少不利的反射效果。
[0031]由照明光源130提供的照明可以是均勻的、連續(xù)的,空間上或光譜上復用的。光源130還可以執(zhí)行梯度照明,無論其是在空間上還是在光譜上被限定。照明還可以被線性地或成圓形地極化,在其情形中,正交極化可以被用在成像路徑上。照明還可以理解為在彈性體的涂覆表面上創(chuàng)建圖案或紋理,圖案或紋理可以被用于目標的形狀的定量的3-D重建。
[0032]例如,當照明被提供在照相機側(cè)的半球內(nèi)時,一些照明源也許并不足夠的照明到深的結(jié)構(gòu)中,或者它們也許創(chuàng)建不期望的陰影。為了減少這些不期望的效果,一些照明源可以來執(zhí)行提供不同的照明方向。在這種實施方式中,這種解決方案基本上從所有可能的照明方向上來提供光。
[0033]進一步的實施例包括通過在某一時刻打開一個或一部分照明源130來創(chuàng)建連續(xù)的照明??臻g上復用的照明可以通過提供在相同時刻被打開的具有不同圖案的多個照明源來執(zhí)行。仍然進一步地,光譜上復用的照明可以通過提供在相同時刻被打開的具有不同顏色的照明源來執(zhí)行。特定實施方式通過在空間上改變半球內(nèi)的照明源的強度來提供輻射照明??蛇x地,這可以與在不同光譜帶(比如在X,y和z的不同方向上實施空間上改變照明的紅色、綠色以及藍色通道)中照明進行結(jié)合。
[0034]照明還可以被極化以減少鏡面反射或子表面散射??蛇x地,成像可以被交叉極化。圖案化或紋理化照明可以被用于執(zhí)行基于3-D重建的結(jié)構(gòu)性光投影。
[0035]透明彈性體115可以由熱塑性彈性體、聚亞安酯、硅橡膠、亞克力泡沫或光學透明的任意其他材料來制成,并且可以彈性地符合被測量目標的形狀。適合材料和彈性體115的設計的示例性實施例在美國專利US.8,411,140中被發(fā)現(xiàn)。如上所述的,面向被成像的目標的透明彈性體可以具有、但無需必須具有不透明的反射涂料。面向照相機的涂層可以具有漫射朗伯(diffuse Lambertian),或者專門設計的反射特性。涂層可以被圖案化以便利于由多個照相機所捕捉的圖像的配準。
[0036]涂層可以為可伸展的織物,比如斯潘德克斯彈性纖維、合成彈力纖維、或在特性上與這些相類似的織物。該織物可以為黑色以最小化二次反射,并且可以具有單色或彩色圖案以便利于圖像之間的配準。此外,如上所述的,目標本身可以用織物來覆蓋,并且這個織物覆蓋物(比如足部的短襪)可以具有紋理化或圖案化的表面。圖案可以對織物上的空間位置進行編碼。例如,矩陣條形碼(或二維條形碼)可以被提供用于增加配準的效率。在沒有時間消耗和易于出錯的圖像配準方法(比如互相關)的情形下,這種實施方式能夠發(fā)現(xiàn)對應的圖像區(qū)域,因為僅需要讀出被編碼在圖像中的空間位置中的被編碼位置信息。
[0037]在該上下文中,“配準”大體上指在兩個或多個圖像中發(fā)現(xiàn)對應的圖像區(qū)域。圖像配準,或者發(fā)現(xiàn)兩個圖像之間的對應是多視圖立體處理的第一步驟中的其中一個。對應的或配準的圖像區(qū)域之間的分隔確定出深度。
[0038]可視化實施方式包括顯示來自預選照相機的目標的二維圖像(2-D)或2-D視頻流,或者顯示由至少兩個圖像路徑捕捉到的目標的3-D圖像或3-D視頻流。3-D圖像或視頻流可以意味著通過使用(可以需要或不需要玻璃的)3-D顯示技術(shù)來顯示的立體圖像或立體視頻流,或立體照片圖像(anaglyph image)或立體照片視頻流。本領域技術(shù)人員所公知的其他可視化技術(shù)落入本發(fā)明的保護范圍。
[0039]特定實施方式具有獨立的照相機,其中每個照相機具有其自己的鏡頭以捕捉多視圖圖像。同時,其他實施方式具有帶有能夠從不同遠景來形成圖像集合的鏡頭的單一照相機,比如具有雙棱鏡的鏡頭、多孔鏡頭、具有瞳孔式樣或裂縫的鏡頭、或者捕捉被稱為積分圖像或光場圖像以捕捉多視圖圖像的鏡頭。通過單一鏡頭的圖像可以被捕捉在單獨或單個傳感器上。在后者的情形下,圖像可以被重疊或者利用它們之間的限定好的邊界來進行空間上分隔。
[0040]在特定實施例中,被捕捉的圖像經(jīng)歷多個預處理步驟。這種預處理可以包括鏡頭扭曲校正,多個圖像到參考圖像上的對齊以減少立體視差,水平圖像不均等的增強,或者發(fā)現(xiàn)用于三維重建的對應子圖像區(qū)域。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的用于將兩個圖像與參考圖像對齊的過程300的流程圖。在這種實施方式中,兩個圖像之間的圖像對齊是以單應性為基礎的。在這個上下文中,單應性是描述平面之間映射的投影變換。適應的圖像比較加強還可以被施加到被捕捉圖像以作為圖像預處理步驟的部分。
[0041]預處理步驟的一種示例性目的是創(chuàng)建高質(zhì)量3-D立體圖像對以用于在任意2-D顯示器(比如平板電腦或其他顯示設備)上將被測量目標的瞬時跡象看做為立體照片圖像。這種立體的可視化補足了被測量目標的形狀的3-D重建,并且允許評估在用于醫(yī)療或工業(yè)目地的任意顯示器上的目標的靜態(tài)形狀或動態(tài)形狀??蛇x地,被創(chuàng)建的高質(zhì)量3-D立體圖像對可以在3-D顯示器上被觀察到。
[0042]甚至當照相機具有不同的鏡頭和傳感器時,都可以從由廣泛單獨的照相機所捕捉到的圖像來創(chuàng)建高質(zhì)量立體圖像對。這種照相機可以利用不同的放大率來捕捉重疊的景象。為了從這種原始圖像來創(chuàng)建高質(zhì)量立體圖像對,首先,內(nèi)在的照相機和鏡頭扭曲參數(shù)(比如焦距、歪斜和扭曲參數(shù))通過使用在相關領域的公知技術(shù)來校準每個照相機從而被確定。接下