高清三維全景信息采集與拼接系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高清三維全景信息采集與拼接系統(tǒng)，包括高清實(shí)景采集相機(jī)組、位置傳感器模組、通信單元、存儲(chǔ)單元、集中處理單元和供電單元，高清實(shí)景采集相機(jī)組通過(guò)通信單元與集中處理單元相連，位置傳感器模組和存儲(chǔ)單元分別與集中處理單元相連；系統(tǒng)工作時(shí)，操作人員通過(guò)網(wǎng)聯(lián)設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)信息采集系統(tǒng)的控制，當(dāng)集中處理單元接收到指令后，一方面對(duì)各單反相機(jī)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、拍照、讀取數(shù)據(jù)等操作；另一方面采用DSP處理器和FPGA結(jié)合的方式，向相機(jī)發(fā)出信號(hào)，以保證相機(jī)拍照同步，同時(shí)讀取拍照時(shí)的GPS和電子羅盤(pán)的輸出參數(shù)，建立圖片與系統(tǒng)的位置、姿態(tài)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
【專利說(shuō)明】
高清三維全景信息采集與拼接系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及實(shí)景采集裝置，具體地指一種高清三維全景信息采集與拼接系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]三維全景相機(jī)不僅擁有360度的視角，而且可以給用戶帶來(lái)真實(shí)的三維立體感覺(jué)，使用戶擁有全新的交互體驗(yàn)，廣泛應(yīng)用于地圖導(dǎo)航、產(chǎn)品展示、室內(nèi)裝修、旅游等領(lǐng)域。目前業(yè)界推出了各種緊湊型集成全景相機(jī)，這種相機(jī)雖然體積較小、操作靈活，但正因?yàn)樽非笃渚o湊性，限制了鏡頭的光學(xué)分辨率，在對(duì)圖片的質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合，仍然需要采用多臺(tái)單反集成的圖像采集裝置。但目前大多數(shù)由多單反集成的裝置都不夠完善，在拍照的實(shí)時(shí)性、同步性、信息完整性、存儲(chǔ)容量等方面存在不足，而且絕大部分需要離線拼接。這些缺陷使得這種裝置在使用時(shí)受到很大的限制。另外，現(xiàn)有的全景圖像采集裝置大部分不能提供視差圖，不能滿足日益增長(zhǎng)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種高清三維全景信息采集與拼接系統(tǒng)，該信息采集系統(tǒng)通過(guò)集中處理單元控制六個(gè)2400萬(wàn)像素的單反相機(jī)獲取360度的高清全景圖像，保證了圖像的同步采集，通過(guò)拍攝兩組不同角度的圖像，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)拼接處理，而且能夠通過(guò)WiFi或藍(lán)牙與手機(jī)等其他聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接，使用APP即可直接遠(yuǎn)程查看該系統(tǒng)所拍攝的高清圖像和高清視頻，為用戶提供三維圖像源或視頻源。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]—種高清三維全景信息采集與拼接系統(tǒng)，包括高清實(shí)景采集相機(jī)組、集中處理單元、位置傳感器模組、通信單元和存儲(chǔ)單元，其不同之處在于，所述通信單元包括一個(gè)WiFi通信模塊和一個(gè)交換機(jī)，所述高清實(shí)景采集相機(jī)組通過(guò)交換機(jī)與集中處理單元相連，所述位置傳感器模組和存儲(chǔ)單元分別與集中處理單元相連，所述集中處理單元通過(guò)WiFi通信模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和全景信息數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)的位置信息的傳遞。
[0006]在上述技術(shù)方案中，所述高清實(shí)景采集相機(jī)組包括圓柱狀殼體、設(shè)置在圓柱狀殼體內(nèi)的相機(jī)組支架、通過(guò)相機(jī)組支架固定設(shè)置在殼體內(nèi)的六只單反相機(jī)和設(shè)置在圓柱狀殼體外部與相機(jī)組支架下端連接的蝸輪蝸桿減速器，所述圓柱狀殼體的上端面設(shè)有一只單反相機(jī)，所述圓柱狀殼體沿圓周方向均勻設(shè)有五只單反相機(jī)，所述六只單反相機(jī)均為2400萬(wàn)像素的單反相機(jī)，所述六只單反相機(jī)分別通過(guò)DSP從屬微控制器與交換機(jī)并聯(lián)設(shè)置。
[0007]在上述技術(shù)方案中，所述集中處理單元通過(guò)采用DSP處理器和FPGA結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)高清實(shí)景相機(jī)組的設(shè)置、拍照、數(shù)據(jù)讀取和輸出以及建立實(shí)景信息與位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0008]在上述技術(shù)方案中，所述位置傳感器模組由GPS傳感器、陀螺儀、頻角傳感器和三自由度電子羅盤(pán)組成。
[0009]在上述技術(shù)方案中，所述存儲(chǔ)單元包括一個(gè)ITB的固態(tài)硬盤(pán)。
[0010]在上述技術(shù)方案中，所述高清三維全景信息采集與拼接系統(tǒng)還包括供電單元，所述供電單元包括聚合物鋰電池組、電壓轉(zhuǎn)換模塊和電壓穩(wěn)壓模塊。
[0011]在本發(fā)明的高清三維全景信息采集與拼接系統(tǒng)中，蝸輪蝸桿減速器與相機(jī)組支架下端連接，當(dāng)相機(jī)組拍攝一組圖像后，蝸輪蝸桿減速器通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)相機(jī)組支架瞬間轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)較小角度再拍一組圖像，然后再快速回到原始位置，使相機(jī)組可以拍出兩組不同角度的照片，形成視差圖像，供使用者帶VR眼鏡可以看到立體圖像;在本發(fā)明的高清三維全景信息采集與拼接系統(tǒng)中，集中處理單元通過(guò)采用DSP處理器和FPGA結(jié)合的方式，F(xiàn)PGA可以很方便地實(shí)現(xiàn)多路同步采集存儲(chǔ)，多個(gè)模塊同時(shí)運(yùn)行，避免多路開(kāi)關(guān)造成的相位延遲，提高了采集和傳輸效率，而DSP處理器具有強(qiáng)大的處理功能，對(duì)圖像實(shí)時(shí)拼接提供了強(qiáng)大保障，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)高清實(shí)景相機(jī)組的設(shè)置、拍照、數(shù)據(jù)讀取、圖像拼接和輸出以及建立實(shí)景信息與位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
[0013]1、本發(fā)明的高清三維全景信息采集與拼接系統(tǒng)通過(guò)集中處理單元使用硬觸發(fā)用同一脈沖源給信號(hào)，同時(shí)去控制六個(gè)2400萬(wàn)像素的單反相機(jī)獲取360度的高清全景圖像，保證了圖像的同步采集，完全避免了人為操作中不可控的操作誤差和軟觸發(fā)中的指令觸發(fā)帶來(lái)的圖片獲取的非同步性采集，使用戶擁有身臨其境的最佳體驗(yàn)感覺(jué)。
[0014]2、本發(fā)明的高清三維全景信息采集與拼接系統(tǒng)可以通過(guò)通信單元的WiFi模塊與手機(jī)等其他聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接，使用聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的APP即可直接遠(yuǎn)程控制該信息采集及圖像拼接系統(tǒng)，同時(shí)獲取高清全景圖像信息更加直接更加迅速，交互方式更加便捷。
[0015]3、本發(fā)明的高清三維全景信息采集與拼接系統(tǒng)把圖像儲(chǔ)存在固態(tài)硬盤(pán)上面，與傳統(tǒng)SD卡相比，容量更大。
[0016]4、本發(fā)明的高清三維全景信息采集與拼接系統(tǒng)通過(guò)拍攝兩組不同角度的圖像，實(shí)現(xiàn)全景相機(jī)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的融合，使用戶可以看到立體圖像；同時(shí)，集中處理單元采用DSP處理器和FPGA結(jié)合的方式，使圖片處理功能更為強(qiáng)大，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)拼接處理。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明的高清三維全景信息采集與拼接系統(tǒng)的原理框圖。
[0018]圖2為本發(fā)明的高清三維全景信息采集與拼接系統(tǒng)的高清實(shí)景采集相機(jī)組的結(jié)構(gòu)爆炸圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020]如圖1所示，本發(fā)明的高清三維全景信息采集與拼接系統(tǒng)包括高清實(shí)景采集相機(jī)組、位置傳感器模組、通信單元、存儲(chǔ)單元、集中處理單元和供電單元，高清實(shí)景采集相機(jī)組包括六只分別通過(guò)DSP從屬微控制器并聯(lián)設(shè)置的2400萬(wàn)像素的單反相機(jī);位置傳感器模組包括GPS傳感器、陀螺儀、頻角傳感器和三自由度電子羅盤(pán);通信單元包括一個(gè)WiFi通信模塊和一個(gè)交換機(jī)，高清實(shí)景采集相機(jī)組通過(guò)交換機(jī)與集中處理單元相連;存儲(chǔ)單元為一個(gè)ITB的固態(tài)硬盤(pán)，該固態(tài)硬盤(pán)通過(guò)USB3.0接口與集中處理單元相連，能更好地滿足用戶的快速存儲(chǔ)和讀取的需求，位置傳感器模組和存儲(chǔ)單元分別與集中處理單元相連;集中處理單元為DSP和FPGA芯片結(jié)合的主板，主板上設(shè)有2個(gè)USB3.0接口、6個(gè)USB2.0接口和DSP主控制器，通信單元的交換機(jī)與集中處理單元的DSP主控制器相連，實(shí)現(xiàn)集中處理單元對(duì)高清三維實(shí)景采集相機(jī)組的控制和實(shí)景信息的傳輸;供電單元由鋰電池組、電壓轉(zhuǎn)換模塊、電壓穩(wěn)壓模塊組成，鋰電池組為系統(tǒng)供電，并通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成全景信息采集系統(tǒng)各組成單元所需的輸入電壓，每個(gè)鋰電池組包括兩塊聚合物鋰電池，每個(gè)鋰電池組給兩臺(tái)相機(jī)供電，這大幅度提尚了相機(jī)的續(xù)航能力。
[0021]如圖2所示為本發(fā)明的高清三維全景信息采集與拼接系統(tǒng)的高清實(shí)景采集相機(jī)組的結(jié)構(gòu)爆炸圖。高清實(shí)景采集相機(jī)組包括圓柱狀殼體1、相機(jī)組支架2、六只單反相機(jī)3和蝸輪蝸桿減速器4。
[0022]圓柱狀殼體I由殼體上部11和殼體下部12組成，殼體上部11的上端面設(shè)有一個(gè)帶防水玻璃111的圓形窗口 112，殼體下部12沿圓周方向均勻設(shè)有五個(gè)帶防水玻璃111的圓形窗口 112，殼體上部11和殼體下部12通過(guò)螺絲固定。
[0023]相機(jī)組支架2包括上底板21、底板連接柱22、下底板23和下底板支柱24，上底板21上固定設(shè)置有上層相機(jī)固定支座211;上底板21和下底板23通過(guò)底板連接柱22固定連接，下底板23上均勻設(shè)置有5組下層相機(jī)固定支座231，每組下層相機(jī)固定支座231包括2個(gè)固定架2311和I個(gè)鏡頭固定塊2312，固定架2311和鏡頭固定塊2312通過(guò)螺釘固定在下底板23上，下底板支柱24固定設(shè)置在下底板23下方中心位置，電機(jī)帶動(dòng)的蝸輪蝸桿減速器4與下底板支柱24固定連接。
[0024]六只單反相機(jī)3均為2400萬(wàn)像素的單反相機(jī)，其中一只單反相機(jī)3通過(guò)上層相機(jī)固定支座211固定在上底板21上，另外五只單反相機(jī)3通過(guò)下層相機(jī)固定支座231固定在下底板23上，所述六只單反相機(jī)3為并聯(lián)設(shè)置。
[0025]高清三維全景信息采集與拼接系統(tǒng)工作時(shí)，操作人員通過(guò)手機(jī)或者平板電腦等網(wǎng)聯(lián)設(shè)備的觸摸屏的人機(jī)交互實(shí)現(xiàn)對(duì)信息采集系統(tǒng)的控制，當(dāng)集中處理單元接收到指令后，一方面通過(guò)USB2.0接口實(shí)現(xiàn)對(duì)各單反相機(jī)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、拍照、讀取數(shù)據(jù)等操作;另一方面集中處理單元采用DSP處理器和FPGA結(jié)合的方式，向相機(jī)發(fā)出信號(hào)，以保證相機(jī)拍照同步，同時(shí)讀取拍照時(shí)的GPS和電子羅盤(pán)的輸出參數(shù)，建立圖片與系統(tǒng)的位置、姿態(tài)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系O
[0026]以上公開(kāi)的內(nèi)容僅為本發(fā)明較佳的【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)，可輕易想到的變化或替代，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)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高清三維全景信息采集與拼接系統(tǒng)，包括高清實(shí)景采集相機(jī)組、集中處理單元、位置傳感器模組、通信單元和存儲(chǔ)單元，其特征在于:所述通信單元包括一個(gè)WiFi通信模塊和一個(gè)交換機(jī)，所述高清實(shí)景采集相機(jī)組通過(guò)交換機(jī)與集中處理單元相連，所述位置傳感器模組和存儲(chǔ)單元分別與集中處理單元相連，所述集中處理單元通過(guò)WiFi通信模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和全景信息數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)的位置信息的傳遞。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高清三維全景信息采集與拼接系統(tǒng)，其特征在于:所述高清實(shí)景采集相機(jī)組包括圓柱狀殼體、設(shè)置在圓柱狀殼體內(nèi)的相機(jī)組支架、通過(guò)相機(jī)組支架固定設(shè)置在殼體內(nèi)的六只單反相機(jī)和設(shè)置在圓柱狀殼體外部與相機(jī)組支架下端連接的蝸輪蝸桿減速器，所述圓柱狀殼體的上端面設(shè)有一只單反相機(jī)，所述圓柱狀殼體沿圓周方向均勻設(shè)有五只單反相機(jī)，所述六只單反相機(jī)均為2400萬(wàn)像素的單反相機(jī)，所述六只單反相機(jī)分別通過(guò)DSP從屬微控制器與交換機(jī)并聯(lián)設(shè)置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高清三維全景信息采集與拼接系統(tǒng)，其特征在于:所述集中處理單元通過(guò)采用DSP處理器和FPGA結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)高清實(shí)景相機(jī)組的設(shè)置、拍照、數(shù)據(jù)讀取和輸出以及建立實(shí)景信息與位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高清三維全景信息采集與拼接系統(tǒng)，其特征在于:所述位置傳感器模組由GPS傳感器、陀螺儀、頻角傳感器和三自由度電子羅盤(pán)組成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高清三維全景信息采集與拼接系統(tǒng)，其特征在于:所述存儲(chǔ)單元包括一個(gè)I TB的固態(tài)硬盤(pán)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高清三維全景信息采集與拼接系統(tǒng)，其特征在于:還包括供電單元，所述供電單元包括聚合物鋰電池組、電壓轉(zhuǎn)換模塊和電壓穩(wěn)壓模塊。
【文檔編號(hào)】H04N13/02GK105979150SQ201610474745
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月24日
【發(fā)明人】丁善婷, 周春曉, 王磊, 汪威, 黃玉春, 王亮, 張立, 劉嘉誠(chéng), 張業(yè)鵬
【申請(qǐng)人】湖北工業(yè)大學(xué)