一种多目3D摄像机及其3D图像建模方法技术

本发明专利技术公开了一种多目3D摄像机，采集模块包括至少两个以上的摄像头模组，用于拍摄目标的3D图像，并且该摄像头模组沿水平线间隔分布；传输模块，将采集模块的所有或部分摄像头模组的采集图像数据进行统一同步汇总；图像处理模块，通过传输模块对图像数据进行处理，并决策是否传送所有或部分摄像头模组的采集图像数据，其中摄像头模组可以组合形成不同数值的基线b，适应过远或者过近的目标拍摄物体，并根据拍摄目标与拍摄设备的距离，通过光流插值算法或者近似基线b的方法，动态或者人为选择摄像头模组拍摄的图像，进而形成3D图像，避免了3D拍摄中普遍困扰拍摄者的安全距离问题。

A multi eye 3D camera and its 3D image modeling method

The invention discloses a multiple 3D camera acquisition module includes at least two camera module, 3D image for target shooting, and the camera module interval distribution along the horizontal line; transmission module, data acquisition module will all or part of the camera module collecting image data for unified summary synchronous image processing module; based on the data transmission, image processing module, and deciding whether to transfer all or part of the camera image data acquisition module, the camera module can be combined to form different value of baseline B, adapt too far or near the target shooting objects, and according to the shooting and target shooting equipment distance, approximate method of baseline B by optical flow or interpolation algorithm, dynamic or artificial choice of camera module image, and the formation of 3D image, to avoid the 3D shoot The problem of the safety distance of the photographers is generally perplex.

【技术实现步骤摘要】
一种多目3D摄像机及其3D图像建模方法
本专利技术涉及3D摄像领域，更具体地说，它涉及一种多目3D摄像机及其3D图像建模方法。
技术介绍
近年来，随着生活品质的提升，显示技术不断的向前迈进。从早期的黑白电视、彩色电视、一直发展到现在的4K高画质、轻薄型、平板化电视，无不表示人们追求更逼真、更自然的影像品质。为了满足对更真实的影像的需求，显示技术已经从2D逐渐发展到3D显示，目前电影院中基本以3D电影为主，具有3D显示功能的电视也逐步迈入寻常百姓家。另一方面，作为3D视频资源的生产端、供应端，3D摄像技术也取得了长足的发展，松下Panasonic等传统影视设备制造公司纷纷推出3D摄像机(HDC-SDT750)用于生产3D视频片源。目前主流的用于3D视频拍摄的摄像系统均是基于上述双目视差原理，在拍摄过程中使用两个摄像机、摄像头模组或其它方式，在同一场景同时获取两张图片(视频帧)，后期加以处理，在观看者配套特定3D设备观看时，将两幅图片分别投射到观看者的左右眼，模拟人眼实际观看目标物体时的场景，从而在人的大脑里形成3D效果，目前生产3D视频的主流方案包括以下三种：专业摄像机堆叠方案，单摄像机双镜头方案和双摄像头模组集成方案。方案一、实现双目视差最简单的方式是通过两台单体摄像机，分别拍摄左眼和右眼的画面，两台摄像机之间的距离一般跟人的眼睛瞳孔距离差不多，一般为58～72mm，拍摄的时候可以根据近景或者远景调整两个摄像机之间的距离。拍摄的关键是确保两个摄像机之间的光圈、焦距和亮度一致，否则拍出来的两个画面，人眼看起来会有严重的不适感。为了保持两台摄像机的位置一致性，这种拍摄一般需要专用的3D拍摄支架将两台摄像机按照一定的距离固定，同时保持两台摄像机镜头光轴的完全水平。这种采用两个单体摄像机通过专用3D支架组装起来进行3D拍摄的方案由于采用影视级别的3D设备拍摄，会导致如下问题：1、由于采用专用影视级别的单体摄像机堆叠而成，单体摄像机本身体积就已经很大，由此搭建起来的3D视频拍摄系统的体积更为庞大，该方案虽然能够满足一些大场景的电影拍摄，但是必须专业摄影师或者摄影团队进行操作，不适合普通消费者市场；2、组成这种3D视频拍摄系统的两个单体摄像机的光圈、焦距和亮度必须保持完全一现同时两个摄像机的镜头光轴必须处于同一水平线，这些参数的一致性需要手工调节，费时费力而且精度受限于操作人员的专业性；3、两个单体摄像机所拍摄到同一场景的两张画面最终要通过偏光眼镜或者其它方式分别投射到观看者的左右眼，如果要得到较好的3D成像效果，两个单体摄像机之间的距离应该模拟人类两眼之间的距离，即“瞳距”。正常人的瞳距是58～72mm，而两个单体摄像机本身体积很大，无法将两个镜头靠得如此之近以模拟人眼瞳距，所以采用3D垂直拍摄支架拍摄，垂直支架由于采用垂直分光镜设计，垂直分光镜会降低拍摄视频的亮度外，它的好坏还会严重影响最后成像好坏；4、影视级摄像机单台价格在几万至几十万人民币不等，普通消费者难以承受；5、两台单体摄像机简单堆叠的方式虽然能够拍摄3D效果的视频，但是由于两台摄像机是各自工作，并未引入同步拍摄机制，真正投射到观看者眼镜设备的3D视频严重依赖后期制作，需要专业团队完成，成本高昂。方案二、目前市场上某些方案将现有的单个摄像机前面加装一个分光镜头，透过分光镜头内部的镜面结构，将进入镜头的影像一分为二，如此获得的左右影像视差来投射到观看者所佩戴的3D眼镜，形成3D观看效果，这种方式不用进行后期合成，直接可将所拍摄到的影片复制到智能手机，再放入诸如GoogleCardboard、HTCVive等VR眼镜上，便可以立即观赏3D影像，例如Vitrima3DLens就是一款专为GoPro运动相机而设计的3D摄影配件：这种在现有摄像机的基础上加装分光镜头的方式，较好地解决了成本问题，为3D视频拍摄走向平民化提供了可能。但是其存在的问题也十分明显，摄像机传感器的分辨率对于3D视频的质量非常重要，分辨率较低的视频会对导致观看者产生眩晕等不良反应，而这种方案将原来的分辨率一分为二，降低了最终3D视频的播放效果。方案三、为了解决方案一和方案二存在的问题，很多公司提出了双摄像头模组一体机的方案。此方案中的两个摄像头模组平行放置并且光轴平行，两个摄像头的间距和人眼睛的间距相同或者近似。这种集成双摄像头模组的方案具有较高的集成度，降低了产品价格，使得3D视频的拍摄更加接近平民化，同时由于两个摄像头模组固定于一块PCB板上，可以通过软件或者片上系统对两个摄像头的参数同步调节，拍摄过程中的帧同步也可以得到一定范围内的保证。但这种方案中两个摄像头之间的距离(基线b)固定，在拍摄过远(超过10米)或者过近(小于80厘米)的物体时，都无法呈现高质量的3D效果，严重的会令观看者感到眩晕，同时两个摄像头的间距即基线b即已固定，因此为了拍摄较远的目标物体，就需要在出厂的时候将基线b设置的较大，而如果要拍摄的目标物体较近，就需要在出厂的时候将基线b设置的较小，无法动态调整基线b使得产品的适应性十分受限。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种多目3D摄像机及其3D图像建模方法，具有更大的目标物体拍摄范围，同时具有在拍摄过程中能动态调整基线b距离，自适应各种拍摄环境。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种多目3D摄像机，采集模块包括至少两个以上的摄像头模组，用于拍摄目标的图像，并且该摄像头模组沿水平线间隔分布；传输模块，将采集模块的所有或部分摄像头模组的采集图像数据进行统一同步汇总；图像处理模块，通过传输模块将图像数据进行处理，并决策是否传送所有或部分摄像头模组的采集数据。专利技术进一步设置：所述摄像头沿水平线均匀间隔分布。专利技术进一步设置：所述传输模块为IO总线处理器。专利技术进一步设置：还包括图像显示模块，将图像处理模块处理后的3D图像进行显示。本专利技术还提供一种多目3D摄像机的3D图像建模方法，包含以下步骤：步骤一：从采集模块中选取两个摄像头模组的图像数据；步骤二：使用光流插值算法，计算出在两个摄像头模组之间任意位置上虚拟摄像头模组的图像数据，从而形成虚拟基线bk虚拟摄像头模组与摄像头模组拍摄的图像数据，其中虚拟基线bk为虚拟摄像头模组与摄像头模组之间的距离；步骤三：根据双目视差公式，计算出将拍摄目标形成3D图像的基线b，通过该基线b选取步骤二中的图像数据，用于形成新的3D图像。其中所述光流插值算法，包含以下步骤：步骤1，根据任意两个摄像头模组C1和C3采集图像数据算出拍摄目标所有像素所对应的光流大小；步骤2：通过以下公式计算获得虚拟摄像头模组C2的图像数据：Xij＝Xmn+ΔXmn×k，Yij＝Ymn+ΔＹmn×k；(Xij，Yij)为C2在坐标(i，j)上所表示的像素点，(Xmn，Ymn)为C1在坐标(m，n)上所表示的像素点，(ΔXmn，ΔYmn)为C1在坐标(m，n)上所表示的光流大小，k表示虚拟摄像头模组C2的位置系数，范围是[0，1]。在步骤一中，根据拍摄物距z的大小，来选取采集模块中两个摄像头模组的图像数据，其中拍摄物距z越大，选取基数b越大的两个摄像头模组的图像数据。本专利技术有益效果：本专利技术技术方案根据现有双摄像头模组固定基线b无法适本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多目3D摄像机，其特征是：采集模块包括至少两个以上的摄像头模组，用于拍摄目标的图像，并且该摄像头模组沿水平线间隔分布；传输模块，将采集模块的所有或部分摄像头模组的采集图像数据进行统一同步汇总；图像处理模块，通过传输模块对图像数据进行处理，并决策是否传送所有或部分摄像头模组的采集图像数据。

【技术特征摘要】
1.一种多目3D摄像机，其特征是：采集模块包括至少两个以上的摄像头模组，用于拍摄目标的图像，并且该摄像头模组沿水平线间隔分布；传输模块，将采集模块的所有或部分摄像头模组的采集图像数据进行统一同步汇总；图像处理模块，通过传输模块对图像数据进行处理，并决策是否传送所有或部分摄像头模组的采集图像数据。2.根据权利要求1所述的一种多目3D摄像机，其特征在于，所述摄像头沿水平线均匀间隔分布。3.根据权利要求1所述的一种多目3D摄像机，其特征在于，所述传输模块为IO总线处理器。4.根据权利要求1所述的一种多目3D摄像机，其特征在于，还包括图像显示模块，将图像处理模块处理后的3D图像进行显示。5.一种多目3D摄像机的3D图像建模方法，其特征是：包含以下步骤：步骤一：从采集模块中选取两个摄像头模组的图像数据；步骤二：使用光流插值算法，计算出在两个摄像头模组之间任意位置上虚拟摄像头模组的图像数据，从而形成虚拟基线bk虚拟摄像头模组与摄像头模组的图像数据，其中虚拟基线bk为虚拟摄像头模组与摄像头模...

【专利技术属性】
技术研发人员：张焱，刘浩，林铭，张华宾，
申请(专利权)人：北京都是科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11