用于立体全景图像的摄影机安放架制造技术

本发明专利技术涉及摄影机安放装置，其包括机械稳定框架和多个摄影机紧固件，其中每一个摄影机紧固件适于接收并固定至少一部摄影机，所述摄影机紧固件被围绕框架分布附着并且被指向成使得所有摄影机的总视场大于单独的摄影机的视场，所述总视场的每一点处在至少其中两部摄影机的视场内，并且所述框架的内部具有用于接收支撑件的空腔，特别是佩戴所述设备的人的头部或者小型(近似具有头部尺寸)运载工具或飞行器。

Camera mounting frame for three-dimensional panoramic images

The invention relates to a camera mounting device, which includes a mechanical stability frame and a plurality of camera fasteners, in which each camera fastener is adapted to receive and fix at least one camera, the camera fastener is distributed around the frame and is directed so that the total field of view of all the cameras is larger than a single camera. In the field of view of the machine, each point of the total field of view is in the field of view of at least two of the cameras, and the inside of the frame has a cavity for receiving support, especially the head of a person wearing the device or a small (approximately having a head size) carrier or an aircraft.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于立体全景图像的摄影机安放架
本专利技术描述了一种包括机械稳定框架和多个摄影机紧固件的摄影机安放装置，每一个摄影机紧固件适于接收至少一部摄影机，其中摄影机紧固件被围绕框架分布并且被指向成使得所有摄影机的总体视场构成一个整圆或者整个球面。
技术介绍
自从19世纪初的技术专利技术以来，时至今日摄影已经有了很大的发展。最初仅允许黑白摄影并且后来允许彩色摄影的越来越灵敏的光化学过程现在已经大部分被数字摄影所取代，在数字摄影中，通常通过光敏电子传感器(所谓的CCD传感器)来记录图像信息。现今在数字摄影机中所使用的CCD传感器的采样率高到足以通过任何适当编程的数字摄影机还记录移动画面(也就是视频)。一种优选的照片类型是广角或全景画面。这里的目标常常是覆盖尽可能广的角度范围(也就是说一个整圆)，通常是围绕观察者的位置的水平(或者甚至是一半或整个)球面。这一目标在原理上可以通过三种方式实现。一方面是通过使用广角或鱼眼透镜。对于后者，高达240度的视锥孔径角度是非常可行的。但是所述透镜的缺点在于会发生图像失真——像素离光轴越远越是如此。在通过数字方式捕获的图像中，这样的失真在原理上可以通过计算来校正，但是这一方面涉及计算工作量，另一方面仍然存在像素密度(从而还有校正后的图像的锐度)对于关于光轴的大角度小于小角度，也就是说校正后的图像的不同区域是以不同的锐度被显示的。另外两个选项可以在一个原理下被组合，也就是用多幅重叠的部分图像覆盖将要成像的整个视场，并且随后在数字画面的情况下，通过软件把各帧适当地缝合在一起。这一原理可以通过两种方式来实施：(通常通过单一摄影机)串行地产生记录，或者并行地产生记录。串行版本的明显优点在于只需要单一摄影机并且不需要特殊的摄影机安放，从而节省了成本并且把(物理)工作量保持得较低。举例来说，大多数摄影机电话具有允许几乎实时地产生全景图像的软件，这是在于用户允许把内建到电话中的摄影机的视场经过将要拍摄的区域。但是通常仅提供线性扫描，这也是为什么可以拍摄水平360度(圆柱形)全景，但是无法拍摄(半)球面全景。对于其中将要成像的对象与透镜的焦距相比非常远的风景，如果拍摄者与摄影机一起围绕垂直轴旋转就足以完美地拍摄水平全景，其中摄影机围绕一个(部分)圆摇摄(panning)。但是如果将要拍摄更近的对象的全景，则对于无失真摄影来说适当的做法是使用允许摄影机的无视差摇摄的摄影机悬挂。例如在已公开的专利申请DE102012012817中描述了这样的悬挂。为了并行地拍摄全景，使用朝向不同方向的多部摄影机。如果各部摄影机的总的视场包括将要拍摄的图像区域，则单一摄影操作就足够了；否则必须把所述并行方法与前面描述的串行方法相组合。通过使用足够的摄影机覆盖整个球面空间角可以避免后一种情况。但是在实践中，人们常常主要感兴趣的是对围绕观看者/摄影者的一个整圆进行成像。为了把来自各部单独摄影机的拍摄镜头组装成一幅单独的图像，必须尽可能精确地知道各部摄影机在拍摄时的相对位置。因此为了对于不同的拍摄镜头使用相同的计算方法，有用的是把所有的摄影机一起固定在相应的固定装置中，其中所述固定装置的规格是精确地已知的并且被编程到被用来组装整幅图像的软件中。例如在专利WO2014/071400中公开了对于这种方法所需要的摄影机安放架的一个实施例。出于其他实际的原因，安放设备当然通常也是不可或缺的，例如为了允许在即时可用的状况下便利地运输，甚至可能通过头部安放的承载设备而无需用手等等。用于拍摄全景图像的并行方法的缺点在于相对昂贵，这是因为出于实际的优点需要出于实际的原因是全部相同的多部摄影机以及适当的安放设备。但是并行方法的显著优点在于可以更快地拍摄照片。使用单一摄影机的360°全景的串行拍摄通常需要缓慢、均匀的摇摄，其花费至少大约一秒钟并且常常花费几秒钟。如果存在固定在相应的设备中的足够数目的摄影机，则相同的处理在并行方法中仅花费与对于拍摄单一图像所需的时间一样长的时间，所述时间是从图像传感器的曝光时间和读出时间以及停工时间的总和得到的。由于后者处于毫秒范围，因此在适当的照明条件下有可能产生360度全景或者甚至整个球面空间角的视频记录。通过被称作3D图像的立体图像可以实现更加趋于逼真的观看。在这些图像中，从至少两个不同的角度对相同的场景进行成像，从而使得在观看期间可以向每一只眼睛呈现相应的图像。最简单的实现方式是通过朝向相同的方向的两部水平间隔开的摄影机，左侧摄影机的成像被示出给左眼，相应地右侧图像被示出给右眼。取决于两部摄影机之间的距离(也被称作立体基线)，在不同的距离范围内产生正常的立体视觉印象。如果摄影机之间的距离例如对应于正常眼间距(也就是几厘米)，则也存在对应于通常的视觉印象的3D印象，其中与观看者相距多达10m的对象仍然具有明显的视差，从而使得大脑能够获得深度和距离信息。但是如果使用大约10cm、1m或更多的更大立体基线，则这一限制从10m增大到50m、100m或更多。相反，对于较大的立体基线，难以观看非常近的对象，这是因为会发生对于人类来说非常大的视差，从而使得大脑无法再把两幅部分图像组合成单一立体图像，从而表现为复视或者失真的视觉印象，并且对于连续的观察，特别是对于移动的图像，可能会导致头晕或恶心。产生立体360度全景图像是最近才有可能得以解决的一项挑战。具体来说，Google公司给出了与具有16部摄影机的圆形摄影机固定器相结合的JumpAssembler图像编辑软件，从而能够借以实现这一目标。但是由于摄影机被安排在规则十六边形的角落处，并且还朝向相应的径向方向，也就是说彼此都形成22.5度的(整倍数)的角度，因此存在相当均匀的覆盖，但是总体画面的联结是极为计算密集的，特别对于所使用的分辨率尤其是如此。此外，Samsung正在“Beyond”的项目名称下开发立体360度摄影系统，所述系统将特别以其小而紧凑的设计为特征。在这种情况下也可以使用16部摄影机，但是采取具有重叠视场的8对摄影机的形式。所述安排和对准显著减少了对于联结所需要的计算工作量，但是所导致的缺点是将要成像的空间角范围的较不均匀的覆盖，以及与之相关的更加依赖于观看方向的立体印象。前面描述的系统的共同之处在于，由于其设计而无法与头部安放的承载设备或者用于紧固的设备相组合，从而使得载体(不管是人类还是例如模型直升机等等)未被包括在总体视场中。
技术实现思路
因此，针对这一背景，本专利技术的目的是找到一种允许产生立体全景图像(特别是360度全景)的设备，从而可以与头部安放的承载设备或者用于紧固到小型无人驾驶运载工具或飞行器的设备相组合。根据本专利技术，这一目的是通过具有在权利要求1中规定的特征的摄影机安放设备而实现的。一个机械稳定结构支撑多个摄影机紧固件，所述摄影机紧固件被安排并且定向成使得所有摄影机的整个视场覆盖所期望的空间角，特别是一个整圆，并且每一个方向处在至少两部摄影机的视场内，所述框架在内部是中空的并且提供用于接收载体的空间，特别是人类头部或者近似头部的尺寸的运载工具或飞行器。所述框架近似具有环形、环面、多边环形、碗形或多面碗形设计。根据本专利技术的设备允许在一个360度整圆中拍摄立体照片，其中所有单独的图像被同时拍摄，从而除了静止图像之外还允许视频记录。由于所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.摄影机安放装置(1)，包括：‑机械稳定框架(2)；‑多个摄影机紧固件(13)，其中每一个适于接收并固定摄影机(4)，所述摄影机紧固件被围绕框架(2)分布附着并且被指向成使得所有摄影机(4)的总体视场大于单独的摄影机(4)的视场，其特征在于：‑总体视场的每一点处在至少其中两部摄影机(4)的视场内，‑框架(2)在内部具有用于接收支撑件的空腔，特别是佩戴所述设备的人的头部或者小型(近似具有头部尺寸)运载工具或飞行器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.05 DE 102015118997.61.摄影机安放装置(1)，包括：-机械稳定框架(2)；-多个摄影机紧固件(13)，其中每一个适于接收并固定摄影机(4)，所述摄影机紧固件被围绕框架(2)分布附着并且被指向成使得所有摄影机(4)的总体视场大于单独的摄影机(4)的视场，其特征在于：-总体视场的每一点处在至少其中两部摄影机(4)的视场内，-框架(2)在内部具有用于接收支撑件的空腔，特别是佩戴所述设备的人的头部或者小型(近似具有头部尺寸)运载工具或飞行器。2.根据权利要求1所述的摄影机安放装置，其特征在于，摄影机(4)的总体视场构成一个整圆或整个球面。3.根据权利要求1或2所述的摄影机安放装置，其特征在于，摄影机紧固件(3)被成对安排并且被指向成使得在每一种情况下两部摄影机总是具有基本上相同的视场。4.根据任一条在前权利要求所述的摄影机安放装置，其特征在于，所有各对摄影机紧固件(3)都被安放成彼此具有相同的距离。5.根据任一条在前权利要求所述的摄影机安放装置，其特征在于，摄影机紧固件位于多边形特别是等边多边形或者多面体的角落上。6.根据任一条在前权利要求所述的摄影机安放装置，其特征在于，框架(2)：-近似成环形、画面或碗形；或者-具有中空多边形特别是等边多边形或者中空多面体的形式。7.根据任一条在前权利要求所述的摄影机安放装置，其特征在于，在框架(2)的内部提供：-与之机械连接的阻尼单元；-可选地通过一个或多个阻尼单元与之连接的头部安放的承载设备。8.根据任一条在前权利要求所述的摄影机安放装置，其特征在于，所述摄影机安放装置：(1)被准备紧固在无人驾驶的小型运载工具或飞行器上；并且/或者(2)从模块组装，所述模块可以优选地在没有工具的情况下被联结，并且是被插在一起。9.根据任一条在前权利要求所述的摄影机安放装置，其特征在于，框架(2)：-通过用于扭转和抗弯刚度的加强筋被优化；并且/或者-其内直径是可调节的。10.根据任一条在前权利要求所述的摄影机安放装置，其特征在于，摄影机特别是摄影机对关于彼此的距离是可调节的。11.根据任一条在前权利要求所述的摄影机安放装置，其特征在于，摄影机紧固件(13)中的摄影机的紧固是在没有工具的情况下实施的，其中摄影机(4)通过摩擦并且/或者通过三轴支撑在摄影机紧固件(13)中而被保持。12.根据任一条在前权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼斯·亚历山大·纽沃纳，
申请(专利权)人：柏林市民KTA股东有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE