根据单个相机和运动传感器的３Ｄ信息推导制造技术

本申请涉及根据单个相机和运动传感器的３Ｄ信息推导。在各实施例中，相机从两个不同的相机位置获取至少一个物体的照片。耦合到相机的测量设备测量相机从一个位置至另一个位置的位置变化和方向变化，并且根据该信息且在一些实施例中根据照片中的图像导出关于物体的三维信息。

【技术实现步骤摘要】
背景随着手持电子设备技术的改进，各种类型的功能被组合到单个设备，且这些设备的形状因数变小。这些设备可具有大规模的处理能力、虚拟键盘、用于蜂窝电话和因特网服务的无线连接性以及相机等。相机尤其成为流行的附件，但包括在这些设备中的相机通常限于低分辨率快照和短视频序列。这些设备的小尺寸、轻重量和便携性要求阻止了相机的许多更复杂用途被包括于其中。例如，可通过从物理上分离的位置获取同一物体的两张照片、由此给出同一场景的略微不同的视觉透视图来实现3D照相术。用于这种立体成像算法的技术通常需要精确知晓获取两张照片的两个位置的相对几何条件。具体地，分离两个相机的距离和光轴的会聚角是从图像提取深度信息时的必要信息。常规技术一般要求两个相机相对于彼此从严格固定的位置同时获取照片，这会需要昂贵且笨重的设置。这种方法对于小型且相对便宜的手持设备是不实用的。附图简述通过参照以下描述和用于示出本专利技术的实施例的附图可以理解本专利技术的一些实施例。在附图中：图1示出根据本专利技术的实施例的具有内置相机的多功能手持用户设备。图2A和2B示出根据本专利技术的实施例用于参照线性运动和角运动的框架。图3示出根据本专利技术的实施例从不同位置在不同时间获取同一物体的两张照片的相机。图4示出根据本专利技术的实施例描绘在偏心位置中的物体的图像。图5示出根据本专利技术的实施例利用单个相机提供物体的3D信息的方法的流程图。详细描述在以下描述中，陈述了众多特定细节。然而，应该理解本专利技术的实施例可在没有这些特定细节的情况下实施。在其它情况下，没有详细示出公知的电路、结构和技术，以免使本说明书的理解困难。对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”、“各实施例”等的引用指示所述的本专利技术的实施例可包括特定的特征、结构或特性，但并非每个实施例都必需包括该特定的特征、结构或特性。此外，一些实施例可具有关于其它实施例描述的特征中的一些、全部或不具有这些特征。在以下描述和权利要求书中，可使用术语“耦合”和“连接”及其衍生词。应该理解这些术语并非旨在指彼此同义。相反，在特定实施例中，“连接”用于指示两个或多个元件相互直接物理或电接触。“耦合”用于指示两个或多个元件彼此合作或相互作用，但它们可能或可能不直接物理或电接触。如权利要求中所使用，除非明确说明，否则用于描述普通元件的序数词“第一”、“第二”、“第三”等仅仅指示参照类似元件的不同实例，且不旨在暗示如此描述的这些元件必须在时间、空间、按等级或按任意其它方式在给定序列中。-->本专利技术的各实施例可以硬件、固件、软件中的一个或其任意组合实现。本专利技术还可被实现为包含在机器可读介质内或之上的指令，其可由一个或多个处理器读取和执行以实现本文所述的操作的执行。计算机可读介质可包括用于按由一个或多个计算机可读形式存储信息的任意机构。例如，计算机可读介质可包括有形存储介质，诸如但不限于只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储媒体；光存储媒体；闪存设备等。本专利技术的各实施例通过在不同时间从不同位置获取同一一般场景的两张照片，将相机移动到照片之间的不同位置来使单个相机能导出一个或多个物体的三维(3D)信息。线性运动传感器可用于确定相机已经在照片之间移动多远，由此提供用于分离距离的基线。角运动传感器可用于确定相机方向的变化，由此提供所需的会聚角。尽管这种位置和角信息可能不会像两个固定安装的相机可能做到的那样准确，但该准确度足够用于很多应用，且对于那种更笨重方法，成本和尺寸的减小可能是相当大的。各种形式的运动传感器是可用的。例如，彼此处于正交角的三维线性运动加速度计可提供三维空间中的加速度信息，该信息可转换成三维空间中的线性运动信息，进而可转换成三维空间中的位置信息。类似地，角运动加速度计可提供关于三个正交轴的旋转加速度信息，该信息可转换成三维空间中角方向的变化。可使具有合理准确度的加速度计相当便宜且具有紧凑的形状因数，尤其是当它们仅需要在短时间段上提供测量时。可按各种方式使用从两张照片导出的信息，诸如但不限于：1)可确定场景中一个或多个物体的相机至物体距离。2)多个物体的相机至物体距离可用于导出分层描述和物体距离相机的相对距离和/或物体彼此间的相对距离。3)通过获取周围区域的一系列照片，可自动构造整个区域的3D地图。取决于线和角测量设备的长期准确度，这可使地理上广大的区域的地图能够简单地通过移动通过该区域并获取照片来制作，只要每张照片具有至少一个物体与至少一张其它照片相同即可，从而可进行适当的三角测量计算。图1示出根据本专利技术的实施例的具有内置相机的多功能手持用户设备。示出设备110具有显示器120和相机镜头130。相机的其余部分以及处理器、存储器、无线电和其它硬件和软件功能可包含在该设备中且在该图中不可见。用于确定运动和方向的设备——包括机械组件、电路和软件——可在实际相机之外，但物理地且电子地耦合到该相机。尽管所示的设备110被描述为具有特定形状、比例和外观，但这仅仅是实例，且本专利技术的实施例可能不限于该特定的物理构造。在一些实施例中，设备110可以主要是相机设备，而没有很多附加功能。在一些实施例中，设备110可以是多功能设备，且很多其它功能与相机无关。为了便于说明，将显示器120和相机镜头130示出在设备的同一侧，但在很多实施例中，镜头在设备上与显示器相对的一侧上，从而显示器可充当用户的取景器。图2A和2B示出根据本专利技术的实施例用于参照线性运动和角运动的框架。假设三个相互垂直的轴X、Y和Z，图2A示出如何将线性运动描述为沿各个轴的线性向量，而图2B示出如何将角运动描述为关于每个轴的旋转。这六个运动度合起来可描述三维-->空间中诸如相机之类的物体的任何位置或旋转运动。然而，当与周围区域的XYZ框架相比较时，关于相机的XYZ框架可改变。例如，如果诸如加速度计之类的运动传感器固定地安装到相机上，则为这些传感器提供基准的XYZ轴将来自相机的基准点，且XYZ轴将随相机旋转而旋转。但是如果所需的运动信息是关于诸如地球之类的相机外部的固定基准的运动，则变化的内部XYZ基准可能需要转换成相对固定的外部XYZ基准。幸运的是，用于这一转换的算法是已知的，且此处将不会进一步详细描述。一种用于测量运动的技术是使用相对于相机以固定定向耦合到相机的加速度计。当相机从一个位置运动到另一个位置时，各自的测量轴与三个轴X、Y和Z中不同的一个轴平行的三个线性加速度计可检测三维中的线性加速度。假设相机的初速度和位置是已知的(诸如在已知位置处从静止开始)，由加速度计检测到的加速度可用于计算沿每个轴的速度，该速度进而可用于及时计算给定点处位置的变化。因为可将重力检测为垂直方向的加速度，所以这可从计算中减去。如果相机在测量期间不处于水平位置，则X和/或Y加速度计可检测重力分量，且这也可从计算中减去。类似地，与线性运动无关，各自的旋转轴平行于三个轴X、Y和Z的三个角加速度计可用于检测三维中相机的旋转加速度(即，相机可旋转到任何方向上的点)。这可转换成角速度然后是角位置。因为测量加速度时的微小误差可导致速度和位置的连续增加的误差，所以加速度计的周期校准可能是必需的。例如，如果假设在获取第一照片时相机是静止的，则可假设恰好在该点处的加速度计读数表示静止相机，且仅将从这些读数的变化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于获取和处理照片的装置，包括：相机，用于在第一时间从第一位置获取物体的第一照片，且用于在第二时间从第二位置获取所述物体的第二照片；耦合到所述相机的运动测量设备，所述运动测量设备用于确定对于所述第一和第二照片所述相机角方向的变化以及在所述第一和第二位置之间所述相机的线性位置的变化；以及处理设备，用于基于所述角方向的变化和所述线性位置的变化确定与所述相机有关的所述物体的三维信息。

【技术特征摘要】
US 2009-6-16 61/187,520;US 2009-12-18 12/653,8701.一种用于获取和处理照片的装置，包括：相机，用于在第一时间从第一位置获取物体的第一照片，且用于在第二时间从第二位置获取所述物体的第二照片；耦合到所述相机的运动测量设备，所述运动测量设备用于确定对于所述第一和第二照片所述相机角方向的变化以及在所述第一和第二位置之间所述相机的线性位置的变化；以及处理设备，用于基于所述角方向的变化和所述线性位置的变化确定与所述相机有关的所述物体的三维信息。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述运动测量设备包括线性加速度计。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述运动测量设备包括至少一个角加速度计。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述运动测量设备包括用于确定所述第一和第二位置之间的线性距离的全球定位系统。5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述运动测量设备包括用于确定所述第一和第二照片之间所述相机的角方向变化的方向罗盘。6.一种用于获取和处理照片的方法，包括：在第一时间从第一位置利用相机获取物体的第一照片；将所述相机从所述第一位置移动到第二位置；在...

【专利技术属性】
技术研发人员：CB霍普，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：US