[实用新型]一种高清多相机全景立体成像系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及图像通信技术领域，具体是一种高清多相机全景立体成像系统及方法。

背景技术

随着相机技术的不断发展，传统的视频监控只能采用单相机对特定的方向进行监视，这样很容易存在监控死角，带来较大的安全隐患。采用全景相机，对周围环境进行全向无死角监视，大大的提高了监控范围，减小安全隐患，是下一代安防监控的趋势。

现有的全向视觉产品主要包括以下几类：鱼眼式、折反式、旋转拼接式和多相机拼接式。其中，鱼眼式和折反式全向视觉系统拍摄的图像存在极大的几何畸变，一方面导致图像理解困难，另一方面导致图像分辨率不一致，中间分辨率高、边缘处分辨率大幅降低；旋转拼接式拍摄的全向图像质量最高，但是由于其机械结构复杂，获取一景图像所需拍摄和几何校正时间较长，难以适应移动机器人实时的要求。多相机拼接方式获取全景图像，虽然能避免畸变，大大提高全景图像分辨率，但会存在多幅图像拼缝问题，并且由于多相机拍摄图像带来的数据量大，给视频的压缩和传输带来巨大负担，并且相机成本较高。

现有的全景相机基本上都只是获取图像，进行简单视频监控，不能对周围环境进行三维建模及三维量测，对环境建图，实现对机器人的定位与导航。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有技术中存在的上述缺陷，提供了一种高清多相机全景立体成像系统及方法，采用6相机环形排列构架，采用高清模拟相机，配备6路图像采集卡，采集以环形框架为中心的360°环境图像，并对图像进行压缩传输，实现远端实时对周围环境无死角监控。另一方面主要是利用相机之间拍摄图像的重叠区域以及联合每两帧图像之间的重叠区域基于SFM的三维重建，以实现全景相机的周围环境的三维重建功能。

为解决上述问题，本实用新型提出的高清多相机全景立体成像系统，包括：六个模拟相机模组、相机固定架、六路图像采集卡、六个镜头、电源、主机、服务器、客户端，所述模拟相机模组呈环形排列构架在所述相机固定架上，所述图像采集卡分别与所述模拟相机模组电性相连，所述镜头分别固定在所述模拟相机模组上，所述电源与模拟相机模组均电性相连，所述主机上安装有图像采集卡驱动，采用图像采集卡配套的SDK开发接口，编程同步获取六个模拟相机模组的采集图像，所述主机与服务器相连，所述服务器与客户端相连。

上述技术方案中，所述模拟相机模组采用索尼super hard 1/3英寸CCD，额定电压为12V，额定电流为50mA，有效像素为720(H)*576(V)。

上述技术方案中，所述电源的输出电压为12V，输出电流为1A。

上述技术方案中，所述主机的CPU为酷睿双核或以上，内存等于或大于2G，硬盘等于或大于256G，主机的系统为Windows 10、windows7以及windows xp中的任意一种。

上述技术方案中，所述相机固定架包括六个环形分布的固定板，相邻固定板之间呈120°固定相连，所述固定板的中心均设置有一相机安装孔。

上述技术方案中，所述相机固定架采用3D打印机打印。

上述技术方案中，所述主机采用快速的jpeg压缩编码库JPEG-turbo编码，对获取的图像帧进行压缩编码，所述服务器采用boost asio TCP进行图像传输，将压缩后的图像传输到客户端，所述客户端采用对应的boost asio TCP接收压缩图像，并采用JPEG-turbo解码显示，boost asio TC是指boost库中的TCP网络通信接口。

本实用新型提出的基于高清多相机全景立体成像系统的高清多相机全景立体成像方法，包括以下步骤：

步骤一、通过全景相机获取以环形框架为中心的360°环境图像，并对图像进行压缩传输；

步骤二、采用SFM算法对多相机从不同角度拍摄的图像重叠区域进行单帧全景图像三维重建；

步骤三、对相邻两帧全景图像进行特征点匹配，获得同名点，采用SFM算法进行多帧全景图像的三维重建，获得多帧全景图像的三维点云；

步骤四、根据单帧全景图像中各个相机匹配获得的同名点与多帧全景图像匹配获得的同名点进行比较，进而获得单帧全景图像的同名点对应的到多帧全景图像的同名点，找出同名点对应的三维坐标，解出单帧三维点云与多帧三维点云坐标系之间的转换关系，实现单帧三维点云与多帧三维点云的点云融合；

步骤五、将全局的表面二维图像分割成一个个较小的连续而不重叠的三角片面，贴到三维模型表面，实现全景图像的三维模型表面渲染。

所述步骤二具体包括以下子步骤：