[发明专利]一种三维空间相机及其拍照方法

权利要求书

1.一种三维空间相机，其特征在于：包括同一光学系统下的图像一摄影单元和图像二摄影单元，还包括对图像一摄影单元和图像二摄影单元进行数据处理的处理系统，所述的图像一摄影单元对三维空间的物点进行拍照，感光记录一个二维的图像一，图像二摄影单元对图像一摄影单元光路上的像点进行拍照，感光记录一个二维的图像二，所述处理系统包括对图像一摄影单元和图像二摄影单元进行图像拍摄的控制单元，对拍摄完图像进行存储的记录存储单元，以及对记录存储单元记录的数据进行计算的三维坐标计算单元，所述处理系统通过信号连接与控制线与图像一摄影单元、图像二摄影单元连接。

2.如权利要求1所述的三维空间相机，其特征在于：同一光学系统为共轴球面系统，所述图像一摄影单元与图像二摄影单元的光学主平面之间的距离为D，D不小于零。

3.如权利要求2所述的三维空间相机，其特征在于：所述图像一摄影单元和图像二摄影单元之间还设有图像一转换单元，所述图像一转换单元通过信号连接与控制线与处理系统连接，所述图像一转换单元至少为一个，图像一转换单元与图像一摄影单元的光学主平面之间的距离为E，E不小于零。

4.如权利要求2所述的三维空间相机，其特征在于：所述图像一摄影单元还设有至少一个图像一并行相关成像单元，所述图像一并行相关成像单元通过信号连接与控制线与处理系统连接，所述图像一并行相关成像单元的光路与图像一摄影单元的光路相同或相关，所述图像一并行相关成像单元与图像一摄影单元的光学主点之间的距离为G，G不小于零。

5.如权利要求4所述的三维空间相机，其特征在于：所述图像一并行相关成像单元与图像二摄影单元之间还设有至少一个图像一并行相关成像单元转换单元，所述图像一并行相关成像单元转换单元通过信号连接与控制线与处理系统连接，所述图像一并行相关成像单元与图像一并行相关成像单元转换单元之间的距离为K,K不小于零。

6.一种如权利要求1所述的三维空间相机的拍照方法，当所述光学系统是共轴球面系统时，物点的三维坐标表征为：H0物高、U0物距和α光学子午面夹角，当定义某一个子午面为主子午面时，α为物点所在的子午面与主子午面的夹角，其特征在于，包括以下步骤：

1)图像一摄影单元对三维空间的物点进行拍照，感光记录一个二维的图像一，在这个二维图像一上有物点的像点一，其二维坐标由像高与光学子午面夹角表征；

2)图像二摄影单元对图像一摄影单元光路上的像点一进行拍照，感光记录一个二维的图像二，这个二维的图像二上有间接来自物点的像点二，其二维坐标由像高与光学子午面夹角表征；

3)控制单元设置一组光学系统参数，这组参数将某一个景深内的物点的像点一和像点二分别清晰记录在图像一与图像二上，记录存储单元将图像一摄影单元与图像二摄影单元感光器上的图像一与图像二的数据进行记录并存储，三维坐标计算单元利用记录存储单元记录的数据以及图像一摄影单元和图像二摄影单元的光学系统参数对图像一与图像二上像点的二维坐标进行计算，得到以空间三维物点的物距、物高与光学子午面夹角表征的三维坐标并存储；

4)重复步骤3)，得到另一个景深内的三维空间物点的三维坐标信息并存储；

5)对需要三维坐标测量的物点，通过划分一个或多个景深，重复步骤3)和步骤4)，得到所需的整个深度范围内物点的一组成对的图像一与图像二，以及整个深度范围内的以三维空间物点的物距，物高与光学子午面夹角表征的三维坐标信息，并存储，再通过显示器或投影仪显示出物体的三维立体照片。

7.如权利要求6所述的三维空间相机的拍照方法，其特征在于：所述的步骤2)中：图像一摄影单元与图像二摄影单元之间设有至少一个图像一转换单元，图像一转换单元将像点一光学转换到图像一转换单元光路上的像点i，图像二摄影单元对像点i进行拍照，感光记录一个二维的图像三，这个图像三的二维坐标由间接来自物点的像点二的像高与光学子午面夹角表征。