[发明专利]一种三维空间相机及其拍照方法

说明书

本发明属于三维空间相机技术领域，具体公开了一种三维空间相机及其拍照方法，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，对控制单元进行处理的记录存储单元，以及对记录存储单元进行计算的三维坐标计算单元，通过对三维空间物点或构成三维物体的全部空间物点同时拍摄一组或多组两幅图像（拍双照），通过计算这些物点在双照中的高度比例关系，来计算出三维空间物点或构成三维物体的全部空间物点正对于相机的三维坐标。

技术领域

本发明属于三维空间相机技术领域，尤其涉及一种三维空间相机及其拍照方法。

背景技术

人类发明照相机已经有180年了，但这些相机只能记录二维世界，没有第三维度的距离深度信息，为了得到距离深度信息，我们还需要一些辅助技术，如：超声波测距、激光雷达测距、红外测距、单目结构光测距以及双目测距等；超声、激光、红外等装置通过测量发射源发射与返回之间的时间差来计算被测物体与传感器之间的距离，称之为主动法，主动法测距比较方便、迅速，计算较为简单，因此在实时控制上得到了广泛的应用，但是发射和接收设备价格昂贵，成本较高，而且反射、噪音、交叉等环境问题难于避免，实现大像素比较困难，要实现普遍应用性，还是有困难的；单目结构光测距只能用于短距的测量，如为提高人脸识别准确度而开发的人脸距离的结构光测距；双目立体视觉通过左右摄像机提供的两个图像的视差信息能够比较准确地恢复视场的三维信息，但是，双目视觉的得到空间距离信息，需要左右图像对应点的匹配分析，计算工作量大，双目视觉测量还容易受到特征点误匹配的影响，难以满足实时性要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种三维空间相机及其拍照方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种三维空间相机，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，对控制单元进行处理的记录存储单元，以及对记录存储单元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。

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。

进一步的，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。

进一步的，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平面之间的距离为G，G不小于零。

进一步的，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，所述图像一相关成像单元与转换单元之间的距离为K,K不小于零。

一种三维空间相机的拍照方法，当所述光学系统与光学子系统都为共轴球面系统时，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，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的像高与光学子午面夹角坐标；

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的像高与光学子午面夹角坐标；