一种优化的双目全景摄影装置及图像制作方法与流程

本发明涉及VR领域，尤其涉及一种优化的双目全景摄影装置及图像制作方法。

背景技术：

VR是Virtual Reality的英文缩写，中文意为虚拟实境。VR摄影又名全景摄影，是指利用摄影的记录功能将现场环境真实地记录下来，再通过计算机进行后期处理，以实现三维的空间展示。

现有数码相机的感光板长宽比是16∶9，而鱼眼镜头视野范围内可形成的原始图像1则是一个圆，如图1所示，当镜头将光线会聚到感光板2上时，原始图像的顶部及底部(即A，B区域)缺损了。在VR摄影时，这会导致图像拼接，生成全景球后，全景球的顶部与底部(天地)部分存在缺损，即存在黑洞现象，影响观看效果。

针对这个问题，目前解决措施有：

一是，缩小整个原始图像1，使其整个180度圆周均落在感光板2画面内，如图2所示，这虽然可以有效解决VR摄影时天地缺失的问题，但是其代价却是牺牲原始图像的像素。原始图像有效像素的降低，使得在VR视频阶段，整个视频图像像素低，导致了一个新的问题：视频画面分辨率不够高，浪费有效像素。

二是，提高感光板的尺寸，使得鱼眼镜头视野范围内可形成的原始图像1全部落入到感光板上，但是感光板尺寸的增加，会导致整体相机尺寸的增加。且不兼容当前数码相机的感光板16∶9的长宽比。

技术实现要素：

为解决以上技术问题，本发明提供了一种优化的双目全景摄影装置及图像制作方法。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，

双目全景摄影装置，包括第一成像装置和第二成像装置，所述第一成像装置和第二成像装置形成垂直互补式结构。通过将第一成像装置和第二成像装置形成垂直互补式结构，使得其中一个成像装置生成周向范围的图像，另一个成像装置生成轴向范围内的图像，再通过图像拼接的方式，使两个装置将视野范围内的所有景像生成图像，形成一个全景球。

优选地，第一成像装置和第二成像装置的视野范围大于等于180度。当第一成像装置和第二成像装置的视野范围等于180度时，刚好能生成一个全景球。当当第一成像装置和第二成像装置的视野范围大于180度时，第一成像装置和第二成像装置生成的在各自的图像范围内尚有冗余，更加有利于图像拼接时的处理。

优选地，第一成像装置和第二成像装置的视野范围大于等于180度小于等于220度。

优选地，第一成像装置和第二成像装置的视野范围为220度。当视野范围大于220度时，存在较大的浪费现象。因而最佳度数范围为220度。

优选地，第一成像装置包括第一装置本体、第一感光板、第一镜头；第二成像装置包括第二装置本体、第二感光板和第二镜头。

优选地，第一装置本体和第二装置本体形成垂直互补式结构。

优选地，第一成像装置的第一感光板和二成像装置的第二感光板垂直互补。

本发明还提供了双目全景摄影装置的图像制作方法，

包括如下步骤：

1)假设第一成像装置视野范围的物体经第一感光板感光投影后，有效图像面积为S1；假设第二成像装置视野范围的物体经第二感光板感光投影后，有效图像面积为S2；

2)图像分割：对图像面积S1进行裁切，使其分为C4、C2、C5三块子图像；对图像面积S2进行裁切，使其分为D4、D2、D5三块子图像；

3)图像拼接：将D4拼接至C2顶部区域，将D5拼接至C2底部区域，得到图像P1，将C4拼接至D2顶部区域，将C5拼接至D2底部区域，得到图像P2；

4)全景图像合成：将步骤3)中图像P1、图像P2进行拼接，得到全景图像。

通过采用以上图像合成方法，第一成像装置视野范围内缺损的顶部与底部图像可通过第二成像装置采集的图像得到修补；第二成像装置视野范围内缺损的顶部与底部图像可通过第一成像装置采集的图像得到修补；使两个装置将视野范围内的所有景像生成图像，形成一个全景球。

优选地，C4、C2、C5三块区域依次相邻；D4、D2、D5三块区域依次相邻。

优选地，第一感光板和第二感光板垂直互补。

优选地，一成像装置和第二成像装置的视野范围大于等于180度。

本发明的优点在于，

(1)在不牺牲原始图像像素的前提下，通过将两个成像装置垂直互补式设置，再通过图像合成方法，有效地解决了当前双目摄影机装置拍摄全景图像时存在顶部及底部(即天地)缺损的现象，即黑洞现象，增加视频的观看效果。

(2)图像的分辨率大大提高，以4K分辨率为例(3840*2160)，原有效画面180度圆周直径为2160像素，假设采用220度镜头，经本发明所述的装置及方法处理后，有效圆周直径达到2880像素，有效像素比可提高达(2880/2160)²-1＝77.8％以上。

附图说明

图1是现有技术中鱼眼镜头拍摄的物体投影到感光板示意图；

图2是现有技术针对原始图像缺少采取的解决措施；

图3a是本发明双目摄影机的结构示意图；

图3b为第一成像装置拍摄的视野范围；

图3c为第二成像装置拍摄的视野范围；

图4a为物体投影到感光板50示意图；

图4b为物体投影到感光板51示意图；

图4c为物体投影到感光板40示意图；

图4d为物体投影到感光板41示意图；

图5为缺损部分C1、C3、D3反应在球体上的效果图之一；

图6为缺损部分C1、C3、D3反应在球体上的效果图之二。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。

如图3a所示，为双目摄影装置，包括第一成像装置5和第二成像装置4，所述第一成像装置5和第二成像装置4垂直互补。

第一成像装置5包括第一装置本体52、第一感光板51、第一镜头53；第二成像装置4包括第二装置本体52、第二感光板41和第二镜头43。第一感光板51和第二感光板41垂直互补。

如图3b所示，为第一镜头53的视野范围，其环绕球体周向拍摄，视野范围大于等于180度，优选为220度。

如图3c所示，为第二镜头43的视野范围，其环绕球体轴向拍摄，视野范围大于等于180度，优选为220度。

这样的设置方式，使得第一成像装置5和第二成像装置4拍摄的图像相互互补，有效解决现有技术中天地区域(球体顶部和底部)缺损的问题。

如图4a所示，假设第一成像装置5的感光板50无限大，能够投影第一成像装置镜头53范围内的全部物体，那么，镜头53范围内的物体被全部投影到感光板50上的图像面积为C，其包括C1、C2、C3、C4、C5五个子图像。

但是实际上由于感光板大小受限制，只能投影其区域范围的物体。如图4b所示，实际感光板为第一感光板51，第一感光板51实际上接受的有效投影图像为C2、C4、C5三个子图像，C1、C3这两个面积的子图像被缺损了。

同理，如图4c所示，假设第二成像装置4的感光板40无限大，能够投影第二成像装置镜头43范围内的全部物体，那么，镜头43范围内的物体被全部投影到感光板上40的图像面积为D，其包括D1、D2、D3、D4、D5五个子图像。

但是实际上由于感光板大小受限制，只能投影其区域范围的物体。如图4d所示，实际感光板为第二感光板41，第二感光板41实际上接受的有效投影图像为D2、D4、D5三个子图像，D1、D3这两个面积的子图像被缺损了。

如图5、6所示，为实际缺损部分C1、C3、D3反应在球体上的效果图，D1因在球体背面，未能显示。

在全景图像处理时，可以采用以下方法进行处理：

1)假设第一感光板51实际接收到的有效投影图像面积为S1；假设第二感光板41实际接收到的有效投影图像面积为S2；

2)图像分割：对图像面积S1进行裁切，使其分为C4、C2、C5三块；对图像面积S2进行裁切，使其分为D4、D2、D5三块；

3)图像拼接：将D4拼接至C2顶部C1区域，将D5拼接至C2底部C3区域，得到图像P1，将C4拼接至D2顶部D1区域，将C5拼接至D2底部D3区域，得到图像P2，

4)全景图像合成：将步骤3)中图像P1、图像P2进行拼接，得到全景图像。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。