数码3d/360度照相机系统的制作方法

专利名称：数码3d/360度照相机系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像记录装置领域，尤其涉及一种数码3D/360度照相机系统。该数码3D/360°照相机系统使用多个立体照相机对(stereoscopic camerapairs)记录覆盖整个360°场景的图像数据，该图像数据可用于制作3D图像、3D电影或3D动画。
背景技术：
更高分辨率和照片质量的数码照相机的出现，以及计算机不断增加的速度和处理能力，为能够记录用于制作三维图像、电影、动画和遥现(telepresence)的图像数据的三维360°数码照相机系统奠定了基础。
三维摄影并非新事物。通过立体照相机的三维摄影已经超过一百年了。在立体照相机系统中，使用两个照相机来记录场景，每个照相机从略微不同的有利位置上来记录。照相机的构造一般类似人眼；两个照相机并排布置并记录两个独立的但大部分重叠的视野。通过立体观察器一起观看这两个图像，在图像重叠的地方产生三维视觉。
1934年5月1日授予J.HarloW的美国专利No.1,957,043描述了一种立体照相机和观看装置。这种简单的立体摄影在实现扩展或全景视场上无所作为。另外，因为立体照片的结果旨在用于通过立体观察器直接由人观看，所以照相机及其产生的图像必须符合使人能舒适观看的种种限制。对人最理想的立体照相观察，视场和图像的重叠程度必须接近人眼。现代数字图像处理可以使用计算机技术来利用不受这些限制的图像，这是因为图像可以用于数字处理的目的而非人的直接观看。
全景摄影拍摄覆盖宽达整个360°全景的视场的一张或多张照片，在摄影中有很长的历史。可能最原始的全景摄影方法是用常规照相机拍摄几张相邻的照片，然后将照片对准放置在一起以实现完整的全景。现代的技术通过使用数码照相机记录图像然后使用计算机图像处理技术将图像对准以打印成一个全景图像，而适应此方法。
1997年7月8日授予K.Yano等人的美国专利No.5,646,679公开了一种图像合并方法及装置，其使用一对数码照相机记录单独的重叠图像。图像的重叠部分用于使对准的图像相关。这些对准的单独图像可以制作宽视场的单一图像。然后图像处理系统组合这些图像以用于观看。
1999年12月21日授予M.Nakamura等人的美国专利No.6,005,987示出一种画面图像形成装置，其通过连结单独的画面图像而类似地形成全景画面图像。象Yano专利一样，Nakamura装置使用图像的重叠区域来对准并连结图像。Nakamura装置还纠正了重叠区域中的偏差和扭曲。
在实现改进的全景摄影术时，这些方法没有提供产生三维图像或模型所必需的视觉图像数据。此外，当全景由几个单独曝光的图像所组成时，结果在质量和实用性上受时间维度的限制。几个图像在一段时间内单独曝光时，可能已经移动的场景中的元素被记录在单独图像中的不同位置。结果可能是一幅图像，其在曝光中有不同步移动的元素，使得难以或不可能连结图像，或者一幅连结好的全景图像具有重象。
一种可选择的记录全景图像的方法是在一次曝光中记录整个全景。一种这样的方法为使用具有转动镜头的照相机或转动照相机。在胶片照相机中，在镜头扫过整个360°视野时转动镜头可以使一条胶片曝光。
在2001年8月2日公开的美国专利公开No.2001/0010555中，公开了另一种一次曝光的全景照相机。该全景照相机使用凸镜以二维环形形式记录360°全景。该数字记录的环形图像被数字转换成二维矩形图像。虽然该方法通过在一次曝光中记录整个全景视野而解决了时间维度的问题，但是结果仍然是不能提供制作三维模型或图像所需要的图像数据的二维图像。
2001年9月13日公开的美国专利公开No.2001/0020976描述了一种立体全景照相机的布置。该布置将两个全景照相机连结成立体对。在每个照相机中，使用专用镜或菲涅尔透镜重定向全景图像以进行记录。提出的一个实施例需要圆柱形而非平面的光学元件来记录图像。因而，虽然能提供具有立体视觉性能的全景照相机，但是这并非是一个易于获得且简单的数码照相机的方案。
1996年2月27日授予K.Ritchie的美国专利No.5,495,576描述了一种视听系统，其结合照相机以记录全景图像，并连同形状传感器以确定场景的三维形状。所记录的图像被绘制到该形状上以制作可被处理成在各种3-D显示系统上显示的三维模型。形状传感器基本上是与照相机排列在一起的雷达、声纳或类似的传感器。形状传感器用于采集与视场中物体的形状相关的信息，主要是距物体表面的距离。这样，三维模型是数据源相结合的结果而不是严格根据立体图像数据的产物。
1991年6月11日授予D.McCutchen的美国专利No.5,023,725公开了一种十二面体成像系统，其中几个照相机布置成十二面体。与该照相机系统一起，McCutchen公开了具有与照相机匹配的十二面体形状的突出圆顶(projection dome)。虽然该系统记录了用于投射到圆顶或球形室的内表面的大致球形的视场的视频，但该视频并不是三维的。该照相机并非用于提供立体视场。每个照相机的视场实际上被剪切成与各个视场对准，而无重叠地投射到十二面体的内部。
上述发明和专利不论单独考虑还是组合考虑，都无法得到如权利要求所述的本发明的描述。因而，期望有一种解决上述问题的数码3D/360°照相机系统。

发明内容
本发明涉及一种数码3D/360°照相机系统。该系统包括壳体。多个数码照相机设置在该壳体上。每个数码照相机具有一视场，该视场与至少一个其它数码照相机的视场相重叠，以形成立体视场。该系统具有控制器，控制器具有处理器、存储器、存储设备、时钟、通讯接口和照相机接口。该照相机接口与每个数码照相机进行通讯。
此外，本发明也涉及一种使用数码3D/360°照相机系统制作三维图像模型的方法。该方法包括使用数码3D/360°照相机系统记录具有目标点(point ofinterest)的数字图像数据的步骤，其中该目标点记录在至少两个数码照相机的数字图像数据中。对每个目标点，从该至少两个数码照相机的每一个数码照相机标识对应于此目标点的像素矢量。对每个目标点，使用来自该至少两个数码照相机的每一个数码照相机的像素矢量来确定该目标点在坐标系中相对于系统参考点的位置。


图1A是根据本发明的数码3D/360°照相机系统的透视图；
图1B是根据本发明的数码3D/360°照相机系统的透视图，有选择地配备有附加的上下取向的照相机对；图2是根据本发明的数码3D/360°照相机系统的顶视图，示出照相机的视场和盲点；图3是数码3D/360°照相机系统的可选择实施例的透视图，其中该数码3D/360°照相机系统具有附加的立体照相机对；图4是数码3D/360°照相机系统的可选择实施例的顶视图，其中该数码3D/360°照相机系统具有圆形布置的数码照相机；图5是数码3D/360°照相机系统的实施例的透视图，其中该数码3D/360°照相机系统具有球形布置的数码照相机；图6是根据本发明的数码3D/360°照相机系统的方块图；图7是流程图，描述用根据本发明的数码3D/360°照相机系统记录图像数据的步骤；图8A是以像素阵列表示的数码照相机的视场的图示；图8B是以像素矢量阵列表示三维的数码照相机的视场的图示；图9是照相机相对于参考点的视场的示意性说明，该参考点为三维XYZ坐标系的原点；图10是示出多个数码照相机相对于系统参考点和XYZ坐标系的示图，每个数码照相机具有各自的照相机参考点；图11A是示出图10中的数码照相机30a的视场的示图；图11B是示出图10中的数码照相机30b的视场的示图；图12是示出将像素矢量转变成在XYZ坐标系中相对系统参考点的已知位置的方法的示图。
在所有附图中，相同的附图标记表示相应的部件。
具体实施例方式
数码3D/360°照相机系统使用几个数码照相机来记录制作三维场景的精确数字模型所需要的图像数据。该模型可用于制作3-D图像、3-D电影、3-D动画或其它视觉三维产品。所记录的图像数据也可以用于制作二维全景图像，以及通过某些配置来制作人可观看的立体图像。确定照相机的方向，使得每个照相机的视场与至少一个其它照相机的视场重叠而形成立体视场。可以利用立体视觉技术处理来自立体视场的图像数据，从而制作完全三维的模型。为使图像数据精确，将这些照相机一起刚性地安装在一壳体上，这些照相机的精确的几何形状由校准(calibration)过程确定。对这些照相机同时发出指令，或者使它们在1ms或更短的时间内保持同步，从而记录它们的图像。
在本发明的最简单的实施例中，这些照相机安装在正方形的壳体上，在该正方形的四个面的每个面上有一对照相机。构造成立体对(stereoscopic pair)的这些照相机，以“北、南、东、西”的形式瞄准，使得每个立体对记录立体视场中360度视场的单独四分之一(quadrant)。立体视场是对立体对中的两个照相机都可见的区域，在该区域中两个照相机的视场重叠。所用照相机的视场指示出立体对元件的重叠量，以及照相机之间和相邻四分之一区域之间的盲点的尺寸。可选择实施例以更复杂的几何形状布置添加立体对，而另一实施例中照相机分布成均匀地围绕球体。
当设置为圆形布置或球形布置时，照相机不再分组为原意上(literal)的立体对。而是可以将每个照相机看作与每个相邻的照相机构成立体配对(stereoscopic partnership)。当设置为球形布置时，数码3D/360°照相机系统以最佳布置记录完整的球形视野以实现三维模型。
照相机由计算机控制，该计算机管理描述照相机实体几何形状及其相互关系的数据，向照相机同时发出指令以记录图像数据，读取、保存并存储图像数据，并输出图像数据以进行处理。
可以在单独位置配合使用多个数码3D/360°照相机系统，从而为更大的场景或区域采集更全面的三维图像数据。
数码3D/360°照相机系统在附图中一般表示为10。数码3D/360°照相机系统10具有其上安装有多个数码照相机30的壳体20，数码照相机30取向为使得每个照相机的视场与至少一个其它照相机的视场重叠，以形成立体视场。在最简单的实施例中，如图1A所示，壳体20是正方形的，而照相机30布置成立体对，每个立体对覆盖全360°视野的单独四分之一。图1B示出可选择实施例，其中照相机30的附加立体对取向为具有向上的视野，照相机30的附加立体对取向为具有向下的视野。
在传统的立体摄影中，立体对中的两个照相机间隔约两英寸(5cm)，每个照相机具有模拟人眼的视角。这再现了对人的观察而言较舒服的三维视野。然而，数码3D/360°照相机系统10的作用是记录将要由计算机处理成三维模型的数据。因而，数码照相机30的几何形状及其视场不会受到传统的立体摄影所受的限制。不论照相机30的几何形状，刚性地安装照相机30，并且其精确的几何形状是已知的。数码照相机30可以间隔任何距离。例如，在室内使用或记录小场景的数码3D/360°照相机系统10可以构造为照相机仅间隔几英寸，而用于覆盖机场或城市街区的数码3D/360°照相机系统10可构造为照相机间隔几英尺。由于数码照相机30布置成立体对，其中每个立体对记录360度视场的单一四分之一，因此镜头应具有约100°的视场。
图2示出数码3D/360°照相机系统10的顶视图，以及每个数码照相机30的视场。对于立体对的左侧元件，视角表示为αL，示出为从参考线36延伸到参考线38，对于右侧元件视角表示为αR，示出为从参考线32延伸到参考线34。对于给定的立体对，可以看到存在视场重叠的区域αLR。重叠区域αLR也称作立体视场，确定了用于制作三维模型的立体图像数据的区域。还可以看出存在盲点，以及仅被单一数码照相机30看到的区域。这些区域中每个区域的尺寸将取决于所用的视场。
应该理解，照相机视场的选择涉及最大覆盖范围和分辨率之间的权衡。当然，增大的视场会增加可记录的图像数据量，特别是随着立体视场尺寸的增大而增加有用的立体数据量。然而，随着视角增大，分辨率降低。通过考虑一假定的数码照相机来说明，该数码照相机具有4,000像素，具有4,000的分辨率，并具有100°的视场。用4,000像素来分100°，得到每像素覆盖1/40度。这样产生的分辨率在23米约为1cm。随着数码照相机技术的提高，分辨率也提高。数码照相机的分辨率遵循适于半导体的摩尔定律(Moore′s law)，约每一年或每两年翻倍，预期在至少接下来的十五年里这一趋势仍会继续。增大分辨率的一种可选择方案是简单地使用更多的照相机，每个照相机覆盖更小的视场。
图3示出数码3D/360°照相机系统10的实施例，其具有附加的数码照相机30的立体对。该数码照相机30的立体对设置为使得每个立体对覆盖360度视场的的单一八分之一(octant)，而不是四分之一。这样，数码照相机30可以使用仅50°的视场来实现全覆盖，并且与100°的视场相比在图像分辨率上得到两倍的增长。
图4中示出另一实施例，其不再采用将数码照相机30以原意上的立体对进行分组的布置。而是，数码照相机30设置成均匀地围绕圆形壳体。在此布置中，每个数码照相机30与其相邻的每个数码照相机30共用立体视场。如所示出的，视场β3与视场β2重叠而形成立体视场β23，还与视场β4重叠而形成立体视场β34。
另一实施例将数码照相机30的圆形布置扩展为整个球体，如图5所示，数码照相机围绕球形壳体。将数码照相机30分布成球形布置允许最大的覆盖范围，不仅采集了360°全景，而且还采集了场景的全部图像数据。
现在应意识到，可以采用多种实施例，每个实施例中数码照相机30的数量和布置不同。所有实施例中的共同特征是，数码照相机30处于固定的位置，并布置为使得每个数码照相机30的视场与至少一个其它数码照相机30的视场重叠以形成立体视场。由数码照相机30的多种组合而提供的多个立体视场提供了精确的三维模型制作所需的三维图像数据。
如图6中示意性地示出的，数码照相机30处于控制器60的控制之下。控制器60是包括CPU 40、存储器42、大容量存储设备44、时钟48、外部通讯接口46和照相机接口50的系统。该系统可以是通用的计算机系统，例如个人计算机(PC)或定制设计的计算机系统。控制器60可以设置在壳体20的外部，但优选的是，控制器60容纳在壳体20内。
数码照相机30具有与照相机接口50相连接的指令和数据接口。市售数码照相机一般带有通用串行总线(USB)、指令线(FireWire)或用于指令和数据传输的另一接口。因而，照相机接口50包括USB、指令线或用于指令和数据传输的另一接口。此外，虽然不是必须的，但期望的是，数码照相机30配备有单一数字控制线，其允许数字信号使数码照相机30记录图像。使用单一数字控制线允许用单一数字控制信号同时对所有的数码照相机30发出指令以记录图像。
时钟48用于确定图像记录的时间，用于给记录到的图像数据文件加标记，以及用于对数码照相机30进行同步控制。因为所有这些功能都需要精确的时间基准，所以时钟48应具有0.1ms以内的分辨率和精度。另外，基于共同的标准时间基准如世界协调时间(UTC)或与其同步的精确时间基准，在为了记录附加视野点而使用多个数码3D/360°照相机系统10的应用中，可便于该多个数码3D/360°照相机系统10的同步。
外部通讯接口46可以是任何数据通讯接口，并可以使用有线、光纤、无线或其它方法与外部设备进行连接。例如以太网或者无线以太网。
控制器60可有选择地包括位置及取向传感器54，用于确定数码3D/360°照相机系统的位置和取向。例如，当必须将数码3D/360°照相机系统10的地理位置和图像数据一起记录时，全球定位系统(GPS)接收器是有用的。可以使用数字磁罗盘来确定数码3D/360°照相机系统相对于磁北的取向。
存储在大容量存储设备44上并由处理器40在存储器42中执行的计算机软件程序引导控制器完成各种功能，例如在外部通讯接口上接收来自外部设备的指令、管理定义数码照相机30的精确几何形状的数据文件、向数码照相机30发出指令以记录图像数据、标记并存储图像数据文件，以及将图像数据文件传送到外部设备。管理定义数码照相机30的精确几何形状的数据文件的功能可包括执行校准步骤以创建数据文件或从外部信源(externalsource)下载数据文件。
由数码3D/360°照相机系统10记录的图像数据可用于制作三维图像和模型。对制作三维图像和模型来说，必须知道每个照相机30在系统中的精确几何形状，包括每个像素。
数码照相机以像素阵列来记录图像，如图8A所示，示出绘制到像素阵列上的旗帜F的图像。从三维透视来看，也可将数码照相机的图像看作是像素矢量Vp的阵列，如图8B所示。每个矢量是从照相机镜头到视场中的物体的直线。通过识别3D空间内的照相机参考点Rc作为像素矢量Vp的起点以及确定像素矢量路径的“方向矢量”，可以定义像素矢量Vp。照相机中的每个像素具有唯一的像素矢量Vp。这样，照相机的像素矢量图是对照相机中每个像素的路径的定义。
如果镜头具有固定的焦距，则每个像素矢量Vp的参考点Rc和方向矢量是固定的。如果镜头具有可变焦距，则参考点Rc和方向矢量随焦距的改变而改变。对于变焦镜头，为了保持最大精确度，需要对不同焦距设定多个像素图。
在精确的固定焦距镜头中，参考点Rc可以认为是等同镜头的光学中心，并且对于每个像素矢量Vp都相同。
可以通过分析照相机的设计说明书，或者通过机械校准过程，来制作照相机的像素矢量图。可以通过使照相机中的每个像素对3D空间中的两个不同的已知点曝光来完成校准。由于每个像素矢量Vp是直线，而两点确定一条直线，因此该过程可用于确定照相机的像素矢量图。
为数码3D/360°照相机系统10中的每个数码照相机30制作像素矢量图。每个照相机的像素矢量图包括对该照相机的坐标系的定义。例如，如图9所示，可以使用矩形XYZ坐标系。像素矢量图还确定照相机的参考点Rc，例如照相机的光学中心。像素矢量图中的每个像素是可唯一识别的，例如由像素的行和列坐标进行识别。像素矢量图还包括每个像素的方向矢量。在矩形XYZ坐标系的情况中，可以用带符号的XYZ格式来表示方向矢量。
如果照相机使用变焦镜头，则确定多个像素矢量图，或者确定单一像素矢量图，并对不同焦距设定进行修正或插值。
参考点和每个方向矢量的精度决定了用于三维模型制作的数码3D/360°照相机系统的精度。单个照相机的像素矢量图可以从照相机设计中推导出，或者通过校准过程确定。
在数码3D/360°照相机系统10中，整个数码3D/360°照相机系统10的像素矢量图包括每个单个数码照相机30的像素矢量图，以及确定每个单个数码照相机30相对于每一个其它照相机的位置的信息。要作到这一点的一种容易的方法是为数码3D/360°照相机系统10确定XYZ坐标系以及原点，并在描述每个照相机的像素矢量图时使用该坐标系。数码3D/360°照相机系统10的参考点称作系统参考点，其可以是照相机组件的物理中心、系统前部、单个数码照相机的参考点，或者3D空间中的任何其它点。
因为数码3D/360°照相机系统10用于制作精确的3D模型，因此必须知道每个数码照相机30的参考点之间的实际距离。参照图10，例如，如果，相对于数码3D/360°照相机系统10的参考点，数码照相机30a的参考点是(0”，7”，0”)，数码照相机30b的参考点是(3”，3”，0”)，那么可以看出从数码照相机30a到数码照相机30b的矢量是(3”，-4”，0”)，从数码照相机30a到数码照相机30b的距离是5英寸(13cm)。
由于已知数码3D/360°照相机系统10的内部尺寸和数码照相机30的精确几何形状，因此参考两个或多个数码照相机30可以确定物体的尺寸和距离。已知的内部尺寸和照相机几何形状的精度决定数码3D/360°照相机系统10可以达到的测量精度和制作模型的精度。
与数码3D/360°照相机系统10的像素矢量图一起，由数码照相机30记录的图像数据，可以用于通过确定系统参考点和图像数据中各目标点之间的距离来制作三维模型。该距离可以由两个或多个数码照相机30记录的图像数据的每一点来确定。参照图10，照相机30a和照相机30b的视场中示出旗帜F。再参照图11A和11B，可以看出，旗帜F出现在每个照相机的视场中不同的位置。图11A示出照相机30a的视场，图11B示出照相机30b的视场。可以看到，从每个照相机的一个像素或三维情况的一个像素矢量记录了旗杆的顶端，这是此例中的目标点。
图12中更清楚地示出，像素矢量V是照相机30a记录旗杆顶端的像素矢量，而在照相机30b中像素矢量W记录旗杆的顶端。旗杆的顶端由点C表示。每个像素矢量是方向矢量，定义从照相机参考点到旗杆顶端的点C的方向，但没有定义距离。距离矢量“a*V”定义了从照相机30a的参考点(点A)开始到点C结束的直线，其中“a”是标量。类似地，距离矢量“b*W”为照相机30b定义了从点B到点C的直线，其中“b”是标量。
期望知道C相对于系统参考点RS的位置。照相机参考点A和B的位置从它们的像素矢量图信息中已知。矢量U＝B-A表示从A到B的位移。由于V和W是线性无关的，因此叉积矢量Y＝V×W非零。此外，假定存在C，则三个矢量U＝B-A、V和W线性相关。C可定义如下(1)C＝A+aV＝B+bW其中a和b是标量。改写(1)，(2)aV＝U+bW分别与W和V做叉积，得到(3)a(V×W)＝(U×W)及(4)b(W×V)＝-(U×V)系数a和b唯一确定。使用点积可以确定(5)a＝((U×W)·(V×W))/((V×W)·(V×W))；及(6)b＝((U×V)·(V×W))/((V×W)·(V×W))再参考(1)，对C求解，(7)C＝A+((U×V)·(V×W))/((V×W)·(V×W))V点C，在本例中是旗杆顶端，现在可以精确定位在数码3D/360°照相机系统10的XYZ坐标系中。使用同样的数学分析，可以在三维坐标系中精确定位数码3D/360°照相机系统10的视场中的每一个点。
数码3D/360°照相机系统10的像素矢量图是描述系统中每个数码照相机30的几何形状的数据集合。像素矢量图数据以像素矢量图文件存储在大容量存储设备44上，连同其它有关描述数码3D/360°照相机系统10的附加数据。实际上，描述数码3D/360°照相机系统10的附加数据可包括描述数码3D/360°照相机系统10自身的序号、名称、模型类型或其它信息，以及描述数码3D/360°照相机系统10中的每个数码照相机30的序号、类型、镜头类型或其它信息。
在使用中，控制器60的功能为向数码照相机30发出指令以记录图像数据，然后取回图像数据并将图像数据存储到大容量存储设备50上。一旦图像数据存储到大容量存储设备50上，则可以通过外部通讯接口46将图像数据输出到外部计算机或图像处理系统中。
图7所示的流程图示出记录图像的过程。当外部通讯接口46接收到指令时或根据内部已编程的时间表，可以开始图像记录过程。一旦开始，控制器60向每个数码照相机30发出指令以设定正确的曝光参数，如块102所示。一旦已设定曝光参数，向数码照相机30同时发出指令以记录图像，如块104所示。要注意，尽可能地接近同时记录所有图像对图像数据的精确且无误差的三维模型制作是重要的。
理想地，使用数字控制线对每个数码照相机30同时发出数字控制信号。可选择地，可以利用指令和数据接口对每个数码照相机30单独发出“开拍(fire)”指令。如果单独向这些照相机发出指令，则较好的经验法则是在1/2曝光时间内对全部照相机发出指令。例如，如果使用1ms的曝光时间，则应在0.5ms内对全部照相机发出开拍指令。
一旦照相机已开拍，如块106所示，则取回并存储图像数据。来自每个照相机的每个图像被存储为单独的文件。该文件可包括嵌入的元数据以及图像数据。这些图像文件应当命名为，使得例如通过打印时间标记(time-stamp)来标识曝光，以及标识照相机。文件存储在大容量存储设备44上。如果不再拍摄更多图片，则在块108处做判断，然后传送图像数据以进行处理。可通过外部通讯接口46输出或根据外部处理系统的要求而得到图像数据，或者可以立即送出图片，如块110所示。如果要顺次拍摄额外的图像，则过程返回到块102以设定新的曝光或者返回到块104立即记录新图像。
图像可以单独记录或顺序记录。图像序列可用于三维动画或甚至是三维电影中。另外，可以在不同位置配合使用多个数码3D/360°照相机系统来采集更大场景或区域的更加全面的三维图像数据。
本发明的优选实施例提供了一种数码3D/360°照相机系统，其记录制作三维场景(包括全景360°三维场景)的精确模型所需的立体图像数据。该系统结合了设置成在多个立体视场中记录图像数据的多个照相机。通过对多个照相机同时操作，该系统消除了多图像立体照相机系统的时间误差。
应理解本发明并不局限于上述实施例，而是包括处于所附权利要求的范围内的任何以及全部实施例。
权利要求
1.一种数码3D/360°照相机系统，包括壳体；设置在所述壳体上的多个数码照相机，每个数码照相机具有一视场，该视场与至少一个其它数码照相机的视场重叠，以形成立体视场；以及控制器，其具有处理器、存储器、存储设备、时钟、通讯接口以及照相机接口，所述照相机接口与每个所述数码照相机进行通讯。
2.根据权利要求1所述的数码3D/360°照相机系统，其中，所述控制器还包括用于确定数码3D/360°照相机系统的位置的装置。
3.根据权利要求2所述的数码3D/360°照相机系统，其中，所述用于确定数码3D/360°照相机系统的位置的装置包括全球定位系统(GPS)接收器。
4.根据权利要求1所述的数码3D/360°照相机系统，其中，所述控制器还包括用于确定数码3D/360°照相机系统的取向的装置。
5.根据权利要求4所述的数码3D/360°照相机系统，其中，所述用于确定数码3D/360°照相机系统的取向的装置包括数字磁罗盘。
6.根据权利要求1所述的数码3D/360°照相机系统，其中，所述控制器设置在所述壳体内。
7.根据权利要求1所述的数码3D/360°照相机系统，其中，其还包括在所述处理器的指导下存储在所述存储设备中并在所述存储器中执行的计算机程序代码，该计算机程序包括用于控制所述数码照相机的方法。
8.根据权利要求7所述的数码3D/360°照相机系统，其中，用于控制所述数码照相机的所述方法包括在所述大容量存储设备中存储像素矢量图文件的方法；从所述大容量存储设备中取回所述像素矢量图文件的方法；以及使用所述外部通讯接口将所述像素矢量图文件输出到外部设备的方法。
9.根据权利要求8所述的数码3D/360°照相机系统，其中，用于控制所述数码照相机的所述方法还包括制作所述像素矢量图文件的方法。
10.根据权利要求8所述的数码3D/360°照相机系统，其中，用于控制所述数码照相机的所述方法还包括从外部信源下载所述像素矢量图文件的方法。
11.根据权利要求7所述的数码3D/360°照相机系统，其中，用于控制所述数码照相机的所述方法包括向所述数码照相机发出指令以记录图像的方法；以及从所述数码照相机读取图像数据并将所述图像数据存储在所述存储设备中的方法。
12.根据权利要求11所述的数码3D/360°照相机系统，其中，用于控制所述数码照相机的所述方法还包括向所述数码照相机发出指令以设定曝光参数的方法。
13.根据权利要求11所述的数码3D/360°照相机系统，其中，用于控制所述数码照相机的所述方法还包括在所述外部通讯接口输出所述图像数据的方法。
14.根据权利要求1所述的数码3D/360°照相机系统，其中，所述多个数码照相机包括布置为四个立体对的八个数码照相机，每个立体对观察360°全景场景的单独四分之一。
15.根据权利要求14所述的数码3D/360°照相机系统，其中，所述多个数码照相机还包括布置为两个附加立体对的四个附加数码照相机，其中一个附加立体对具有相对于由360°全景场景确定的平面向上的视场，另一个附加立体对具有相对于由360°全景场景确定的平面向下的视场。
16.根据权利要求1所述的数码3D/360°照相机系统，其中，所述多个数码照相机包括布置为八个立体对的十六个数码照相机，每个立体对观察360°场景的单独八分之一。
17.根据权利要求1所述的数码3D/360°照相机系统，其中，所述多个数码照相机布置成圆形。
18.根据权利要求1所述的数码3D/360°照相机系统，其中，所述多个数码照相机布置成球体。
19.一种使用数码3D/360°照相机系统制作三维图像模型的方法，该方法包括下列步骤使用数码3D/360°照相机系统记录具有目标点的数字图像数据，所述目标点记录在至少两个数码照相机的数字图像数据中；对每个目标点，从所述至少两个数码照相机中每一个数码照相机标识对应于该目标点的像素矢量；以及对每个目标点，使用来自所述至少两个数码照相机中每一个数码照相机的所述像素矢量来确定该目标点在坐标系中相对于系统参考点的位置。
全文摘要
数码3D/360°照相机系统(10)是一种全方向的立体视觉装置，用于记录可用于制作三维模型以展现3D图像、3D电影或3D动画的图像数据。该装置使用多个布置成视场重叠的数码照相机(30)，以记录覆盖整个360°场景的图像数据。通过对重叠视场内的图像数据进行三角测量，由一个或多个数码3D/360°照相机系统采集的数据可用于制作360°场景的3D模型。
文档编号H04N5/225GK1965578SQ200480019273
公开日2007年5月16日 申请日期2004年3月11日 优先权日2003年6月3日
发明者伦纳德·P·斯图尔特第三 申请人:伦纳德·P·斯图尔特第三