自由视点图像的获取系统与方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像拍摄与合成技术，尤其涉及获取自由视点图像的方法与系统。
【背景技术】
[0002]自相机问世以来，随着技术的飞速发展，从黑白照片到彩色照片、从冲洗胶卷到数码照片，平面成像技术已经非常先进。然而，自始至终这些技术以及应用都没有脱离“平面”成像的限制，人们依然无法看到一个立体的、全方位的影像。于是，如何让物品的各个角度都能被展现出来，成为研宄的目标。
[0003]在传统的网页物品展示中，通常拍摄物品一系列角度的图片供用户观看，而用户无法选择观看的角度，这种方法无法满足不同用户观看不同角度的需求，无法将物品的各个角度全面的展示出来，用户也无法全面了解物品的整体信息，从而对用户认知了解物品有一定的阻碍。在改进的一些方案中，大多拍摄物品的多张图片，连续播放，制成3D动画。例如，由相机环绕物品进行各个角度的拍摄，或者拍摄角度不变而物品进行转动，从而拍摄到物品的多个角度的图片并合成为3D动画，进行展示。但是现有的方案所获取的都是水平360度环视视点，用户仅能水平方向转动并观察物品。用户可以观看的角度有限，而且这种方法仍然是在平面采集的图片基础上的过渡，相邻帧图片之间的夹角过大，使得视点旋转时的跳动现象较严重，从而影响了观看体验。还有一些方法通过建立物体三维模型，来实现对物体的多角度多视点的展示，但这样的方法要求事先建立物体的三维模型，算法复杂、成本高，而且对软硬件资源都有很高的要求。
【发明内容】
[0004]因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种自由视点图像的获取方法与系统。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0006]一方面，本发明提供了一种自由视点图像的获取系统，所述系统包括:
[0007]数字转盘，用于放置待拍摄的物品；
[0008]轨道以及安装在轨道上的多个图像采集设备；
[0009]控制器，用于控制所述多个图像采集设备和数字转盘来完成对所述物品的图像采集;
[0010]其中，在轨道上安装的多个图像采集设备沿弧线方向排列，并且所有图像采集设备的视点射线保持在同一竖直平面内；处于该弧线方向一端的图像采集设备与所述数字转盘的中心对齐，处于该弧线方向另一端的图像采集设备与所述数字转盘的上表面对齐。
[0011]上述系统中，所述轨道可以为弧形轨道。
[0012]上述系统中，所述轨道可包括一条水平轨道和一条垂直轨道，所述水平轨道在所述垂直轨道的上方，并与所述垂直轨道相交成直角。
[0013]上述系统中，安装在所述水平轨道和垂直轨道的所述多个图像采集设备可沿与所述直角相切的弧线方向排列。
[0014]上述系统中，所述图像采集设备可以为相机，所示系统还包括快门集线器，快门集线器与各个相机之间分别通过快门信号线和USB数据线连接，快门集线器通过USB数据线连接到控制器，其中快门信号线用于传递触发相机快门的快门信号，USB数据线用于传输采集的图像数据。
[0015]上述系统中，还可包括图像合成器，用于根据所采集的图像合成所述物品的三维图像。
[0016]又一方面，本发明提供了一种采用上述系统获取自由视点图像的方法，所述方法包括:
[0017]步骤1，根据待拍摄的物品的大小调整轨道并安装图像采集设备；
[0018]步骤2，将所述物品放置在数字转盘上；
[0019]步骤3，由控制器指示数字转盘转动设定的角度以及响应于数字转盘停止转动来指示图像采集设备对所述物品进行拍摄，直到所述数字转盘转动360度为止。
[0020]上述方法中，还可包括由图像合成器基于所述图像采集设备拍摄的图像合成所述物品的三维图像。
[0021]上述方法中，在步骤I之前还可包括对图像采集设备进行标定的步骤。
[0022]上述方法中，所述标定步骤可包括
[0023]I)在拍摄物品之前将棋盘格放置在数字转盘上，触发各个图像采集设备采集棋盘格图像；
[0024]2)对于各个图像采集设备:
[0025]2-a)从该图像采集设备所采集的图像中识别棋盘格；
[0026]2-b)确定该图像采集设备与设定的参考图像采集设备所采集的图像中棋盘格的位置误差和尺寸误差，所述位置误差为相比较的两个图像中棋盘格的各相应角点横坐标差值的加权平均值与纵坐标差值的加权平均值，其中以棋盘格中心角点位置为坐标系的原点，所述尺寸误差为相比较的两个图像中棋盘格中各横线长度的加权平均值之间的比例；
[0027]2-c)确定该图像采集设备所采集的图像中棋盘格的旋转误差，所述旋转误差为图像中棋盘格角点阵列所连横线或纵线与水平方向或垂直方向之间的夹角。
[0028]上述方法中，还可包括对所采集的图像进行校正的步骤。
[0029]上述方法中，所述校正步骤可包括根据每个图像采集设备的位置误差、尺寸误差和旋转误差，以该图像采集设备采集的棋盘格中心角点对应的位置为坐标系原点，对该图像采集设备所采集的物品图像进行校正，所述校正步骤执行下列步骤使得各个图像采集设备所采集的物品图像中物品大致处于相同位置并具有相同的尺寸:
[0030]I)根据位置误差对采集的物品图像进行平移；
[0031]2)根据尺寸误差对采集的物品图像进行缩放；
[0032]3)根据旋转误差对采集的物品图像进行旋转。
[0033]上述方法中，还可包括:
[0034]对于每个图像采集设备，获取其所采集的相邻图像之间的特征匹配点和三角网格信息并进行存储；以及在合成图像时如果相邻图像之间存在特征匹配点和三角网格信息，则进行插值，生成这两个相邻图像之间的过渡帧。
[0035]与现有技术相比，本发明的优点在于:
[0036]在不建立物体三维模型的情况下，快速建立物品的自由视点图像，使得用户不仅能够水平旋转物品，也能够垂直旋转。通过该方法用户可以在水平、垂直二个维度上的任意视点观察物品。另外，该方法简单易实现且成本低。
【附图说明】
[0037]以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中:
[0038]图1为根据本发明一个实施例的自由视点图像获取系统的示意图；
[0039]图2为根据本发明又一个实施例的轨道与图像采集设备示意图；
[0040]图3为根据本发明一个实施例的自由视点图像获取系统的逻辑框图；
[0041]图4为根据本发明又一个实施例的自由视点图像的获取系统的框图；
[0042]图5为根据本发明一个实施例的自由视点图像获取系统的控制线路图。
【具体实施方式】
[0043]为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0044]在本发明的一个实施例中，提供了一种自由视点图像获取系统，该系统主要包括数字转盘、轨道、安装在轨道上的图像采集设备和控制器。其中数字转盘用于放置被拍摄的物品