一种基于多视角图像视频序列的三维动态场景采集与处理系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及文物数字化保护、图像视频采集以及三维处理领域，尤其涉及一种基于多视角图像视频序列的三维动态场景采集与处理系统。
【背景技术】
[0002]文物，美学、艺术、科学价值巨大，是一个国家和民族历史文化成就的重要标志。不仅对于研究人类文明的演进具有重要意义，而且对于展现世界文化的多样性具有独特作用，它们是人类的共同财富。文物保护的重要意义不言而喻。而且文物未开采之前一般处于稳定的状态，一旦开采挖掘出来往往受损非常严重。因此文物的保护和修复刻不容缓。为了便于文物的修复研究和文物遗迹所承载的信息真实长久地传播，需要将文物进行图像视频数据的采集，存储和传输。
[0003]然而目前国内针对室内考古挖掘并没有这样一种平台，要求可以达到不间断、无干扰的记录室内考古发掘全过程的遗址现场空间信息和人员操作信息的目标，而且还要满足多尺度考古发掘信息全方位记录与再现的需求。
[0004]室内考古过程的视频信息记录并不是简单的录像，而是要求可以实现从多个不同角度记录下考古发掘过程中的精细视频信息，然后形成完备的动态过程回放。
[0005]考古过程中的照明对于文物的保护也是至关重要的。现存的简单的光照控制并不能达到保护以及信息采集的要求，还需支持对考古发掘区域进行均匀照明，实现手术灯的无影效果，并避免灯光系统产生有害的紫外线辐射。
[0006]考古过程的三维信息记录要求可以处理任意时刻考古发掘现场的彩色三维空间信息，要求处理结果可量测、可保证精度、无明显死角。
[0007]考古过程的照片信息记录也并不是简单的拍几张照片，而是要求可以支持从重要视角进行不间断定时拍照记录高分辨率图像信息，用于支持重要考古遗迹信息的回溯调查研究。
【发明内容】
[0008]针对现有技术的不足，本发明的提供了一种基于多视角图像视频序列的三维动态场景采集与处理系统。
[0009]本发明的基于多视角图像视频序列的三维动态场景采集与处理系统，包括机械支撑结构、采集系统和控制处理系统，其中:
[0010]采集系统包括安设于与所述机械支撑结构上的摄像子系统和灯光子系统；
[0011]控制处理系统用于控制摄像子系统和灯光子系统工作，还用于接收所述采集系统采集到的数据，并对接收到的数据进行数据存储、管理及展示。
[0012]所述摄像子系统包括多个摄像机，所有摄像机分布于所述机械支撑结构上。
[0013]所述的摄像系统可以支持的分辨率很广(支持的图像分辨率介于780*582到5616*3744之间)，摄像头数量规模庞大，所有摄像头都均匀地分布在机械支撑结构的表面。，通常，所述摄像子系统包括32?48个摄像机。实际应用时，摄像机的数量可根据实际应用场景的大小调整。
[0014]所述灯光子系统包括多个LED灯，所有LED灯分布于所述机械支撑结构上。
[0015]所述的灯光系统是一种变光照系统，可以产生5?7种不同的环境光，形成一个动态广场。所述的灯光系统的灯头(本发明中采用LED灯)数量庞大，所有灯头都均匀地分布在机械支撑结构系统的表面。通常，所述灯光子系统包括LED灯150?200个LED灯。实际应用时，LED灯的数量可根据实际应用场景的大小调整。
[0016]所述控制处理系统包括具有若干台计算机的机群和将采集系统采集到的数据同步传输至机群的同步控制器。
[0017]本发明中机群包括若干台高性能的PC机，其中2?3台配置了图像采集卡的PC机。
[0018]本发明中控制处理系统包括多个子系统:数据接收子系统、数据存储与管理子系统、三维处理子系统以及展示子系统，其中:
[0019]数据接收子系统能够实时记录图像信息，能够采集不同分辨率的图像、视频而且当图像达到服务器端可以实现基本同步接收；
[0020]数据存储于管理子系统支持大容量存储空间及数据压缩，拥有完善的数据备份机制(技术机制和运行机制)而且支持不同数据类型存储，可以实现快速数据检索速度；
[0021]展示子系统支持主流的三维模型格式，可以实现支持互动操作的高真实感展示的效果。
[0022]三维处理子系统可以满足不同用户的不同需求，支持主流的三维静态建模算法以及主流的三维动态场景建模算法。
[0023]本发明中机群系统是基于星型网络结构硬件同步方式的，各电脑终端之间不需要互连，而且传输速率高达12Mbps以上。
[0024]作为优选，所述机械支撑结构包括穹顶形的网状钢架，以及支撑在网状钢架底部的钢柱，即形成一种穹窿型的钢架支撑结构。
[0025]所述网状钢架沿竖直方向连续分层，每层包括若干个网格。网状钢架为球冠状，其所在球面的半径为网状钢架高度的3?5倍。
[0026]机械支撑结构的大小根据实际应用场景设定，总高度为8?12米(即穹顶最高点到水平面的距离)，其中，网状钢架沿竖直方向在水平面上的投影半径为其高度的3?5倍，通常其半径通常为5?7米。
[0027]作为优选，所述网格为三角形。由于网状钢架为球冠状，因此，网格实际上为类三角形，其中有一条边为弧形。
[0028]摄像系统中的摄像机和灯光系统中的LED灯均匀地分布在穹窿型网状钢架构的表面上，且摄像机和LED灯能够在机群子系统的控制下沿穹隆网状形表面准确地调整摄像头位置和灯头位置。
[0029]本发明的基于多视角图像视频序列的三维动态场景采集与处理系统是国内第一个、也是唯一一个考古发掘过程全方位信息记录环境，可实现考古发掘过程的全息记录与重现；并可支持考古发掘过程信息记录多种关键技术的研究，能够实现:
[0030]对考古过程的视频信息记录:从多个不同角度记录下考古发掘过程中的精细视频信息，可形成完备的动态过程回放。
[0031]对考古过程的照片信息记录:支持从重要视角进行不间断定时拍照记录高分辨率图像信息，用于支持重要考古遗迹信息的回溯调查研究。
[0032]对考古过程的三维信息记录:可以处理任意时刻考古发掘现场的彩色三维空间信息，要求处理结果可量测、可保证精度、无明显死角。
[0033]考古过程中的均匀无影无害照明:需支持对考古发掘区域进行均匀照明，实现手术灯的无影效果，并避免灯光系统产生有害的紫外线辐射。
【具体实