专利名称：一种三维电子眼的制作方法
技术领域：
本发明是一种三维电子眼，属于计算机领域。
背景技术：
目前的电子眼中并不能直接形成外界环境的三维立体图形，这样电子眼就不能知道外界环境中物体的三维形状、大小、远近等数值。
发明内容
解决的技术问题在本发明电子眼的计算机中能够直接形成外界环境中物体的三 维图形，这样电子眼就能够通过内部形成的外界物体图形，知道外界环境中物体的三维形状、大小、远近等数值。技术的解决方案本发明的电子眼由摄像头和计算机组成，我们知道不同颜色的物体反射的光线强弱不同，但不同颜色的平面反射到摄像头中的光线是均匀的，不同颜色相同形状的物体表面反射到摄像头中的光线强弱有相同的位置变化，这说明一个物体表面的形状与物体表面反射出的光线强弱的变化在位置上对应与物体的颜色和所在环境的光线强弱无关，通过电子眼上的摄像头在计算机中形成一个外界环境的二维平面图像，在计算机中我们制作一个数字三维空间xyz,在数字三维空间xy坐标上制作一个由小微粒图形构成的二维微粒平面，这个微粒平面上的每一个微粒都与二维平面图像中像素点在位置上对应，我们知道物体表面不同位置的倾斜度不同这样物体表面不同位置反射到电子眼的光线强弱就不同，我们反过来让物体图像上像素点光线强弱的变化来决定对应的小微粒在三维空间中的z距离，一副图像中像素点上的光线强弱就是亮度的强弱，一副图像上的每一个像素点都有一个亮度值，计算机可以从图像的下边向上通过像素点亮度数值之间相减算出图像在纵向上像素点之间光线强弱的变化值，再从图像的左边向右通过像素点亮度数值之间相减算出图像在横向上像素点之间光线强弱的变化值，变化值就是两个像素点之间的亮度值的差，当把一副图像转化成微粒图形，物体图像上像素点亮度值之间的差就转化成物体微粒图形上微粒之间在z方向上的距离差，小微粒有了 xyz坐标就离开微粒平面直接在数字三维空间中形成物体的三维微粒图形。本发明电子眼中的计算机通过二维图像上边的xy坐标来确定边在三维空间中的z坐标，图I是一个长方形边框abed在不同的两个距离上通过凸透镜形成的一大一小两个像，从图I中我们看到边框abed离凸透镜越远形成的像越小，边框abed离凸透镜越远dc边离X坐标轴也越远，这样我们就能够从边的xy坐标来确定边的z坐标，物体离凸透镜的距离和成像的大小成比例，距离增加几倍形成像的长度就变为原来的几分之一，从图2中我们看到ab边平行于X坐标轴，所以ab边上每一点到X坐标轴的I距离相等，这样ab边上每一点到xy坐标轴所在平面的z坐标相等，图2中cd边上每一点到y坐标轴的X距离相等，这样cd边上每一点到xy坐标轴所在平面的z坐标相等,如果单从X坐标轴来确定cd边因为C点比d点远离X坐标轴所以c点的z坐标也应该大于d点的z坐标,但是cd边平行于I坐标轴所以Cd边是一个竖直边，因此Cd边上每一点到xy坐标轴所在平面的z坐标相等，这说明一条边在三维数字空间xyz坐标上的z坐标是由X坐标和y坐标共同确定的，图2中角eab变小平面aefb与水平面的倾斜度就变小，边ef越远就越短，计算机中有了平面aefb的倾斜角度就可以计算出平面aefb在三维空间中的位置，实际在三维空间中只要确定了 ae边的空间位置由于边的连接平面aefb的空间微粒图形就会自动形成，在数字三维空间中计算机还原出一副图像中的某些物体图形，图像中的其它物体图形由于整体连接作用也会在三维数字空间中自动形成，图3是ab、ef两条边，我们看到ab是竖直的边ef是倾斜的边，如果ab边相对于凸透镜的方向前后倾斜那么形成的图像边也是竖直的，有时不能区分是斜边形成的图像还是直边形成的图像，因此边之间的连接将决定边的实际位置，从图4我们看到将图3中的ab、ef两条边连接在一起形成一个向前延伸的平面,这时ab边就变成向前延伸的边。通过电子眼形成的各种物体图像上存在着像素点亮度值之间的差和物体图像边 缘的X、I坐标值，因此计算机就能够计算出二维物体图像在三维空间中的三维物体图形坐标，这样外界环境中的各种物体图像进入本发明的电子眼就在电子眼的数字三维空间中直接形成外界各种物体的三维物体微粒图形。
四
附图中图I到图4是对物体图像边的二维位置和与之对应的三维空间中的物体图形边的三维空间位置之间的转化关系进行的说明，图5到图8是对物体图像上像素点光线强弱变化的数值差和与之对应的三维空间中的物体图形的形状之间的转化关系进行的说明。
五具体实施例方式本发明的电子眼由摄像头和计算机组成，我们知道不同颜色的物体反射的光线强弱不同，但不同颜色的平面反射到摄像头中的光线是均匀的，不同颜色相同形状的物体表面反射到摄像头中的光线强弱有相同的位置变化，这说明一个物体表面的形状与物体表面反射出的光线强弱的变化在位置上对应与物体的颜色和所在环境的光线强弱无关，通过电子眼上的摄像头在计算机中形成一个外界环境的二维平面图像，在计算机中我们制作一个数字三维空间xyz,在数字三维空间xy坐标上制作一个由小微粒图形构成的二维微粒平面，这个微粒平面上的每一个微粒都与二维平面图像中像素点在位置上对应，我们知道物体表面不同位置的倾斜度不同这样物体表面不同位置反射到电子眼的光线强弱就不同，我们反过来让物体图像上像素点光线强弱的变化来决定对应的小微粒在三维空间中的z距离，一副图像中像素点上的光线强弱就是亮度的强弱，一副图像上的每一个像素点都有一个亮度值，计算机可以从图像的下边向上通过像素点亮度数值之间相减算出图像在纵向上像素点之间光线强弱的变化值，再从图像的左边向右通过像素点亮度数值之间相减算出图像在横向上像素点之间光线强弱的变化值，变化值就是两个像素点之间的亮度值的差，当把一副图像转化成微粒图形，物体图像上像素点亮度值之间的差就转化成物体微粒图形上微粒之间在z方向上的距离差，小微粒有了 xyz坐标就离开微粒平面直接在数字三维空间中形成物体的三维微粒图形，图5是一个鼻子的图像，图6是图5中鼻子图像上方框部分的像素点的亮度值，图7是从图6中图像的下边向上通过像素点亮度数值之间相减算出图像在纵向上的像素点光线强弱变化的数值差，图8是从图6中图像的左边向右通过像素点亮度数值之间相减算出图像在横向上的像素点光线强弱变化的数值差，形成的三维物体微粒图形的纵向形状由物体图像下边向上的像素点光线强弱变化的数值差来确定，形成的三维物体微粒图形的横向形状由物体图像左边向右的像素点光线强弱变化的数值差来确定，这里选择了图像的下边和左边作为计算数值差的起始边，我们也可以选择图像的上边和右边。本发明电子眼中的计算机通过二维图像上边的xy坐标来确定边在三维空间中的z坐标，图I是一个长方形边框abed在不同的两个距离上通过凸透镜形成的一大一小两个像，从图I中我们看到边框abed离凸透镜越远形成的像越小，边框abed离凸透镜越远dc边离X坐标轴也越远，这样我们就能够从边的xy坐标来确定边的z坐标，物体离凸透镜的距离和成像的大小成比例，距离增加几倍形成像的长度就变为原来的几分之一，从图2中我们看到ab边平行于X坐标轴，所以ab边上每一点到X坐标轴的I距离相等，这样ab边上每一点到xy坐标轴所在平面的z坐标相等，图2中cd边上每一点到y坐标轴的X距离 相等，这样cd边上每一点到xy坐标轴所在平面的z坐标相等,如果单从X坐标轴来确定cd边因为c点比d点远离X坐标轴所以c点的z坐标也应该大于d点的z坐标,但是cd边平行于I坐标轴所以Cd边是一个竖直边，因此Cd边上每一点到xy坐标轴所在平面的z坐标相等，这说明一条边在三维数字空间xyz坐标上的z坐标是由X坐标和y坐标共同确定的，图2中角eab变小平面aefb与水平面的倾斜度就变小，边ef越远就越短，计算机中有了平面aefb的倾斜角度就可以计算出平面aefb在三维空间中的位置，实际在三维空间中只要确定了 ae边的空间位置由于边的连接平面aefb的空间微粒图形就会自动形成，在数字三维空间中计算机还原出一副图像中的某些物体图形，图像中的其它物体图形由于整体连接作用也会在三维数字空间中自动形成，图3是ab、ef两条边，我们看到ab是竖直的边ef是倾斜的边，如果ab边相对于凸透镜的方向前后倾斜那么形成的图像边也是竖直的，有时不能区分是斜边形成的图像还是直边形成的图像，因此边之间的连接将决定边的实际位置，从图4我们看到将图3中的ab、ef两条边连接在一起形成一个向前延伸的平面,这时ab边就变成向前延伸的边。通过电子眼形成的各种物体图像上存在着像素点亮度值之间的差和物体图像边缘的X、I坐标值，因此计算机就能够计算出二维物体图像在三维空间中的三维物体图形坐标，这样外界环境中的各种物体图像进入本发明的电子眼就在电子眼的数字三维空间中直接形成外界各种物体的三维物体微粒图形。本发明电子眼中的小微粒是在电子眼的计算机中制作的，这样计算机就知道每一个小微粒在三维数字空间中的任何位置，当外界的物体图像转化成小微粒构成的三维物体图形后计算机就可以知道其中的三维物体图形的大小、形状、位置、位置变化等等，这样本发明的电子眼就能够通过其中形成的外界物体图形知道外界物体的大小、形状、位置和每一时刻的位置变化等等。我们需要在电子眼的计算机中存储各种物体的形状特征对形成的三维物体微粒图形不完整部分自动填充，有些物质是透明的如水这样我们就需要事先在计算机中制作构成水的透明微粒，如进入电子眼的是水中的一个物体的图像，这时水面反射出光的特征和水中物体反射出光的特征共同存在于一个图像中，我们知道如果水不是透明的那么就不会有水中物体的图像，因此这时计算机将选择出构成水的透明微粒和构成物体图形的微粒分别形成水和水中物体的三维微粒图形，我们要在本发明的电子眼的计算机中制作各种颜色和构成各种不同物体图形的微粒，这样本发明的电子眼中就能够形成外界各种颜色和特征的物体微粒图形。本发明是在一只电子眼中形成外界环境的三维图形，如果要想形成更加准确的三维环境图形就需要两只这样的电子眼共同作用，因为数字可以无限大所以计算机三维数字空间可以无限大，这样本发明的电子眼中形成的三维环境图形可以任意比例进行缩放，在本发明电子眼的计算机中制作一个电子眼的自身图形，在环境中物体与电子眼有距离的变化和大小的比值，当电子眼计算机中有了自身图形在电子眼中就有环境中物体在电子眼中形成的三维物体图形与电子眼自身图形的距离变化和大小的比值，这样电子眼的计 算机中就能够知道看到的外界物体的大小和远近，电子眼自身图形起到坐标O点和标尺的作用。
权利要求
1.一种三维电子眼其特征在于本发明的电子眼由摄像头和计算机组成，我们知道不同颜色的物体反射的光线强弱不同，但不同颜色的平面反射到摄像头中的光线是均匀的，不同颜色相同形状的物体表面反射到摄像头中的光线强弱有相同的位置变化，这说明一个物体表面的形状与物体表面反射出的光线强弱的变化在位置上对应与物体的颜色和所在环境的光线强弱无关，通过电子眼上的摄像头在计算机中形成一个外界环境的二维平面图像，在计算机中我们制作一个数字三维空间xyz，在数字三维空间Xy坐标上制作一个由小微粒图形构成的二维微粒平面，这个微粒平面上的每一个微粒都与二维平面图像中像素点在位置上对应，我们知道物体表面不同位置的倾斜度不同这样物体表面不同位置反射到电子眼的光线强弱就不同，我们反过来让物体图像上像素点光线强弱的变化来决定对应的小微粒在三维空间中的z距离，一副图像中像素点上的光线强弱就是亮度的强弱，一副图像上的每一个像素点都有一个亮度值，计算机可以从图像的下边向上通过像素点亮度数值之间相减算出图像在纵向上像素点之间光线强弱的变化值，再从图像的左边向右通过像素点亮度数值之间相减算出图像在横向上像素点之间光线强弱的变化值，变化值就是两个像素点之间的亮度值的差，当把一副图像转化成微粒图形，物体图像上像素点亮度值之间的差就转化成物体微粒图形上微粒之间在z方向上的距离差，小微粒有了 xyz坐标就离开微粒平面直接在数字三维空间中形成物体的三维微粒图形。
2.—种三维电子眼其特征在于本发明电子眼中的计算机通过二维图像上边的xy坐标来确定边在三维空间中的z坐标，图I是一个长方形边框abed在不同的两个距离上通过凸透镜形成的一大一小两个像，从图I中我们看到边框abed离凸透镜越远形成的像越小，边框abed离凸透镜越远dc边离X坐标轴也越远，这样我们就能够从边的xy坐标来确定边的z坐标，物体离凸透镜的距离和成像的大小成比例，距离增加几倍形成像的长度就变为原来的几分之一，从图2中我们看到ab边平行于X坐标轴，所以ab边上每一点到X坐标轴的y距离相等，这样ab边上每一点到xy坐标轴所在平面的z坐标相等，图2中Cd边上每一点到I坐标轴的X距离相等，这样Cd边上每一点到xy坐标轴所在平面的z坐标相等，如果单从X坐标轴来确定Cd边因为c点比d点远离X坐标轴所以c点的z坐标也应该大于d点的z坐标,但是cd边平行于γ坐标轴所以cd边是一个竖直边，因此cd边上每一点到xy坐标轴所在平面的z坐标相等,这说明一条边在三维数字空间xyz坐标上的z坐标是由X坐标和γ坐标共同确定的，图2中角eab变小平面aefb与水平面的倾斜度就变小,边ef越远就越短，计算机中有了平面aefb的倾斜角度就可以计算出平面aefb在三维空间中的位置，实际在三维空间中只要确定了 ae边的空间位置由于边的连接平面aefb的空间微粒图形就会自动形成，在数字三维空间中计算机还原出一副图像中的某些物体图形，图像中的其它物体图形由于整体连接作用也会在三维数字空间中自动形成，图3是ab、ef两条边，我们看到ab是竖直的边ef是倾斜的边，如果ab边相对于凸透镜的方向前后倾斜那么形成的图像边也是竖直的，有时不能区分是斜边形成的图像还是直边形成的图像，因此边之间的连接将决定边的实际位置，从图4我们看到将图3中的ab、ef两条边连接在一起形成一个向前延伸的平面，这时ab边就变成向前延伸的边。
全文摘要
本发明涉及一种三维电子眼属于计算机领域，其特点是本发明的电子眼由摄像头和计算机组成，通过电子眼上的摄像头在计算机中形成外界环境的二维平面图像，在计算机中我们制作数字三维空间xyz，在数字三维空间xy坐标上制作一个由小微粒图形构成的二维微粒平面，这个微粒平面上的每一个小微粒都与二维平面图像中像素点在位置上对应，像素点上光线强弱的变化值就是两个像素点之间的亮度值的差，当把一副物体图像转化成物体微粒图形，物体图像上像素点亮度值之间的差就转化成物体微粒图形上微粒之间在z方向上的距离差，小微粒有了xyz坐标就离开微粒平面直接在数字三维空间中形成物体的三维微粒图形。
文档编号H04N5/225GK102831640SQ20121026837
公开日2012年12月19日 申请日期2012年7月21日 优先权日2012年7月21日
发明者韩晓刚 申请人:韩晓刚