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CN106998459A - 一种连续变焦技术的单摄像头立体图像生成方法 - Google Patents

一种连续变焦技术的单摄像头立体图像生成方法 Download PDF

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丰明奎
张素娟
冯惠粉
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Abstract

本发明公开了一种连续变焦技术的单摄像头立体图像生成方法，采用可连续变焦的单摄像头对某一场景不同平面景深的物体连续拍摄，首先由焦距控制模块预置的焦距信息控制摄像头拍摄一系列不同焦距对应的图像，由图像存储模块存储拍摄图像，用图像清晰度检测算法对各图像进行检测，检测后采用自适应阈值法将各获取图像中的清晰部分分割出来，一方面采用立体融合算法将分割获得的清晰部分重新融合成一张新的全景图，另一方面根据分割获得的每个清晰部分对应的焦距由高斯成像公式获得图像的深度信息。本发明具有很高的实用性，不仅避免了单摄像头移动获取立体图像的抖动现象，而且避免了双目或多目摄像头获取立体图像带来的一些技术问题。

Description

一种连续变焦技术的单摄像头立体图像生成方法
技术领域
本发明属于立体图像生成方法技术领域，具体涉及一种连续变焦技术的单摄像头立体图像生成方法。
背景技术
传统上，单摄像头采集的视频图像是平面的2D图像，这种不具有深度信息的平面图像所含信息量较少，已经不能满足人们实际生活应用中的需求，于是立体图像应运而生，而立体图像信息包括全景图信息和深度图信息。随着3D技术和设备制造水平的逐渐发展，目前可以通过两种方法获得立体图像信息，一种是基于双目摄像头或摄像头阵列来实现3D视频的拍摄方法，但是由于设备参数的差异和标定的难度，以及摄像头之间光图、焦距和亮度等存在不一致性，拍出的画面容易使人眼产生不舒服感，且这种方法的监控或嵌入式设备价格比较昂贵，后期处理复杂，性价比较低，不适合普通人群；另一种是基于单摄像头移动拍摄获取3D视频的方法，由于拍摄过程存在抖动等现象使得获取图像质量不高，且获取时间较长，因此如何高质量、低代价的获取立体图像需要进一步研究。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种能够自动生成、生成方法简单、具有普遍适用性且生成的3D视图清晰度较高的连续变焦技术的单摄像头立体图像生成方法。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案：
一种连续变焦技术的单摄像头立体图像生成方法，其特征在于包括焦距控制模块、可变焦单摄像头模块、图像存储模块、图像清晰度检测模块、分割算法模块、图像融合模块和深度图生成模块，所述可变焦单摄像头模块分别与焦距控制模块和图像存储模块电性连接，该可变焦单摄像头模块通过获得焦距控制模块的预置信息连续变焦拍摄同一场景下一系列不同焦距对应的图像，其中在非目标区域范围内设置5-32个物距对应的焦距，在目标区域范围内设置40-192个物距对应的焦距；所述焦距控制模块另一端与深度图生成模块电性连接，该焦距控制模块用于预置焦距信息并控制单摄像头进行拍摄；所述图像存储模块引出数据线与图像清晰度检测模块相连，该图像存储模块用于存储单摄像头拍摄获得的图像；所述图像清晰度检测模块与分割算法模块电性连接，该图像清晰度检测模块用于检测图像存储模块中存储的各图像；所述分割算法模块引出数据线分别与图像融合模块和深度图生成模块相连，该分割算法模块用于将检测得到的各图象清晰部分分割出来，图像融合模块用于将各分割获得的清晰部分融合为一张全景图，深度图生成模块根据分割获得每个图像对应的焦距由高斯成像公式得到图像深度信息然后生成深度图，获得全景图和深度图后就相当于获得了立体图像信息的采集，后期通过使用立体图像显示系统对所获取的立体图像信息实现立体图像显示。
一种连续变焦技术的单摄像头立体图像生成方法，其特征在于具体过程为：采用可连续变焦的单摄像头对某一场景不同平面景深的物体连续拍摄图像，首先由焦距控制模块预置的焦距信息控制摄像头拍摄一系列不同焦距对应的图像，由图像存储模块存储单摄像头拍摄的图像，然后用图像清晰度检测算法对各图像进行检测，检测后采用自适应阈值法将各获取图像中的清晰部分分割出来，一方面采用立体融合算法将分割获得的清晰部分重新融合成一张新的全景图，另一方面根据分割获得的每个清晰部分对应的焦距由高斯成像公式获得图像的深度信息，这样就获取立体图像信息的采集，最后通过使用立体图像显示系统对所获取的立体图像信息实现立体图像显示。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：一种连续变焦技术的单摄像头立体图像生成方法实现了由2D模型视图到3D模型视图的自动生成，生成方法简单，具有普遍使用性且生成的3D视图清晰度较高，可将该方法嵌入便携式设备中形成一款APP应用软件与便携式移动设备的单摄像头联合应用，具有很高的实用性，不仅避免了单摄像头移动获取立体图像的抖动现象，而且避免了双目或多目摄像头获取立体图像带来的一些技术问题，很大程度上减少了此类设备的经济开销，同时也给人们的使用带来了便利。
附图说明
图1是本发明的工作原理图；
图2是本发明的工作流程图。
具体实施方式
结合附图详细描述本发明的具体内容。如图1所示，一种连续变焦技术的单摄像头立体图像生成方法，包括焦距控制模块、可变焦单摄像头模块、图像存储模块、图像清晰度检测模块、分割算法模块、图像融合模块和深度图生成模块，所述可变焦单摄像头模块分别与焦距控制模块和图像存储模块电性连接，该可变焦单摄像头模块通过获得焦距控制模块的预置信息连续变焦拍摄同一场景下一系列不同焦距对应的图像，其中在非目标区域范围内设置5-32个物距对应的焦距，在目标区域范围内设置40-192个物距对应的焦距；所述焦距控制模块另一端与深度图生成模块电性连接，该焦距控制模块用于预置焦距信息并控制单摄像头进行拍摄；所述图像存储模块引出数据线与图像清晰度检测模块相连，该图像存储模块用于存储单摄像头拍摄获得的图像；所述图像清晰度检测模块与分割算法模块电性连接，该图像清晰度检测模块用于检测图像存储模块中存储的各图像；所述分割算法模块引出数据线分别与图像融合模块和深度图生成模块相连，该分割算法模块用于将检测得到的各图象清晰部分分割出来，图像融合模块用于将各分割获得的清晰部分融合为一张全景图，深度图生成模块根据分割获得每个图像对应的焦距由高斯成像公式得到图像深度信息然后生成深度图，获得全景图和深度图后就相当于获得了立体图像信息的采集，后期通过使用柱镜光栅显示器对所获取的立体图像信息实现立体图像显示。
本发明工作原理和过程：
高斯成像公式：
其中u为物距，v为像距，f为焦距，使用可连续变焦的单摄像头采集图像，当物距改变时，可以不改变像距仍能获得清晰的图像，在本发明中通过预置焦距信息控制摄像头连续调节焦距f来拍摄场景中不同景深的图像，由于像距v一定，由成像公式可知物距与焦距有一定的映射关系，从而可以通过调节焦距f来对应唯一物距v获得图像的深度信息。
摄像头获取不同焦距下的图像后，由图像存储模块存储拍摄获得的图像，然后根据图像清晰度检测算法对各图像进行检测，采用自适应阈值法将各获取图像中的清晰部分分割出来，一方面采用立体融合算法将分割获得的清晰部分重新融合成一张新的全景图，另一方面根据分割获得的每个清晰部分对应的焦距由高斯成像公式获得图像的深度信息，这样就获得了立体图像信息的采集，将该连续变焦技术的单摄像头立体图像生成方法嵌入手机或其它便携式移动设备中形成一款APP软件与便携式移动设备的单摄像头联合应用，当设备应用在监控领域时，开启该设备，此设备通过连续变焦对监控场景拍摄不同景深的图像，获得图像后通过该方法的一系列处理可获取立体图像信息的采集，然后可以通过手机或其它设备使用不同技术将立体信息显示出来，从而可对监控区域形成立体图像监控，相比现有图像监控技术将会获得更多的有用信息。
以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。

Claims (2)

1.一种连续变焦技术的单摄像头立体图像生成方法，其特征在于包括焦距控制模块、可变焦单摄像头模块、图像存储模块、图像清晰度检测模块、分割算法模块、图像融合模块和深度图生成模块，所述可变焦单摄像头模块分别与焦距控制模块和图像存储模块电性连接，该可变焦单摄像头模块通过获得焦距控制模块的预置信息连续变焦拍摄同一场景下一系列不同焦距对应的图像，其中在非目标区域范围内设置5-32个物距对应的焦距，在目标区域范围内设置40-192个物距对应的焦距；所述焦距控制模块另一端与深度图生成模块电性连接，该焦距控制模块用于预置焦距信息并控制单摄像头进行拍摄；所述图像存储模块引出数据线与图像清晰度检测模块相连，该图像存储模块用于存储单摄像头拍摄获得的图像；所述图像清晰度检测模块与分割算法模块电性连接，该图像清晰度检测模块用于检测图像存储模块中存储的各图像；所述分割算法模块引出数据线分别与图像融合模块和深度图生成模块相连，该分割算法模块用于将检测得到的各图象清晰部分分割出来，图像融合模块用于将各分割获得的清晰部分融合为一张全景图，深度图生成模块根据分割获得每个图像对应的焦距由高斯成像公式得到图像深度信息然后生成深度图，获得全景图和深度图后就相当于获得了立体图像信息的采集，后期通过使用立体图像显示系统对所获取的立体图像信息实现立体图像显示。
2.根据权利要求1所述的连续变焦技术的单摄像头立体图像生成方法，其特征在于具体过程为：采用可连续变焦的单摄像头对某一场景不同平面景深的物体连续拍摄图像，首先由焦距控制模块预置的焦距信息控制摄像头拍摄一系列不同焦距对应的图像，由图像存储模块存储单摄像头拍摄的图像，然后用图像清晰度检测算法对各图像进行检测，检测后采用自适应阈值法将各获取图像中的清晰部分分割出来，一方面采用立体融合算法将分割获得的清晰部分重新融合成一张新的全景图，另一方面根据分割获得的每个清晰部分对应的焦距由高斯成像公式获得图像的深度信息，这样就获取立体图像信息的采集，最后通过使用立体图像显示系统对所获取的立体图像信息实现立体图像显示。
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