CN110381306A - 一种球形三维全景成像*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种球形三维全景成像***，属于电子设备应用技术，其包括：球体；至少三个的镜头组，镜头组等距均匀分布于球体的表面，每一镜头组均具有实焦点和成像面，每一镜头组的实焦点均汇集于球体的球心处，镜头组采集其所负责的区域内的场景；至少三个的图像传感器，与镜头组一一对应，且位于其对应的镜头组的成像面处；数据处理单元，与每一图像传感器均电连接，接收部分或所有图像传感器所输出的电信号，并拼合形成三维立体场景；储存模块，与数据处理单元电连接；电源模块，与镜头组、数据处理单元及储存模块连接；解决了现有的全景相机产品无法满足证据所要求的一致性和真实性原则，所拍摄的图像无法作为有效的诉讼证据的问题。

Description

一种球形三维全景成像***
技术领域
本发明涉及电子设备应用技术，尤其涉及一种球形三维全景成像***。
背景技术
目前，在法庭科学领域中/在案件现场勘验中/在刑事照相过程中，实现对法庭现场/案件现场/犯罪现场的记录和重现的方式主要是，利用各类照相***(机)对实景进行拍摄记录，是二维的视频图像记录，数据、信息和痕迹均为二维。我国公安等执法部门迫切需要在现场勘验场景中运用三维全景图像技术，弥补传统刑事照相二维图像的短板，提升案件分析、案情研判和并案调查的效率。
市面上有一些全景相机产品，适用于大众娱乐、体育运动和艺术拍摄等，却不适用于法庭科学，原因是：
虽然某些单位开始使用点云等技术，通过采集现场数据，然后用计算机运算、建模、渲染并生成现场三维模型，实现所谓的“现场重建”。但这种方式的本质是虚拟的，非实景的，只可作为案件分析辅助用，违背了证据学对证据所要求的一致性和真实性原则，无法成为有效的诉讼证据，因此亟待一种能保持原始数据一致性和真实性的摄像***，以作法庭科学的举证使用。
发明内容
为此，本发明的目的是提供一种球形三维全景成像***，以解决现有技术所称的现有的全景相机产品无法满足证据所要求的一致性和真实性原则，所拍摄的图像无法作为有效的诉讼证据的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种球形三维全景成像***，包括：球体；至少三个的镜头组，所述镜头组等距均匀分布于球体的表面，每一所述镜头组均具有实焦点和成像面，每一所述镜头组的实焦点均汇集于球体的球心处，所述镜头组采集其所负责的区域内的场景；至少三个的图像传感器，与所述镜头组一一对应，且位于其对应的镜头组的成像面处，接收光信号，并将光信号转化为电信号；数据处理单元，与每一所述图像传感器均电连接，接收部分或所有图像传感器所输出的电信号，并拼合形成三维立体场景；储存模块，与所述数据处理单元电连接，接收并储存由数据处理单元输出的三维立体场景；电源模块，与所述镜头组、数据处理单元及储存模块连接，用于为镜头组、数据处理单元及储存模块供电。
通过采用上述技术方案，现有技术通常是通过例如计算机等处理器，利用数字化功能处理图像传感器所采集到的影像信息，如此图像传感器的原始影像信息经处理器处理过后便失去了其真实性，然而在例如法庭科学、犯罪证据举证等应用场景中，对由摄像机采集的影像或照片是严格要求其原始的真实性，由此导致利用数字处理后形成的伪影像信息，是不满足上述情景中的应用的；
因此本发明令所有镜头组的实焦点均汇集于球心，在尽可能保证镜头组的一致性的情况下，通过实验分析或者其他方式，对图像传感器的位置进行矫正，让图像传感器位于镜头组的最佳成像面上，以使不同镜头组之间的定焦成像误差降至极低，确保不同图像传感器所采集的光信号的一致性；而无需或少量借助处理器对这些影像信息，通过数字化进行一致性的处理，从而保留原始影像信息的真实性，使该类型的影像信息可以作为有效的诉讼证据使用，从而解决现有技术所称的现有的全景相机产品无法满足证据所要求的一致性和真实性原则，所拍摄的图像无法作为有效的诉讼证据的问题；
三维图像测距或测面积之所以能有很高的精准度基础，是源于三个以上的镜头同时覆盖某片区域，保证了空间感的准确，迁移到视频图像领域，因此，将镜头组设置为至少三个，则是确保了图像中像素级别的空间数据准确；
另外，本发明的生产制造工艺如下，首先采用相同的方式生产出一批型号、规模均相同的摄像镜片，然后将这些摄像镜片采用一个标准进行筛选，从中筛出误差符合要求的一批摄像镜片，再将这些摄像镜片分别安装于不同的球体上，以确保将摄像镜片的偏差降至最低，由此制造出一批初成型的带有摄像镜片的球体，再对这些球体中的图像传感器进行实验矫正，形成本发明所称的球形三维全景成像***。
作为优选，每一所述镜头组均为红外光镜头组、可见光镜头组和紫外光镜头组中的一种。
通过采用上述技术方案，红外光镜头组能够在夜晚或者不宜采用补光措施等情况下使用的，可见光镜头组适用于普通情况下的拍摄，紫外光镜头组主要用于拍摄出场景中的指纹、血迹等线索或证据，并且红外光镜头组所对应的图像传感器是能够接收并转换红外光信号的传感器，可见光镜头组所对应的图像传感器是能够接收并转换可见光信号的传感器，紫外光镜头组所对应的图像传感器是能够接收并转换紫外光信号的传感器。
作为优选，所述镜头组为由至少两块镜片构成的组合摄像镜头；所述组合摄像镜头至少包括靠近所述球体的球心一侧的目镜，以及位于所述球体表面的物镜，所述实焦点为目镜的实焦点。
通过采用上述技术方案，在法庭现场/案件现场/犯罪现场中，物体反射的光经组合摄像镜头折射，将影像投放至图像传感器，保证所输出的图像能够符合《中华人民共和国刑事诉讼法》、《民事诉讼法》等法律精神与关于证据的要求，确保视频图像资料作为证据的一致性和真实性。
作为优选，所述镜头组的数量与所述三维立体场景的分辨率成正比。
通过采用上述技术方案，当镜头组的数量越多时，能够采集到场景中同一区域的镜头组数量也就越多，使得每一区域所形成的图像信息会越清晰，从而拼合形成的三维立体场景的分辨率也就越高。
作为优选，所述镜头组的数量为3的倍数。
通过采用上述技术方案，使得同时采集某一场景区域的镜头组的数量均相同，确保三维立体场景每一处的分辨率均相同。
作为优选，任意相邻的两个所述镜头组的主光轴之间的夹角相等。
通过采用上述技术方案，每个镜头组均具有一个虚拟的圆锥形状的辐射范围，该辐射范围的中线即为镜头组的主光轴，让任意相邻的两个所述镜头组的主光轴之间的夹角相等，其实就是让每一个辐射范围之间的夹角相等，如此可以保证真实场景中的每一处均能够被采集到。
作为优选，所述球体内设置有位置模块，用于对所述成像***的地理位置进行定位。
通过采用上述技术方案，当多个本球形三维成像***在不同地方进行拍摄时，使用者可远程知晓每一***所在位置。
作为优选，所述球体的表面均匀分布有辅助光源，对拍摄场景进行补光。
通过采用上述技术方案，在场景中光线不佳的情况下，可利用辅助光源对其补光。
作为优选，所述球体上设有数据传输接口；当所述数据传输接口连接电脑端或手机端时，电脑端或手机端接收并展示出所述三维立体场景，使用者于电脑端或手机端可测量所述三维立体场景中不同物体之间的距离。
通过采用上述技术方案，数据传输接口是为了将储存于储存模块中的三维立体场景输出至电脑端或手机端，让使用者可以在电脑端或手机端的一些诸如VR软件，读取并展示该三维立体场景。
作为优选，所述球体上且位于数据传输接口处铰接有盖板，用于在非使用状态下保护所述数据传输接口。
通过采用上述技术方案，盖板是为了在非使用状态下保护所述数据传输接口，避免数据传输接口处进入灰尘，导致失灵的情况发生，还能避免非工作人员任意动用该***，私自传输三维立体场景的数据。
本发明提供的一种球形三维全景成像***具有如下优点：
1.保证三维立体场景的一致性和连贯性的同时，保留原始影像信息的真实性；
2.数据处理单元无需具有数字处理功能，仅需具有影像拼接功能即可；
3.使用者可以在电脑端或手机端的一些诸如VR软件，读取并展示该三维立体场景。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的立体剖视图；
图3为本发明中镜头组和图像传感器的***示意图。
图中各附图标记说明如下：
1、球体；2、镜头组；201、物镜；202、目镜；3、图像传感器；4、数据处理单元；5、储存模块；6、电源模块；7、位置模块；8、辅助光源；9、数据传输接口；10、盖板。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种球形三维全景成像***，如图1至图3所示(图2中为保证原始图像的清晰，未打出剖面线)，包括球体1；
至少三个的镜头组2，镜头组2等距均匀分布于球体1的表面，每一镜头组2均具有实焦点和成像面，每一镜头组2的实焦点均汇集于球体1的球心处，镜头组2采集其所负责的区域内的场景；
至少三个的图像传感器3，与镜头组2一一对应，且位于其对应的镜头组2的成像面处，接收光信号，并将光信号转化为电信号；
数据处理单元4，与每一图像传感器3均电连接，接收部分或所有图像传感器3所输出的电信号，并拼合形成三维立体场景；
储存模块5，与数据处理单元4电连接，接收并储存由数据处理单元4输出的三维立体场景；
电源模块6，与镜头组2、数据处理单元4及储存模块5连接，用于为镜头组2、数据处理单元4及储存模块5供电。
现有技术中与本发明类似的球形摄像***的实现原理及其缺陷如下：现有技术通常是通过例如计算机等处理器，利用数字化功能处理图像传感器3所采集到的影像信息，如此图像传感器3的原始影像信息经处理器处理过后便失去了其真实性，然而在例如法庭科学、犯罪证据举证等应用场景中，对由摄像机采集的影像或照片是严格要求其原始的真实性，由此导致利用数字处理后形成的伪影像信息，是不满足上述情景中的应用的。
本发明相对于现有技术中的优势如下：本发明令所有镜头组2的实焦点均汇集于球心，在尽可能保证镜头组2的一致性的情况下，通过实验分析或者其他方式，对图像传感器3的位置进行矫正，让图像传感器3位于镜头组2的最佳成像面上，以使不同镜头组2之间的定焦成像误差降至极低，确保不同图像传感器3所采集的光信号的一致性；而无需或少量借助处理器对这些影像信息，通过数字化进行一致性的处理，从而保留原始影像信息的真实性，使该类型的影像信息可以作为有效的诉讼证据使用，从而解决现有技术所称的现有的全景相机产品无法满足证据所要求的一致性和真实性原则，所拍摄的图像无法作为有效的诉讼证据的问题。
本发明的生产制造工艺如下：首先采用相同的方式生产出一批型号、规模均相同的摄像镜片，然后将这些摄像镜片采用一个标准进行筛选，从中筛出误差符合要求的一批摄像镜片，再将这些摄像镜片分别安装于不同的球体1上，以确保将摄像镜片的偏差降至最低，由此制造出一批初成型的带有摄像镜片的球体1，再对这些球体1中的图像传感器3进行实验矫正，形成本发明所称的球形三维全景成像***。
进一步地，每一镜头组2均为红外光镜头组2、可见光镜头组2和紫外光镜头组2中的一种。
红外光镜头组2能够在夜晚或者不宜采用补光措施等情况下使用的，可见光镜头组2适用于普通情况下的拍摄，紫外光镜头组2主要用于拍摄出场景中的指纹、血迹等线索或证据，并且红外光镜头组2所对应的图像传感器3是能够接收并转换红外光信号的传感器，可见光镜头组2所对应的图像传感器3是能够接收并转换可见光信号的传感器，紫外光镜头组2所对应的图像传感器3是能够接收并转换紫外光信号的传感器。
镜头组2为由至少两块镜片构成的组合摄像镜头；组合摄像镜头至少包括靠近球体1的球心一侧的目镜202，以及位于球体1表面的物镜201，实焦点为目镜202的实焦点。
在法庭现场/案件现场/犯罪现场中，物体反射的光经组合摄像镜头折射，将影像投放至图像传感器3，保证所输出的图像能够符合《中华人民共和国刑事诉讼法》、《民事诉讼法》等法律精神与关于证据的要求，确保视频图像资料作为证据的一致性和真实性。
镜头组2的数量与三维立体场景的分辨率成正比；当镜头组2的数量越多时，能够采集到场景中同一区域的镜头组2数量也就越多，使得每一区域所形成的图像信息会越清晰，从而拼合形成的三维立体场景的分辨率也就越高。
镜头组2的数量为3的倍数，使得同时采集某一场景区域的镜头组2的数量均相同，确保三维立体场景每一处的分辨率均相同。
任意相邻的两个镜头组2的主光轴之间的夹角相等。
每个镜头组2均具有一个虚拟的圆锥形状的辐射范围，该辐射范围的中线即为镜头组2的主光轴，让任意相邻的两个镜头组2的主光轴之间的夹角相等，其实就是让每一个辐射范围之间的夹角相等，如此可以保证真实场景中的每一处均能够被采集到。
球体1内设置有位置模块7，用于对成像***的地理位置进行定位，当多个本球形三维成像***在不同地方进行拍摄时，使用者可远程知晓每一***所在位置。
球体1的表面均匀分布有辅助光源8，对拍摄场景进行补光，在场景中光线不佳的情况下，可利用辅助光源8对其补光。
球体1上设有数据传输接口9；当数据传输接口9连接电脑端或手机端时，电脑端或手机端接收并展示出三维立体场景，使用者于电脑端或手机端可测量三维立体场景中不同物体之间的距离。
数据传输接口9是为了将储存于储存模块5中的三维立体场景输出至电脑端或手机端，让使用者可以在电脑端或手机端的一些诸如VR软件，读取并展示该三维立体场景。
球体1上且位于数据传输接口9处铰接有盖板，用于在非使用状态下保护数据传输接口9。
盖板是为了在非使用状态下保护数据传输接口9，避免数据传输接口9处进入灰尘，导致失灵的情况发生，还能避免非工作人员任意动用该***，私自传输三维立体场景的数据。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种球形三维全景成像***，其特征在于，所述***包括：
球体(1)；
至少三个的镜头组(2)，所述镜头组(2)等距均匀分布于球体(1)的表面，每一所述镜头组(2)均具有实焦点和成像面，每一所述镜头组(2)的实焦点均汇集于球体(1)的球心处，所述镜头组(2)采集其所负责的区域内的场景；
至少三个的图像传感器(3)，与所述镜头组(2)一一对应，且位于其对应的镜头组(2)的成像面处，接收光信号，并将光信号转化为电信号；
数据处理单元(4)，与每一所述图像传感器(3)均电连接，接收部分或所有图像传感器(3)所输出的电信号，并拼合形成三维立体场景；
储存模块(5)，与所述数据处理单元(4)电连接，接收并储存由数据处理单元(4)输出的三维立体场景；
电源模块(6)，与所述镜头组(2)、数据处理单元(4)及储存模块(5)连接，用于为镜头组(2)、数据处理单元(4)及储存模块(5)供电。
2.根据权利要求1所述的球形三维全景成像***，其特征在于，每一所述镜头组(2)均为红外光镜头组(2)、可见光镜头组(2)和紫外光镜头组(2)中的一种。
3.根据权利要求1所述的球形三维全景成像***，其特征在于，所述镜头组(2)为由至少两块镜片构成的组合摄像镜头；
所述组合摄像镜头至少包括靠近所述球体(1)的球心一侧的目镜(202)，以及位于所述球体(1)表面的物镜(201)，所述实焦点为目镜(202)的实焦点。
4.根据权利要求1所述的球形三维全景成像***，其特征在于，所述镜头组(2)的数量与所述三维立体场景的分辨率成正比。
5.根据权利要求1所述的球形三维全景成像***，其特征在于，所述镜头组(2)的数量为3的倍数。
6.根据权利要求1所述的球形三维全景成像***，其特征在于，任意相邻的两个所述镜头组(2)的主光轴之间的夹角相等。
7.根据权利要求1所述的球形三维全景成像***，其特征在于，所述球体(1)内设置有位置模块(7)，用于对所述成像***的地理位置进行定位。
8.根据权利要求1所述的球形三维全景成像***，其特征在于，所述球体(1)的表面均匀分布有辅助光源(8)，对拍摄场景进行补光。
9.根据权利要求1所述的球形三维全景成像***，其特征在于，所述球体(1)上设有数据传输接口(9)；
当所述数据传输接口(9)连接电脑端或手机端时，电脑端或手机端接收并展示出所述三维立体场景，使用者于电脑端或手机端可测量所述三维立体场景中不同物体之间的距离。
10.根据权利要求9所述的球形三维全景成像***，其特征在于，所述球体(1)上且位于数据传输接口(9)处铰接有盖板，用于在非使用状态下保护所述数据传输接口(9)。
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