一種擴(kuò)展雙目相機(jī)定位范圍的方法和裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種擴(kuò)展雙目相機(jī)定位范圍的方法和裝置，該裝置包括可旋轉(zhuǎn)底座、定位模塊、判斷模塊和控制模塊；可旋轉(zhuǎn)底座設(shè)置在雙目相機(jī)上，用于帶動(dòng)雙目相機(jī)的鏡頭旋轉(zhuǎn)；定位模塊用于根據(jù)雙目相機(jī)采集待定位目標(biāo)的圖像實(shí)時(shí)計(jì)算待定位目標(biāo)在雙目相機(jī)的視場中的空間坐標(biāo)；判斷模塊用于根據(jù)空間坐標(biāo)判斷待定位目標(biāo)是否即將超出雙目相機(jī)的視場；控制模塊用于當(dāng)判斷模塊判斷出待定位目標(biāo)即將超出雙目相機(jī)的視場時(shí)，控制可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)雙目相機(jī)的鏡頭旋轉(zhuǎn)，調(diào)整雙目相機(jī)的鏡頭的方向，使雙目相機(jī)的視場一直覆蓋待定位目標(biāo)，從而在不提高雙目相機(jī)FOV、不損失定位精度的情況下，實(shí)現(xiàn)了雙目相機(jī)的定位范圍的擴(kuò)展。
【專利說明】
一種擴(kuò)展雙目相機(jī)定位范圍的方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及雙目立體視覺技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種擴(kuò)展雙目相機(jī)定位范圍的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]雙目立體視覺是模擬人類視覺原理，從兩個(gè)或者多個(gè)點(diǎn)觀察一個(gè)物體，獲取在不同視角下的圖像，根據(jù)圖像之間像素的匹配關(guān)系，通過三角測量原理計(jì)算出像素之間的偏移來獲取物體的三維信息。
[0003]隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，消費(fèi)者對于人機(jī)交互接口不斷提出新的需求。利用雙目立體視覺技術(shù)進(jìn)行定位可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)空間與虛擬游戲空間的坐標(biāo)變換。目前，通常采用雙目相機(jī)來進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的定位，雙目相機(jī)具有固定的F0V(Field Of View，視場角)，可以實(shí)現(xiàn)定位的空間是固定的，一旦用戶移動(dòng)到雙目相機(jī)視場覆蓋范圍之外，雙目相機(jī)將無法實(shí)現(xiàn)定位，因此限制了用戶在使用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)時(shí)可以自由活動(dòng)的范圍。
[0004]現(xiàn)有的擴(kuò)展雙目相機(jī)定位范圍的方案一般是通過增大雙目相機(jī)的FOV來增大可以實(shí)現(xiàn)定位的空間，但是雙目相機(jī)的FOV增大會導(dǎo)致成像畸變變大、分辨率降低的問題，損失定位精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了能夠在不提高雙目相機(jī)F0V、不損失定位精度的情況下，擴(kuò)展雙目相機(jī)的定位范圍，本發(fā)明提供了一種擴(kuò)展雙目相機(jī)定位范圍的方法和裝置。
[0006]依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種擴(kuò)展雙目相機(jī)定位范圍的裝置，包括可旋轉(zhuǎn)底座、定位模塊、判斷模塊和控制模塊；
[0007]所述可旋轉(zhuǎn)底座設(shè)置在雙目相機(jī)上，用于帶動(dòng)所述雙目相機(jī)的鏡頭旋轉(zhuǎn)；
[0008]所述定位模塊，用于獲取所述雙目相機(jī)按照一定的采樣頻率采集待定位目標(biāo)的圖像，根據(jù)采集的圖像實(shí)時(shí)計(jì)算待定位目標(biāo)在所述雙目相機(jī)的視場中的空間坐標(biāo)；
[0009]所述判斷模塊，用于根據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算出的所述待定位目標(biāo)的空間坐標(biāo)判斷其是否即將超出所述雙目相機(jī)的視場；
[0010]所述控制模塊，用于當(dāng)所述判斷模塊判斷出所述待定位目標(biāo)即將超出所述雙目相機(jī)的視場時(shí)，控制所述可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)所述雙目相機(jī)的鏡頭旋轉(zhuǎn)，調(diào)整所述雙目相機(jī)的鏡頭的方向，使所述雙目相機(jī)的視場一直覆蓋所述待定位目標(biāo)。
[0011]其中，所述判斷模塊具體用于:
[0012]當(dāng)實(shí)時(shí)計(jì)算出的所述待定位目標(biāo)在所述雙目相機(jī)的視場中的空間坐標(biāo)與所述雙目相機(jī)的視場邊緣的最近距離小于預(yù)先設(shè)定的距離時(shí)，判斷所述待定位目標(biāo)即將超出所述雙目相機(jī)的視場。
[0013]其中，所述判斷模塊具體用于:
[0014]根據(jù)距離當(dāng)前時(shí)刻最近的若干個(gè)所述待定位目標(biāo)的空間坐標(biāo)和所述雙目相機(jī)的采樣頻率，計(jì)算所述待定位目標(biāo)當(dāng)前時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)速度；
[0015]根據(jù)所述待定位目標(biāo)當(dāng)前時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)速度和空間坐標(biāo)，估算所述待定位目標(biāo)按照該運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)到所述雙目相機(jī)的視場邊緣的時(shí)間；當(dāng)估算的時(shí)間小于預(yù)先設(shè)定的時(shí)間時(shí)，判斷所述待定位目標(biāo)即將超出所述雙目相機(jī)的視場。
[0016]其中，所述裝置還包括分別與所述可旋轉(zhuǎn)底座相連的垂直電機(jī)和水平電機(jī)；
[0017]所述垂直電機(jī)可沿垂直方向旋轉(zhuǎn)，用于控制所述可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)所述雙目相機(jī)的鏡頭沿垂直軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；
[0018]所述水平電機(jī)可沿水平方向旋轉(zhuǎn)，用于控制所述可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)所述雙目相機(jī)的鏡頭沿水平軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0019]其中，所述控制模塊具體用于:
[0020]當(dāng)所述判斷模塊判斷出所述待定位目標(biāo)即將從左方或右方超出所述雙目相機(jī)的視場時(shí)，控制所述垂直電機(jī)沿垂直方向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制所述可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)所述雙目相機(jī)的鏡頭沿垂直軸線向左或向右旋轉(zhuǎn)，使所述待定位目標(biāo)處于所述雙目相機(jī)鏡頭旋轉(zhuǎn)后的視場水平方向的中心；
[0021 ]當(dāng)所述判斷模塊判斷出所述待定位目標(biāo)即將從上方或下方超出所述雙目相機(jī)的視場時(shí)，控制所述水平電機(jī)沿水平方向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制所述可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)所述雙目相機(jī)的鏡頭沿水平軸線向上或向下旋轉(zhuǎn)，使所述待定位目標(biāo)處于所述雙目相機(jī)鏡頭旋轉(zhuǎn)后的視場垂直方向的中心。
[0022]依據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供了一種擴(kuò)展雙目相機(jī)定位范圍的方法，包括:
[0023]在雙目相機(jī)上設(shè)置可旋轉(zhuǎn)底座，所述可旋轉(zhuǎn)底座用于帶動(dòng)所述雙目相機(jī)的鏡頭旋轉(zhuǎn)；
[0024]獲取所述雙目相機(jī)按照一定的采樣頻率采集待定位目標(biāo)的圖像，根據(jù)采集的圖像實(shí)時(shí)計(jì)算待定位目標(biāo)在所述雙目相機(jī)的視場中的空間坐標(biāo)；
[0025]根據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算出的所述待定位目標(biāo)的空間坐標(biāo)判斷其是否即將超出所述雙目相機(jī)的視場；
[0026]當(dāng)判斷所述待定位目標(biāo)即將超出所述雙目相機(jī)的視場時(shí)，控制所述可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)所述雙目相機(jī)的鏡頭旋轉(zhuǎn)，調(diào)整所述雙目相機(jī)的鏡頭的方向，使所述雙目相機(jī)的視場一直覆蓋所述待定位目標(biāo)。
[0027]其中，所述根據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算出的所述待定位目標(biāo)的空間坐標(biāo)判斷其是否即將超出所述雙目相機(jī)的視場，具體為:
[0028]當(dāng)實(shí)時(shí)計(jì)算出的所述待定位目標(biāo)在所述雙目相機(jī)的視場中的空間坐標(biāo)與所述雙目相機(jī)的視場邊緣的最近距離小于預(yù)先設(shè)定的距離時(shí)，判斷所述待定位目標(biāo)即將超出所述雙目相機(jī)的視場。
[0029]其中，所述根據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算出的所述待定位目標(biāo)的空間坐標(biāo)判斷其是否即將超出所述雙目相機(jī)的視場，具體為:
[0030]根據(jù)距離當(dāng)前時(shí)刻最近的若干個(gè)所述待定位目標(biāo)的空間坐標(biāo)和所述雙目相機(jī)的采樣頻率，計(jì)算所述待定位目標(biāo)當(dāng)前時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)速度；
[0031 ]根據(jù)所述待定位目標(biāo)當(dāng)前時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)速度和空間坐標(biāo)，估算所述待定位目標(biāo)按照該運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)到所述雙目相機(jī)的視場邊緣的時(shí)間；當(dāng)估算的時(shí)間小于預(yù)先設(shè)定的時(shí)間時(shí)，判斷所述待定位目標(biāo)即將超出所述雙目相機(jī)的視場。
[0032]其中，所述方法還包括:
[0033]將垂直電機(jī)和水平電機(jī)分別連接到所述可旋轉(zhuǎn)底座;所述垂直電機(jī)可沿垂直方向旋轉(zhuǎn)，控制所述可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)所述雙目相機(jī)的鏡頭沿垂直軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);所述水平電機(jī)可沿水平方向旋轉(zhuǎn)，控制所述可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)所述雙目相機(jī)的鏡頭沿水平軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0034]其中，所述當(dāng)判斷所述待定位目標(biāo)即將超出所述雙目相機(jī)的視場時(shí)，控制所述可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)所述雙目相機(jī)的鏡頭旋轉(zhuǎn)，調(diào)整所述雙目相機(jī)的鏡頭的方向，使所述雙目相機(jī)的視場一直覆蓋所述待定位目標(biāo)具體包括:
[0035]當(dāng)判斷所述待定位目標(biāo)即將從左方或右方超出所述雙目相機(jī)的視場時(shí)，控制所述垂直電機(jī)沿垂直方向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制所述可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)所述雙目相機(jī)的鏡頭沿垂直軸線向左或向右旋轉(zhuǎn)，使所述待定位目標(biāo)處于所述雙目相機(jī)鏡頭旋轉(zhuǎn)后的視場水平方向的中心;
[0036]當(dāng)判斷所述待定位目標(biāo)即將從上方或下方超出所述雙目相機(jī)的視場時(shí)，控制所述水平電機(jī)沿水平方向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制所述可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)所述雙目相機(jī)的鏡頭沿水平軸線向上或向下旋轉(zhuǎn)，使所述待定位目標(biāo)處于所述雙目相機(jī)鏡頭旋轉(zhuǎn)后的視場垂直方向的中心。
[0037]本發(fā)明實(shí)施例的有益效果是:通過在雙目相機(jī)上設(shè)置可旋轉(zhuǎn)底座，當(dāng)待定位目標(biāo)即將超出雙目相機(jī)的視場時(shí)，通過可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)雙目相機(jī)的鏡頭旋轉(zhuǎn)，調(diào)整雙目相機(jī)的鏡頭的方向，使雙目相機(jī)的視場一直覆蓋待定位目標(biāo)，在不提高雙目相機(jī)F0V、不損失定位精度的情況下，實(shí)現(xiàn)了雙目相機(jī)的定位范圍的擴(kuò)展。在進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)判斷待定位目標(biāo)即將超出雙目相機(jī)的視場時(shí)，控制雙目相機(jī)的鏡頭進(jìn)行水平旋轉(zhuǎn)和/或垂直旋轉(zhuǎn)，使待定位目標(biāo)處于旋轉(zhuǎn)后的視場的中心位置，從而使待定位目標(biāo)可以獲得比較大的運(yùn)動(dòng)空間，不易再超出視場范圍，避免了雙目相機(jī)的鏡頭頻繁旋轉(zhuǎn)。
【附圖說明】
[0038]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種擴(kuò)展雙目相機(jī)定位范圍的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的擴(kuò)展雙目相機(jī)定位范圍的裝置控制雙目相機(jī)沿垂直軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的示意圖；
[0040]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的擴(kuò)展雙目相機(jī)定位范圍的裝置控制雙目相機(jī)沿垂直軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的示意圖；
[0041 ]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的擴(kuò)展雙目相機(jī)定位范圍的裝置控制雙目相機(jī)沿水平軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的示意圖；
[0042]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的擴(kuò)展雙目相機(jī)定位范圍的裝置控制雙目相機(jī)沿水平軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的示意圖；
[0043]圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種擴(kuò)展雙目相機(jī)定位范圍的裝置水平旋轉(zhuǎn)一定角度后進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化的示意圖；
[0044]圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種擴(kuò)展雙目相機(jī)定位范圍的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思是:利用雙目相機(jī)實(shí)時(shí)跟蹤待定位目標(biāo)，當(dāng)待定位目標(biāo)即將超出雙目相機(jī)的視場時(shí)，調(diào)整雙目相機(jī)的鏡頭的方向，使雙目相機(jī)的視場一直覆蓋待定位目標(biāo)，從而在不改變雙目相機(jī)原有FOV的情況下，擴(kuò)展雙目相機(jī)的定位范圍，不會損失定位精度。
[0046]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0047]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種擴(kuò)展雙目相機(jī)定位范圍的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的擴(kuò)展雙目相機(jī)定位范圍的裝置包括:可旋轉(zhuǎn)底座110、定位模塊120、判斷模塊130和控制模塊140。
[0048]可旋轉(zhuǎn)底座110設(shè)置在雙目相機(jī)上，用于帶動(dòng)雙目相機(jī)的鏡頭進(jìn)行水平旋轉(zhuǎn)和垂直旋轉(zhuǎn)。雙目相機(jī)按照一定的采樣頻率采集待定位目標(biāo)的圖像，定位模塊120根據(jù)該圖像實(shí)時(shí)計(jì)算待定位目標(biāo)在雙目相機(jī)的視場中的空間坐標(biāo)。判斷模塊根據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算出的待定位目標(biāo)的空間坐標(biāo)判斷其是否即將超出雙目相機(jī)的視場，當(dāng)判斷模塊判斷出待定位目標(biāo)即將超出雙目相機(jī)的視場時(shí)，控制模塊140控制可旋轉(zhuǎn)底座110帶動(dòng)雙目相機(jī)的鏡頭旋轉(zhuǎn)，調(diào)整雙目相機(jī)的鏡頭的方向，使雙目相機(jī)的視場一直覆蓋待定位目標(biāo)，從而在保持雙目相機(jī)原有FOV的情況下，實(shí)現(xiàn)了雙目相機(jī)定位范圍的擴(kuò)展，并且不會損失定位精度。
[0049]為了判斷待定位目標(biāo)是否即將超出雙目相機(jī)的視場，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供了以下兩種方案:
[0050]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在雙目相機(jī)的視場中預(yù)先劃定一定的范圍，當(dāng)雙目相機(jī)定位到待定位目標(biāo)超出預(yù)先劃定的范圍時(shí)，判斷其即將超出視場，具體可以為:預(yù)先設(shè)定待定位目標(biāo)與雙目相機(jī)視場邊緣之間允許的最近距離d，當(dāng)定位模塊120實(shí)時(shí)計(jì)算出的待定位目標(biāo)在雙目相機(jī)的視場中的空間坐標(biāo)與雙目相機(jī)的視場邊緣的最近距離小于距離d時(shí)，判斷模塊130判斷待定位目標(biāo)即將超出雙目相機(jī)的視場。
[0051]在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，根據(jù)采集的待定位目標(biāo)的空間坐標(biāo)獲取待定位目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)軌跡，并據(jù)此預(yù)測待定位目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，若預(yù)測到定位目標(biāo)在該運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下短時(shí)間內(nèi)就會超出雙目相機(jī)的視場，則判斷其即將超出視場，具體可以為:判斷模塊130取得距離當(dāng)前時(shí)刻最近的若干個(gè)待定位目標(biāo)的空間坐標(biāo)，例如距離當(dāng)前時(shí)刻最近的3個(gè)坐標(biāo)，并根據(jù)取得的坐標(biāo)和雙目相機(jī)的采樣頻率，計(jì)算出待定位目標(biāo)當(dāng)前時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)速度。根據(jù)待定位目標(biāo)當(dāng)前時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)速度和空間坐標(biāo)，判斷模塊130估算待定位目標(biāo)按照該運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)到雙目相機(jī)的視場邊緣的時(shí)間，當(dāng)估算的時(shí)間小于預(yù)先設(shè)定的時(shí)間t時(shí)，判斷模塊130判斷待定位目標(biāo)即將超出雙目相機(jī)的視場。
[0052]在實(shí)際應(yīng)用中，以上兩種判斷待定位目標(biāo)是否即將超出雙目相機(jī)的視場的方案可以結(jié)合使用。
[0053]為了使可旋轉(zhuǎn)底座110可以帶動(dòng)雙目相機(jī)的鏡頭旋轉(zhuǎn)，調(diào)整雙目相機(jī)的鏡頭的方向，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供的擴(kuò)展雙目相機(jī)定位范圍的裝置還包括分別與可旋轉(zhuǎn)底座110相連的垂直電機(jī)和水平電機(jī)。其中，垂直電機(jī)可沿垂直方向旋轉(zhuǎn)，用于控制可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)雙目相機(jī)的鏡頭沿垂直軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);水平電機(jī)可沿水平方向旋轉(zhuǎn)，用于控制可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)雙目相機(jī)的鏡頭沿水平軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0054]垂直電機(jī)和水平電機(jī)控制可旋轉(zhuǎn)底座110帶動(dòng)雙目相機(jī)的鏡頭旋轉(zhuǎn)的效果如圖2至圖5所示。當(dāng)判斷模塊130判斷出待定位目標(biāo)即將從右方超出雙目相機(jī)的視場時(shí)，控制模塊140控制垂直電機(jī)在垂直方向上逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制可旋轉(zhuǎn)底座110帶動(dòng)雙目相機(jī)的鏡頭如圖2所示的沿垂直軸線逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；當(dāng)判斷模塊130判斷出待定位目標(biāo)即將從左方超出雙目相機(jī)的視場時(shí)，控制模塊140控制垂直電機(jī)在垂直方向上順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制可旋轉(zhuǎn)底座110帶動(dòng)雙目相機(jī)的鏡頭如圖3所示的沿垂直軸線順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。類似地，當(dāng)判斷模塊130判斷出待定位目標(biāo)即將從上方超出雙目相機(jī)的視場時(shí)，控制模塊140控制水平電機(jī)在水平方向上順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制可旋轉(zhuǎn)底座110帶動(dòng)雙目相機(jī)的鏡頭如圖4所示的沿水平軸線順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；當(dāng)判斷模塊130判斷出待定位目標(biāo)即將從下方超出雙目相機(jī)的視場時(shí)，控制模塊140控制水平電機(jī)在水平方向上逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制可旋轉(zhuǎn)底座110帶動(dòng)雙目相機(jī)的鏡頭如圖5所示的沿水平軸線逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
[0055]優(yōu)選地，控制雙目相機(jī)的鏡頭每一次旋轉(zhuǎn)的角度，使得雙目相機(jī)每一次旋轉(zhuǎn)之后，待定位目標(biāo)處于雙目相機(jī)旋轉(zhuǎn)后的視場的中心位置，從而使待定位目標(biāo)獲得比較大的運(yùn)動(dòng)空間，不易再次超出雙目相機(jī)的視場，避免雙目相機(jī)的鏡頭頻繁旋轉(zhuǎn)。
[0056]為了獲取待定位目標(biāo)在雙目相機(jī)視場中的空間坐標(biāo)，必然要以雙目相機(jī)的視場為基礎(chǔ)建立空間坐標(biāo)系，當(dāng)雙目相機(jī)水平或垂直旋轉(zhuǎn)之后，鏡頭方向發(fā)生改變，原本的空間坐標(biāo)系也相應(yīng)發(fā)生了變化。例如雙目相機(jī)的鏡頭沿垂直軸線向左旋轉(zhuǎn)了角度Θ，原空間坐標(biāo)系的X軸和y軸的方向也相應(yīng)向左旋轉(zhuǎn)了角度Θ，而z軸的方向不變。
[0057]在一些虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，現(xiàn)實(shí)空間的坐標(biāo)與虛擬空間的坐標(biāo)存在一一對應(yīng)的關(guān)系，在空間坐標(biāo)系的方向發(fā)生改變的情況下，現(xiàn)實(shí)空間中的點(diǎn)的坐標(biāo)會發(fā)生相應(yīng)的改變?，F(xiàn)實(shí)空間中同一個(gè)點(diǎn)，在雙目相機(jī)鏡頭方向旋轉(zhuǎn)前后，有兩個(gè)不同的坐標(biāo)，如果仍然依照原有的對應(yīng)關(guān)系，該點(diǎn)在雙目相機(jī)鏡頭方向旋轉(zhuǎn)前后對應(yīng)到虛擬空間的兩個(gè)不同的位置，例如在雙目相機(jī)鏡頭方向旋轉(zhuǎn)前后，用戶左手的位置不變，但是由于鏡頭轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致左手的現(xiàn)實(shí)空間坐標(biāo)發(fā)生變化，造成了對應(yīng)用戶左手在虛擬空間中顯示的虛擬手掌的位置發(fā)生了改變，這樣就破壞了用戶體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)場景的連續(xù)性。因此，在雙目相機(jī)的鏡頭旋轉(zhuǎn)之后，需要根據(jù)旋轉(zhuǎn)的方向和角度實(shí)現(xiàn)空間坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)化，并適應(yīng)性修改現(xiàn)實(shí)空間的坐標(biāo)與虛擬空間的坐標(biāo)之間的對應(yīng)關(guān)系，使雙目相機(jī)鏡頭方向旋轉(zhuǎn)前后，現(xiàn)實(shí)空間的一個(gè)點(diǎn)對應(yīng)于虛擬空間中的同一個(gè)點(diǎn)，使用戶的虛擬場景體驗(yàn)感覺連續(xù)。
[0058]圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種擴(kuò)展雙目相機(jī)定位范圍的裝置水平旋轉(zhuǎn)一定角度后進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化的示意圖。如圖6所示，假設(shè)雙目相機(jī)剛好在空間坐標(biāo)系的原點(diǎn)水平旋轉(zhuǎn)了角度Θ，對于一點(diǎn)(x，y，z)，旋轉(zhuǎn)之后該點(diǎn)的坐標(biāo)變?yōu)?X’，7’，2’)，其中乂’ =xcos0+ysin0，y’ =ycos0-xsin0，z ’ = z。若原本現(xiàn)實(shí)空間中點(diǎn)(x’，y’，z’)與虛擬空間中點(diǎn)(xo，yo，zo)對應(yīng)，現(xiàn)在只要將對應(yīng)關(guān)系修改為現(xiàn)實(shí)空間中點(diǎn)(X ’，y ’，ζ ’)與虛擬空間中點(diǎn)(XO，yo，ZO)對應(yīng)，即可實(shí)現(xiàn)雙目相機(jī)鏡頭方向旋轉(zhuǎn)前后，現(xiàn)實(shí)空間的一個(gè)點(diǎn)對應(yīng)于虛擬空間中的同一個(gè)點(diǎn)，使用戶的虛擬場景體驗(yàn)感覺連續(xù)。
[0059]雙目相機(jī)的鏡頭旋轉(zhuǎn)之后，有可能不僅是坐標(biāo)軸的方向發(fā)生了旋轉(zhuǎn)，坐標(biāo)原點(diǎn)也發(fā)生了平移，此時(shí)還需要獲取空間坐標(biāo)系的平移向量，在上述方案的基礎(chǔ)上，根據(jù)平移向量對現(xiàn)實(shí)空間的坐標(biāo)與虛擬空間的坐標(biāo)之間的對應(yīng)關(guān)系做進(jìn)一步的修改，方法相同，不再贅述。
[0060]圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種擴(kuò)展雙目相機(jī)定位范圍的方法的流程圖。如圖7所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的擴(kuò)展雙目相機(jī)定位范圍的方法包括:
[0061]步驟S710:在雙目相機(jī)上設(shè)置可旋轉(zhuǎn)底座，可旋轉(zhuǎn)底座用于帶動(dòng)雙目相機(jī)的鏡頭旋轉(zhuǎn)。
[0062]步驟S720:獲取雙目相機(jī)按照一定的采樣頻率采集待定位目標(biāo)的圖像，根據(jù)采集的圖像實(shí)時(shí)計(jì)算待定位目標(biāo)在雙目相機(jī)的視場中的空間坐標(biāo)。
[0063]步驟S730:根據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算出的待定位目標(biāo)的空間坐標(biāo)判斷其是否即將超出雙目相機(jī)的視場。
[0064]步驟S740:當(dāng)判斷待定位目標(biāo)即將超出雙目相機(jī)的視場時(shí)，控制可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)雙目相機(jī)的鏡頭旋轉(zhuǎn)，調(diào)整雙目相機(jī)的鏡頭的方向，使雙目相機(jī)的視場一直覆蓋待定位目標(biāo)，從而在保持雙目相機(jī)原有FOV的情況下，實(shí)現(xiàn)了雙目相機(jī)定位范圍的擴(kuò)展，并且不會損失定位精度。
[0065]為了判斷待定位目標(biāo)是否即將超出雙目相機(jī)的視場，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供了以下兩個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，兩個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的方案也可以結(jié)合使用。
[0066]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，步驟S730中“根據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算出的待定位目標(biāo)的空間坐標(biāo)判斷其是否即將超出雙目相機(jī)的視場”，具體為:
[0067]當(dāng)實(shí)時(shí)計(jì)算出的待定位目標(biāo)在雙目相機(jī)的視場中的空間坐標(biāo)與雙目相機(jī)的視場邊緣的最近距離小于預(yù)先設(shè)定的距離時(shí)，判斷待定位目標(biāo)即將超出雙目相機(jī)的視場。
[0068]在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中步驟S730中“根據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算出的待定位目標(biāo)的空間坐標(biāo)判斷其是否即將超出雙目相機(jī)的視場”，具體為:
[0069]根據(jù)距離當(dāng)前時(shí)刻最近的若干個(gè)待定位目標(biāo)的空間坐標(biāo)和雙目相機(jī)的采樣頻率，計(jì)算待定位目標(biāo)當(dāng)前時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)速度；
[0070]根據(jù)待定位目標(biāo)當(dāng)前時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)速度和空間坐標(biāo)，估算待定位目標(biāo)按照該運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)到雙目相機(jī)的視場邊緣的時(shí)間；當(dāng)估算的時(shí)間小于預(yù)先設(shè)定的時(shí)間時(shí)，判斷待定位目標(biāo)即將超出雙目相機(jī)的視場。
[0071 ]優(yōu)選的，本發(fā)明實(shí)施例提供的擴(kuò)展雙目相機(jī)定位范圍的方法還包括:
[0072]將垂直電機(jī)和水平電機(jī)分別連接到可旋轉(zhuǎn)底座；垂直電機(jī)可沿垂直方向旋轉(zhuǎn)，控制可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)雙目相機(jī)的鏡頭沿垂直軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);水平電機(jī)可沿水平方向旋轉(zhuǎn)，控制可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)雙目相機(jī)的鏡頭沿水平軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0073]進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟S740中“當(dāng)判斷待定位目標(biāo)即將超出雙目相機(jī)的視場時(shí)，控制可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)雙目相機(jī)的鏡頭，調(diào)整雙目相機(jī)的鏡頭的方向，使所述雙目相機(jī)的視場一直覆蓋所述待定位目標(biāo)”具體包括:
[0074]當(dāng)判斷待定位目標(biāo)即將從左方或右方超出雙目相機(jī)的視場時(shí)，控制垂直電機(jī)沿垂直方向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)雙目相機(jī)的鏡頭沿垂直軸線順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使待定位目標(biāo)處于雙目相機(jī)鏡頭旋轉(zhuǎn)后的視場水平方向的中心；當(dāng)判斷待定位目標(biāo)即將從上方或下方超出雙目相機(jī)的視場時(shí)，控制水平電機(jī)沿水平方向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)雙目相機(jī)的鏡頭沿水平軸線順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使待定位目標(biāo)處于雙目相機(jī)鏡頭旋轉(zhuǎn)后的視場垂直方向的中心，使待定位目標(biāo)可以獲得比較大的運(yùn)動(dòng)空間，不易再超出視場范圍，避免雙目相機(jī)的鏡頭頻繁旋轉(zhuǎn)。
[0075]在雙目相機(jī)的鏡頭旋轉(zhuǎn)之后，還可以根據(jù)應(yīng)用需要，根據(jù)雙目相機(jī)的鏡頭旋轉(zhuǎn)的方向和角度實(shí)現(xiàn)空間坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)化，并適應(yīng)性修改現(xiàn)實(shí)空間的坐標(biāo)與虛擬空間的坐標(biāo)之間的對應(yīng)關(guān)系，使雙目相機(jī)鏡頭方向旋轉(zhuǎn)前后，現(xiàn)實(shí)空間的一個(gè)點(diǎn)對應(yīng)于虛擬空間中的同一個(gè)點(diǎn)，使用戶的虛擬場景體驗(yàn)感覺連續(xù)。
[0076]綜上所述，本發(fā)明提供的一種擴(kuò)展雙目相機(jī)定位范圍的方法和裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
[0077]1、通過在雙目相機(jī)上設(shè)置可旋轉(zhuǎn)底座，當(dāng)待定位目標(biāo)即將超出雙目相機(jī)的視場時(shí)，通過可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)雙目相機(jī)的鏡頭旋轉(zhuǎn)，調(diào)整雙目相機(jī)的鏡頭的方向，使雙目相機(jī)的視場一直覆蓋待定位目標(biāo)，在不提高雙目相機(jī)F0V、不損失定位精度的情況下，實(shí)現(xiàn)了雙目相機(jī)的定位范圍的擴(kuò)展。
[0078]2、當(dāng)判斷待定位目標(biāo)即將超出雙目相機(jī)的視場時(shí)，控制雙目相機(jī)的鏡頭進(jìn)行水平旋轉(zhuǎn)和/或垂直旋轉(zhuǎn)，使待定位目標(biāo)處于旋轉(zhuǎn)后的視場的中心位置，從而使待定位目標(biāo)可以獲得比較大的運(yùn)動(dòng)空間，不易再超出視場范圍，避免了雙目相機(jī)的鏡頭頻繁旋轉(zhuǎn)。
[0079]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種擴(kuò)展雙目相機(jī)定位范圍的裝置，其特征在于，包括可旋轉(zhuǎn)底座、定位模塊、判斷模塊和控制模塊； 所述可旋轉(zhuǎn)底座設(shè)置在雙目相機(jī)上，用于帶動(dòng)所述雙目相機(jī)的鏡頭旋轉(zhuǎn)； 所述定位模塊，用于獲取所述雙目相機(jī)按照一定的采樣頻率采集待定位目標(biāo)的圖像，根據(jù)采集的圖像實(shí)時(shí)計(jì)算待定位目標(biāo)在所述雙目相機(jī)的視場中的空間坐標(biāo)； 所述判斷模塊，用于根據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算出的所述待定位目標(biāo)的空間坐標(biāo)判斷其是否即將超出所述雙目相機(jī)的視場； 所述控制模塊，用于當(dāng)所述判斷模塊判斷出所述待定位目標(biāo)即將超出所述雙目相機(jī)的視場時(shí)，控制所述可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)所述雙目相機(jī)的鏡頭旋轉(zhuǎn)，調(diào)整所述雙目相機(jī)的鏡頭的方向，使所述雙目相機(jī)的視場一直覆蓋所述待定位目標(biāo)。2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述判斷模塊具體用于: 當(dāng)實(shí)時(shí)計(jì)算出的所述待定位目標(biāo)在所述雙目相機(jī)的視場中的空間坐標(biāo)與所述雙目相機(jī)的視場邊緣的最近距離小于預(yù)先設(shè)定的距離時(shí)，判斷所述待定位目標(biāo)即將超出所述雙目相機(jī)的視場。3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述判斷模塊具體用于: 根據(jù)距離當(dāng)前時(shí)刻最近的若干個(gè)所述待定位目標(biāo)的空間坐標(biāo)和所述雙目相機(jī)的采樣頻率，計(jì)算所述待定位目標(biāo)當(dāng)前時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)速度； 根據(jù)所述待定位目標(biāo)當(dāng)前時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)速度和空間坐標(biāo)，估算所述待定位目標(biāo)按照該運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)到所述雙目相機(jī)的視場邊緣的時(shí)間；當(dāng)估算的時(shí)間小于預(yù)先設(shè)定的時(shí)間時(shí)，判斷所述待定位目標(biāo)即將超出所述雙目相機(jī)的視場。4.如權(quán)利要求2或3所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括分別與所述可旋轉(zhuǎn)底座相連的垂直電機(jī)和水平電機(jī)； 所述垂直電機(jī)可沿垂直方向旋轉(zhuǎn)，用于控制所述可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)所述雙目相機(jī)的鏡頭沿垂直軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)； 所述水平電機(jī)可沿水平方向旋轉(zhuǎn)，用于控制所述可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)所述雙目相機(jī)的鏡頭沿水平軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述控制模塊具體用于: 當(dāng)所述判斷模塊判斷出所述待定位目標(biāo)即將從左方或右方超出所述雙目相機(jī)的視場時(shí)，控制所述垂直電機(jī)沿垂直方向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制所述可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)所述雙目相機(jī)的鏡頭沿垂直軸線向左或向右旋轉(zhuǎn)，使所述待定位目標(biāo)處于所述雙目相機(jī)鏡頭旋轉(zhuǎn)后的視場水平方向的中心； 當(dāng)所述判斷模塊判斷出所述待定位目標(biāo)即將從上方或下方超出所述雙目相機(jī)的視場時(shí)，控制所述水平電機(jī)沿水平方向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制所述可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)所述雙目相機(jī)的鏡頭沿水平軸線向上或向下旋轉(zhuǎn)，使所述待定位目標(biāo)處于所述雙目相機(jī)鏡頭旋轉(zhuǎn)后的視場垂直方向的中心。6.一種擴(kuò)展雙目相機(jī)定位范圍的方法，其特征在于，所述方法包括: 在雙目相機(jī)上設(shè)置可旋轉(zhuǎn)底座，所述可旋轉(zhuǎn)底座用于帶動(dòng)所述雙目相機(jī)的鏡頭旋轉(zhuǎn)； 獲取所述雙目相機(jī)按照一定的采樣頻率采集待定位目標(biāo)的圖像，根據(jù)采集的圖像實(shí)時(shí)計(jì)算待定位目標(biāo)在所述雙目相機(jī)的視場中的空間坐標(biāo)； 根據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算出的所述待定位目標(biāo)的空間坐標(biāo)判斷其是否即將超出所述雙目相機(jī)的視場； 當(dāng)判斷所述待定位目標(biāo)即將超出所述雙目相機(jī)的視場時(shí)，控制所述可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)所述雙目相機(jī)的鏡頭旋轉(zhuǎn)，調(diào)整所述雙目相機(jī)的鏡頭的方向，使所述雙目相機(jī)的視場一直覆蓋所述待定位目標(biāo)。7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算出的所述待定位目標(biāo)的空間坐標(biāo)判斷其是否即將超出所述雙目相機(jī)的視場，具體為: 當(dāng)實(shí)時(shí)計(jì)算出的所述待定位目標(biāo)在所述雙目相機(jī)的視場中的空間坐標(biāo)與所述雙目相機(jī)的視場邊緣的最近距離小于預(yù)先設(shè)定的距離時(shí)，判斷所述待定位目標(biāo)即將超出所述雙目相機(jī)的視場。8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算出的所述待定位目標(biāo)的空間坐標(biāo)判斷其是否即將超出所述雙目相機(jī)的視場，具體為: 根據(jù)距離當(dāng)前時(shí)刻最近的若干個(gè)所述待定位目標(biāo)的空間坐標(biāo)和所述雙目相機(jī)的采樣頻率，計(jì)算所述待定位目標(biāo)當(dāng)前時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)速度； 根據(jù)所述待定位目標(biāo)當(dāng)前時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)速度和空間坐標(biāo)，估算所述待定位目標(biāo)按照該運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)到所述雙目相機(jī)的視場邊緣的時(shí)間；當(dāng)估算的時(shí)間小于預(yù)先設(shè)定的時(shí)間時(shí)，判斷所述待定位目標(biāo)即將超出所述雙目相機(jī)的視場。9.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括: 將垂直電機(jī)和水平電機(jī)分別連接到所述可旋轉(zhuǎn)底座； 所述垂直電機(jī)可沿垂直方向旋轉(zhuǎn)，控制所述可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)所述雙目相機(jī)的鏡頭沿垂直軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);所述水平電機(jī)可沿水平方向旋轉(zhuǎn)，控制所述可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)所述雙目相機(jī)的鏡頭沿水平軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述當(dāng)判斷所述待定位目標(biāo)即將超出所述雙目相機(jī)的視場時(shí)，控制所述可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)所述雙目相機(jī)的鏡頭旋轉(zhuǎn)，調(diào)整所述雙目相機(jī)的鏡頭的方向，使所述雙目相機(jī)的視場一直覆蓋所述待定位目標(biāo)具體包括: 當(dāng)判斷所述待定位目標(biāo)即將從左方或右方超出所述雙目相機(jī)的視場時(shí)，控制所述垂直電機(jī)沿垂直方向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制所述可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)所述雙目相機(jī)的鏡頭沿垂直軸線向左或向右旋轉(zhuǎn)，使所述待定位目標(biāo)處于所述雙目相機(jī)鏡頭旋轉(zhuǎn)后的視場水平方向的中心； 當(dāng)判斷所述待定位目標(biāo)即將從上方或下方超出所述雙目相機(jī)的視場時(shí)，控制所述水平電機(jī)沿水平方向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制所述可旋轉(zhuǎn)底座帶動(dòng)所述雙目相機(jī)的鏡頭沿水平軸線向上或向下旋轉(zhuǎn)，使所述待定位目標(biāo)處于所述雙目相機(jī)鏡頭旋轉(zhuǎn)后的視場垂直方向的中心。
【文檔編號】H04N13/02GK106060527SQ201610622640
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月1日
【發(fā)明人】舒玉龍, 馬金波, 韓玉才
【申請人】北京小鳥看看科技有限公司