本實(shí)用新型涉及虛擬現(xiàn)實(shí)場景生成技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種超廣視場的虛擬現(xiàn)實(shí)場景生成裝置、機(jī)器人及無人駕駛裝置。

背景技術(shù)：

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)在城市規(guī)劃、模擬訓(xùn)練、宣傳展示、娛樂等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。相對于虛擬現(xiàn)實(shí)場景的應(yīng)用而言，虛擬現(xiàn)實(shí)場景的構(gòu)建通常采用計算機(jī)建模的方式生成三維圖像，往往需要耗費(fèi)大量人力物力，時間周期也較長，成本巨大，制約了市場的發(fā)展。目前，采用光學(xué)設(shè)備進(jìn)行全景圖像采集構(gòu)建虛擬現(xiàn)實(shí)場景，具有效率高，成本低的諸多優(yōu)點(diǎn)越來越受到重視。其中單鏡頭全景光學(xué)設(shè)備采用一個廣角鏡頭配合一個成像器件進(jìn)行圖像采集，體積小且成本低，占據(jù)了較大的市場份額，但由于鏡頭視場有限，只能生成近似全景圖像，因此不能做到真正意義上的360度視場無死角的虛擬現(xiàn)實(shí)場景。而采用雙鏡頭或多鏡頭的全景光學(xué)設(shè)備，采用雙鏡頭或多鏡頭配合多個成像器件進(jìn)行圖像采集，再通過軟件拼接成全景圖像，可以做到360度視場無死角的虛擬現(xiàn)實(shí)場景，但由于采用的器件較多，相應(yīng)的處理電路也較復(fù)雜，設(shè)備體積大，成本也較高。

因此，對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊，體積較小，成本低，360度視場無死角，可用于手持設(shè)備的虛擬現(xiàn)實(shí)場景生成裝置和方法實(shí)有必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的一種缺陷（不足），提供成本低廉，體積小，可手持，360度視場無死角采集的虛擬現(xiàn)實(shí)場景生成裝置和方法。

本實(shí)用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

一種虛擬現(xiàn)實(shí)場景生成裝置，由光學(xué)成像單元，圖像感應(yīng)與處理單元，控制單元，存儲單元組成?？刂茊卧c圖像感應(yīng)與處理單元和存儲單元相連。圖像感應(yīng)與處理單元包括圖像感應(yīng)器和相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理電路。光學(xué)成像單元包括2個超廣角負(fù)透鏡模組，轉(zhuǎn)向模組，合像模組，其中超廣角負(fù)透鏡模組所能采集的圖像視場范圍大于180度，2個超廣角負(fù)透鏡模組共軸設(shè)置在能采集完整360度視角的位置。轉(zhuǎn)向模組包括一個共用轉(zhuǎn)向模組和2個獨(dú)立轉(zhuǎn)向模組，其中共用轉(zhuǎn)向模組設(shè)置在兩個超廣角負(fù)透鏡模組中間能完整接收圖像的位置，兩個獨(dú)立轉(zhuǎn)向模組分別設(shè)置在對應(yīng)的超廣角負(fù)透鏡模組一側(cè)，合像模組設(shè)置在轉(zhuǎn)向模組與圖像感應(yīng)器之間并且能讓圖像感應(yīng)器完整接收2個超廣角負(fù)透鏡模組所采集圖像的位置。圖像感應(yīng)器所采集的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)處理電路進(jìn)行拼接、矯正處理之后傳送至存儲單元保存。

與上述裝置相對應(yīng)的一種虛擬現(xiàn)實(shí)場景生成方法，包括如下步驟：

1.控制單元發(fā)出開始指令。

2.圖像感應(yīng)與處理單元中的圖像感應(yīng)器采集圖像。

3.數(shù)據(jù)處理電路對采集的圖像進(jìn)行矯正，去除嚴(yán)重失真部分。

4.數(shù)據(jù)處理電路對矯正后的圖像根據(jù)特征點(diǎn)進(jìn)行拼接，生成完整全景圖像。

5.存儲圖像到存儲單元。

6.重復(fù)步驟2到5直到控制單元發(fā)出停止指令。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型技術(shù)方案的有益效果是：

本實(shí)用新型提供一種虛擬現(xiàn)實(shí)場景生成裝置及方法，通過由兩組分離的超廣角負(fù)透鏡模組，以及轉(zhuǎn)向模組，合像模組構(gòu)成的光學(xué)成像單元，將360度全景圖像同時成像在圖像傳感器不同位置，在控制單元的協(xié)調(diào)下經(jīng)過數(shù)據(jù)處理電路完成圖像矯正、拼接，并將最終圖像保存到存儲單元。由于360度全景圖像是由同一個傳感器接收，因此只使用一個傳感器及數(shù)據(jù)處理電路就能實(shí)現(xiàn)全景圖像的采集與處理，不需要使用2個圖像傳感器對兩個方向的圖像分別接收，有效減少系統(tǒng)體積尺寸和制作成本，使整個裝置小巧緊湊，可以用在手持設(shè)備，也可用于個人信息終端。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型所述虛擬現(xiàn)實(shí)場景生成裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型所述虛擬現(xiàn)實(shí)場景生成裝置采集圖像位置示意圖；

圖3是本實(shí)用新型所述虛擬現(xiàn)實(shí)場景生成方法流程示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合其中的較佳實(shí)施方式對本實(shí)用新型方案進(jìn)行詳細(xì)闡述。

附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；為了更好說明本實(shí)施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實(shí)際產(chǎn)品的尺寸；對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，是本實(shí)用新型虛擬現(xiàn)實(shí)場景生成裝置結(jié)構(gòu)示意圖，由光學(xué)成像單元1，圖像感應(yīng)與處理單元2，控制單元3，存儲單元4組成。控制單元3與圖像感應(yīng)與處理單元2和存儲單元4相連。光學(xué)成像單元1包括第一超廣角負(fù)透鏡模組11和第二超廣角負(fù)透鏡模組12，共用轉(zhuǎn)向模組13，第一獨(dú)立轉(zhuǎn)向模組14和第二獨(dú)立轉(zhuǎn)向模組15，合像模組16。其中第一超廣角負(fù)透鏡模組11和第二超廣角負(fù)透鏡模組12是采用光學(xué)玻璃制作的能采集的圖像視場范圍大于180度的光學(xué)鏡片或鏡片組，可以共軸設(shè)置在能采集完整360度視角的位置。共用轉(zhuǎn)向模組13可以采用棱鏡，也可以采用平面鏡組合的形式設(shè)置在兩個超廣角負(fù)透鏡模組中間能完整接收圖像的位置。第一獨(dú)立轉(zhuǎn)向模組14和第二獨(dú)立轉(zhuǎn)向模組15采用一個或多個平面鏡，也可采用棱鏡或具有高反射特性的二次曲面元件。其中第一獨(dú)立轉(zhuǎn)向模組14設(shè)置在第一超廣角負(fù)透鏡模組11一側(cè)，第二獨(dú)立轉(zhuǎn)向模組15設(shè)置在第二超廣角負(fù)透鏡模組12一側(cè)。合像模組16采用攝像鏡頭或具有成像功能的鏡片組，設(shè)置在第一獨(dú)立轉(zhuǎn)向模組14、第二獨(dú)立轉(zhuǎn)向模組15與圖像感應(yīng)器21之間，并且能讓圖像感應(yīng)器21完整接收2個超廣角負(fù)透鏡模組所采集圖像的位置。圖像感應(yīng)與處理單元2包括圖像感應(yīng)器21和數(shù)據(jù)處理電路22，其中圖像感應(yīng)器21可以是CCD（電荷耦合器件），也可以是CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）器件，數(shù)據(jù)處理電路22包含集成電路芯片且能完成圖像矯正、拼接功能。圖像感應(yīng)與處理單元2和存儲單元4在控制單元3的協(xié)調(diào)下工作，圖像感應(yīng)器21所采集的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)處理電路22進(jìn)行矯正、拼接處理之后傳送至存儲單元4保存。

圖2是本實(shí)用新型虛擬現(xiàn)實(shí)場景生成裝置采集圖像位置示意圖，其中201是圖像感應(yīng)器21接收第一超廣角負(fù)透鏡模組11所采集圖像的區(qū)域位置，202是圖像感應(yīng)器21接收第二超廣角負(fù)透鏡模組12所采集圖像的區(qū)域位置。圖像感應(yīng)器21同時接收兩個大于180度視場圖像，在控制單元3的協(xié)調(diào)控制下，數(shù)據(jù)處理電路22對圖像進(jìn)行矯正，包括依照透視關(guān)系進(jìn)行畸變矯正，去除圖像嚴(yán)重失真部分；再依據(jù)兩部分圖像共有的特征點(diǎn)進(jìn)行圖像拼接，最后將完成的360度視場圖像存儲到存儲單元4。整個360度全景圖像的采集與處理通過單個圖像感應(yīng)與處理單元完成，有效減少系統(tǒng)體積尺寸和制作成本，使整個裝置小巧緊湊，可以用在手持設(shè)備，也可用于個人信息終端。

圖3是虛擬現(xiàn)實(shí)場景生成方法流程示意圖。依上所述，虛擬現(xiàn)實(shí)場景生成包括如下步驟：

S101：使用各項(xiàng)參數(shù)已知的物品，在上面標(biāo)出至少一個位置點(diǎn)作為特征點(diǎn)（特征點(diǎn)的選取可按直線或設(shè)計好的曲線隨意選?。?/p>

S102：獲取第一超廣角負(fù)透鏡模組11和第二超廣角負(fù)透鏡模組12采集第一場景圖像及第二場景圖像；所述第一場景圖像及第二場景圖像均為大于180度的視場圖像。采集第一場景圖像及第二場景圖像的過程包括：通過分別獲取第一超廣角負(fù)透鏡模組11和第二超廣角負(fù)透鏡模組12周圍超過180度的視場圖像，再用共用轉(zhuǎn)向模組13完整接受第一超廣角負(fù)透鏡模組和第二超廣角負(fù)透鏡模組的圖像，并分別發(fā)給第一獨(dú)立轉(zhuǎn)向模組14、第二獨(dú)立轉(zhuǎn)向模組(15)進(jìn)行再次轉(zhuǎn)向；最后發(fā)送給合像模組；

S103：對所述第一場圖像片及第二場景圖像進(jìn)行矯正，去除嚴(yán)重失真部分；主要依照透視關(guān)系進(jìn)行畸變矯正，去除圖像嚴(yán)重失真部分；

S104：根據(jù)所述第一場圖像片及第二場景圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行拼接，生成完整的360度視場圖像。找出第一場景圖像及第二場景圖像共有的特征點(diǎn)，根據(jù)特征點(diǎn)的大小、位置對第一場景圖像和第二場景圖像進(jìn)行縮放，旋轉(zhuǎn)，平移，使兩幅圖像中的特征點(diǎn)重合，完成圖像拼接，記錄縮放，旋轉(zhuǎn)，平移數(shù)據(jù)作為拼接參數(shù)。

S105：存儲圖像到存儲單元。

S106：重復(fù)S102到S105直到控制單元發(fā)出停止指令。

本實(shí)用新型還提供了一種在頭部安裝該虛擬現(xiàn)實(shí)場景生成裝置的機(jī)器人，主要用于監(jiān)控或巡邏。

本實(shí)用新型還提供了一種在車輛頂部安裝該虛擬現(xiàn)實(shí)場景生成裝置無人駕駛裝置；用于自動駕駛時更好地獲取周圍環(huán)境的信息，并輔助駕駛系統(tǒng)根據(jù)獲取的全景圖片進(jìn)行適當(dāng)?shù)靥幚怼?/p>

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。