【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于通过包括多个相机的相机系统对三维空间中的场景到合成图像中的投影进行建模的计算机实施的方法、一种使用包括多个相机的相机系统提供场景的合成图像的计算机实施的方法、一种对应的数据设备和一种对应的计算机程序。
技术介绍
1、当使用包括多个相机的相机系统提供场景的合成图像时，需要确定三维空间中的场景到合成图像中的投影。因此，需要对多个相机(特别是相机的透镜)进行建模以确定投影。
2、已知的方法包括使用针孔相机模型或诸如双球面模型的另一相机模型来模拟由相机系统将场景的点投影到合成图像中。对于由包括多个相机的相机系统确定的合成图像，视差是常见的问题。视差是沿着不同视线观察的对象的表观位置的位移。由于多个相机不能占据相同的物理空间，因此视差导致合成图像中的错误，例如丢失信息或信息的双重呈现。
3、因此，需要一种通过包括具有减小的视差的多个相机的相机系统对三维空间中的场景到合成图像中的投影进行建模的方法。
4、本专利技术具有考虑到视差而通过包括多个相机的相机系统来改进对三维空间中的场景到合成图像中的投影进行建模的目的。
5、在下文中公开了本专利技术的各方面、示例和示例性步骤以及其实施例。本专利技术的不同示例性特征可以根据本专利技术在任何技术上有利和可行的地方进行组合。
技术实现思路
1、本专利技术的示例性简短描述
2、在下文中，给出了本专利技术的具体特征的简短描述，这不应被理解为将本专利技术仅限于本部分中描述的特征或特
3、提出了一种用于通过包括多个相机的相机系统对三维空间中的场景到合成图像中的投影进行建模的计算机实施的方法。
4、特别地，在该方法中，随后将所述场景投影到多个相机单位球面和合成单位球面上。所述多个相机单位球面中的每个相机单位球面分别表示所述多个相机中的一个相机。所述合成单位球面统一所述多个相机单位球面，其中所述合成单位球面的合成单位球面中心与所述多个相机单位球面的每个相机单位球面中心等距离统一偏移。所述相机单位球面和所述合成单位球面的半径对应于对准距离，其中所述对准距离与所述相机系统和感兴趣点之间的外在距离有关。因此，所提出的方法尤其允许考虑到视差而通过包括多个相机的相机系统来改进对三维空间中的场景到合成图像中的投影进行建模。特别地，可以在对准距离处实现零视差。
5、本专利技术的一般描述
6、在本部分中，例如通过参考本专利技术的可能实施例给出了对本专利技术的一般特征的描述。
7、本专利技术由独立权利要求的主题限定。本专利技术的附加特征呈现在从属权利要求中。
8、根据本公开的一个方面，一种用于通过包括多个相机的相机系统对三维空间中的场景到合成图像中的投影进行建模的计算机实施的方法包括以下步骤：随后将所述场景投影到多个相机单位球面和合成单位球面上。所述多个相机单位球面中的每个相机单位球面分别表示所述多个相机中的一个相机。所述合成单位球面统一所述多个相机单位球面，其中所述合成单位球面的合成单位球面中心与所述多个相机单位球面的每个相机单位球面中心等距离统一偏移。所述相机单位球面和所述合成单位球面的半径对应于对准距离，其中所述对准距离与所述相机系统和感兴趣点之间的外在距离有关。
9、如本文使用的术语“场景”包括区域(特别是房间，更特别是手术室)的三维视图。场景也称为由相机系统监测的感兴趣区域。
10、如本文使用的术语“合成图像”涉及由来自不同图像源(特别是包括多个相机的相机系统)的多个捕获的图像合成或换句话说放在一起的图像。优选地，合成图像覆盖场景的360度视图。
11、如本文使用的术语“单位球面”涉及半径为1的球面。
12、如本文使用的术语“统一”涉及一种方法，其中值或数据通常使其差异被合并。这些差异可以具有许多不同的来源。例如，当与多个相机一起工作时，多个装置传感器之间的采样中的随机噪声或由视差引起的误差是常见的来源。
13、如本文使用的术语“外在距离”涉及现实世界中的距离。换句话说，外在距离表示相机系统和感兴趣的点之间的距离。感兴趣的点例如是当相机系统监正在测附接到天花板的房间时患者躺在其上的手术台；外在距离则是相机与患者上的点之间的米数。在另一示例中，外在距离表示相机系统中的相机之间的距离，但如在现实生活中，多个相机不能在相同的时间点占据相同的物理空间。
14、换句话说，统一偏移由合成单位球面中心和相机单位球面中心之间的矢量的量值来定义。此外，统一偏移是缩放到单位球面的偏移。换句话说，统一偏移反映相机系统的相机之间的外在距离以及缩放到单位球面的系统的对准距离。
15、换句话说，存在多个图像平面，每个相机一个图像平面。这是可用的原始信息。每个相机的传感器正在查看场景。像素从每个个体相机重新投影回到合成球面上。为了高水平理解，场景中可由多个相机查看的点--并且是远离合成球面的中心的对准距离--被投影到合成球面上，然后被投影到相机球面上，并且然后被投影到相机的图像平面上。由于算法仅具有原始像素，因此算法的流程在与刚刚给出的描述相反的方向上进行。即，从相机的图像平面到相机球面上，并且然后会聚到复合球面上。
16、虽然相机单位球面和合成单位球面的半径对应于对准距离，其中对准距离涉及相机系统和感兴趣点之间的外在距离，但是单位球面的定义是它具有1的半径。然而，实际上在表示中变化的唯一事物是统一偏移。
17、换句话说，使用合成单位球面的方法(其也被称为三重球面模型)可以被解读为已知双球面方法的推广，其中在双球面方法中，整个相机系统由双球面模型表示，但是每个相机仍然可以具有它们自己的单独模型参数。如本文描述的方法引入了统一可以例如均由双球面模型表示的相机单位球面的合成单位球面。因此，多个相机之间的外在距离在如本文描述的方法中由统一偏移表示。相比之下，双球面方法不考虑多个相机之间的距离，并且因此不包括任何统一偏移，即它假设相机共享相同的物理位置。
18、该方法允许人们提供合成图像，其中可以在没有视差的情况下确定场景的感兴趣点，这些感兴趣点与相机系统相距对准距离。场景的三维房间中的以对准距离与相机系统相距的平面被称为对准平面。
19、此外，另外地，该方法允许提供合成图像，其中可以以相对低的视差误差来确定场景的兴趣点，该兴趣点与相机系统相距对准距离范围并且遭受相机之间的数据差异。由朝向和远离相机延伸的对准平面定义的场景的三维房间中的区域被称为对准区域。该对准区域由相机之间的物理距离、对准平面与三维空间中合成球面的中心的距离以及用户定义的偏移确定。在给定这些参数的情况下，可以使用真实世界度量(如厘米)来限制该区域中的误差量，而不是被迫依赖于相机中心度量(如像素)。例如，对于给定的多个相机和给定的对准距离，可以计算出由对准平面前面60cm(即朝向相机)和后面60cm(即远离相机)定义的区域中的视差引起的误差小于1cm。换句话说，该方法提供了外在度量和相机空间度量之间的桥梁，后者对于系统的用户来说更难以本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种计算机实施的方法，用于通过相机系统对三维空间中的场景到合成图像中的投影进行建模，所述相机系统包括多个相机，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，
3.根据前述权利要求中任一项所述的计算机实施的方法，包括：
4.根据权利要求3所述的计算机实施的方法，
5.根据前述权利要求中任一项所述的计算机实施的方法，
6.根据前述权利要求中任一项所述的计算机实施的方法，
7.根据权利要求2-6中任一项所述的计算机实施的方法，
8.根据前述权利要求中任一项所述的计算机实施的方法，
9.根据前述权利要求中任一项所述的计算机实施的方法，
10.根据权利要求9所述的计算机实施的方法，
11.根据前述权利要求中任一项所述的计算机实施的方法，
12.根据权利要求11所述的计算机实施的方法，
13.根据权利要求11或权利要求12所述的计算机实施的方法，
14.一种计算机实施的方法，使用相机系统提供场景的合成图像，所述相机系统包括
15.根据权利要求14所述的计算机实施的方法，其中预先计算所述相机系统的表示包括：
16.根据权利要求14-15中任一项所述的计算机实施的方法，
17.一种数据处理设备，包括用于执行根据权利要求1-13中任一项所述的方法的装置。
18.一种数据处理设备，包括用于执行根据权利要求14-16中任一项所述的方法的装置。
19.一种计算机程序，当在计算机上运行时或当被加载到计算机上时，所述计算机程序使所述计算机执行根据权利要求1-13中任一项所述的方法的方法步骤。
20.一种计算机程序，当在计算机上运行时或当被加载到计算机上时，所述计算机程序使所述计算机执行根据权利要求14-16中任一项所述的方法的方法步骤。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种计算机实施的方法，用于通过相机系统对三维空间中的场景到合成图像中的投影进行建模，所述相机系统包括多个相机，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，
3.根据前述权利要求中任一项所述的计算机实施的方法，包括：
4.根据权利要求3所述的计算机实施的方法，
5.根据前述权利要求中任一项所述的计算机实施的方法，
6.根据前述权利要求中任一项所述的计算机实施的方法，
7.根据权利要求2-6中任一项所述的计算机实施的方法，
8.根据前述权利要求中任一项所述的计算机实施的方法，
9.根据前述权利要求中任一项所述的计算机实施的方法，
10.根据权利要求9所述的计算机实施的方法，
11.根据前述权利要求中任一项所述的计算机实施的方法，
12.根据权利要求11所述的计算机实施的方法，
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