專(zhuān)利名稱(chēng)：一種雙攝像頭三維電子眼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種雙攝像頭三維電子眼，屬于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前的電子眼中形成外界物體的二維圖像，二維圖像中沒(méi)有物體的空間位置和實(shí)際形狀，所以目前的電子眼不能看到外界的物體。
三
發(fā)明內(nèi)容
解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的電子眼中能夠形成外界物體的三維物體圖形，所以本發(fā)明的電子眼能夠看到外界物體。技術(shù)的解決方案本發(fā)明的電子眼是攝像頭和計(jì)算機(jī)組成的，攝像頭傳入計(jì)算機(jī)中的是二維圖像，二維圖像中沒(méi)有物體的空間位置和實(shí)際形狀，所以計(jì)算機(jī)不能直接通過(guò)攝像頭看到外界物體，計(jì)算機(jī)必須把攝像頭傳入的環(huán)境二維圖像轉(zhuǎn)化成環(huán)境三維圖形，這樣計(jì)算機(jī)就能夠通過(guò)內(nèi)部三維環(huán)境圖形中的物體圖形的形狀、位置等知道外界物體的形狀、位置等信息，這樣計(jì)算機(jī)和攝像頭組成的電子眼就看到了環(huán)境中的物體。實(shí)際上環(huán)境的二維圖像可以看成是環(huán)境的三維空間被壓縮到了一個(gè)平面上，環(huán)境的二維圖像比環(huán)境的三維空間缺少了一個(gè)z方向坐標(biāo)，二維平面坐標(biāo)是xy三維空間坐標(biāo)是xyz,計(jì)算機(jī)通過(guò)計(jì)算二維物體圖像的xy坐標(biāo)計(jì)算出與之對(duì)應(yīng)的三維物體圖形的z坐標(biāo)，有了 z坐標(biāo)計(jì)算機(jī)將二維圖像向z坐標(biāo)方向拉伸就還原出對(duì)應(yīng)的三維圖形，攝像頭形成圖像是凸透鏡成像原理，我們知道凸透鏡成像的大小和距離成反比，同一個(gè)物體離觀察窗口距離越大這個(gè)物體就越小，所以計(jì)算機(jī)中需要加入一個(gè)尺子離窗口的距離和尺子長(zhǎng)度的變化比值，從圖4中的I圖我們看到計(jì)算機(jī)拉伸平面ABCD形成的三維空間，這時(shí)在計(jì)算機(jī)中加入尺子離窗口的距離和尺子長(zhǎng)度的變化比值，計(jì)算機(jī)拉伸平面ABCD就形成圖4中2圖的三維空間，圖4中2圖的三維空間是計(jì)算機(jī)中還原出的實(shí)際三維空間，二維圖像上的像素點(diǎn)只是一些光線(xiàn)變化的點(diǎn)，它們并沒(méi)有實(shí)際的體積所以并不能用來(lái)構(gòu)成計(jì)算機(jī)中的三維物體圖形，因此需要在計(jì)算機(jī)中制作一個(gè)xyz三維坐標(biāo)，這樣在計(jì)算機(jī)中就制作了一個(gè)數(shù)字三維空間，因?yàn)閤yz在數(shù)值上可以無(wú)限大所以這個(gè)數(shù)字三維空間可以無(wú)限大，還要在計(jì)算機(jī)中制作各種顏色微粒和構(gòu)成各種不同物質(zhì)的微粒，計(jì)算機(jī)將攝像頭傳入的具有各種顏色的二維物體圖像直接轉(zhuǎn)化成三維空間中由各種顏色微粒構(gòu)成的二維物體微粒圖形，然后在三維空間中拉伸二維物體微粒平面，這樣就在計(jì)算機(jī)的三維空間中形成物體的三維圖形，要拉伸物體圖形首先需要確定物體圖形的邊緣才能對(duì)物體圖形拉伸，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)形狀的物體圖像，計(jì)算機(jī)可以通過(guò)邊緣檢測(cè)提取物體圖像的邊緣，在三維空間中轉(zhuǎn)化成二維微粒平面上物體圖形的邊緣，計(jì)算機(jī)通過(guò)物體圖形的邊緣確定物體圖形的表面，計(jì)算機(jī)拉伸物體圖形的邊緣整個(gè)物體圖形表面跟隨物體圖形的邊緣一起運(yùn)動(dòng)最后形成物體的三維圖形，但實(shí)際中的物體表面具有各種不規(guī)則形狀，邊緣提取并不能將物體表面的各種細(xì)微的形狀都提取出來(lái)，因此我們還需要研究物體表面形狀和光線(xiàn)強(qiáng)弱的對(duì)應(yīng)關(guān)系，一個(gè)物體表面的形狀與物體表面反射出的光線(xiàn)強(qiáng)弱的變化在位置上對(duì)應(yīng)與物體的顏色和所在環(huán)境的光線(xiàn)強(qiáng)弱無(wú)關(guān)，我們知道物體表面不同位置的傾斜度不同這樣物體表面不同位置反射出的光線(xiàn)強(qiáng)弱就不同，我們反過(guò)來(lái)讓物體圖像上像素點(diǎn)光線(xiàn)強(qiáng)弱的變化來(lái)決定對(duì)應(yīng)的物體圖形表面的形狀，計(jì)算機(jī)通過(guò)物體圖像上像素點(diǎn)之間的亮度差來(lái)確定對(duì)應(yīng)的物體微粒圖形上的微粒高低差就能夠形成各種細(xì)微形狀的三維物體圖形表面，物體圖像的每個(gè)像素點(diǎn)上都隱藏著實(shí)際物體的信息，所以我們不應(yīng)該丟掉任何一個(gè)像素點(diǎn)，首先計(jì)算機(jī)將像素點(diǎn)構(gòu)成的平面圖像轉(zhuǎn)化成數(shù)字三維空間中的微粒構(gòu)成的平面，然后計(jì)算機(jī)提取圖像上的物體邊緣并轉(zhuǎn)化成微粒平面中的物體圖形邊緣，計(jì)算機(jī)通過(guò)拉伸物體圖形邊緣和通過(guò)像素點(diǎn)光線(xiàn)強(qiáng)弱對(duì)物體圖形表面微粒的的調(diào)整，在計(jì)算機(jī)的數(shù)字三維空間中形成實(shí)際物體的三維物體圖形。因?yàn)殡娮友壑荒芸吹轿矬w的前面而物體的背面并不能看到，這樣在電子眼中形成的物體三維圖形并不完整，需要電子眼中的計(jì)算機(jī)按照物體的特征對(duì)三維物體圖形不完整的部分進(jìn)行填充，如果通過(guò)公式計(jì)算對(duì)不完整部分填充是很困難的因?yàn)槲矬w的三維圖形形狀可能并不標(biāo)準(zhǔn)，這里需要通過(guò)數(shù)值線(xiàn)對(duì)物體的三維圖形進(jìn)行填充，在圖6中我們看到這里的數(shù)值線(xiàn)是一些垂直平面圖形邊緣的小細(xì)線(xiàn)，通過(guò)數(shù)值線(xiàn)之間的角度和數(shù)值線(xiàn)在邊上排列的數(shù)目能夠知道圖形邊的形狀和邊的長(zhǎng)度，同樣我們可以在三維物體圖形上垂直與物體圖形表面分布數(shù)值線(xiàn)，通過(guò)數(shù)值線(xiàn)之間的角度和數(shù)值線(xiàn)在三維圖形上的數(shù)目能夠知道三維·圖形的表面形狀和表面積的大小，反過(guò)來(lái)我們可以通過(guò)數(shù)值線(xiàn)在計(jì)算機(jī)中形成各種物體圖形并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，這樣電子眼中就可以通過(guò)數(shù)值線(xiàn)對(duì)三維物體圖形識(shí)別并填充。雙攝像頭和計(jì)算機(jī)組成的三維電子眼中形成的三維物體圖形，在形狀和位置上更加準(zhǔn)確，因?yàn)閿z像頭形成的是倒像所以計(jì)算機(jī)在拉伸物體圖像時(shí)可以接照凸透鏡成像的逆過(guò)程來(lái)拉伸，圖5中的a和b分別是計(jì)算機(jī)內(nèi)模擬的兩個(gè)凸透鏡，I和3分別是一個(gè)直棒通過(guò)兩個(gè)攝像頭分別形成的直棒圖像轉(zhuǎn)化成的微粒圖形，2是拉伸I形成的三維直棒圖形，4是拉伸3形成的三維直棒圖形，分別連接1、2和3、4的線(xiàn)是拉伸軌跡，這時(shí)我們看到2和4分別只能在各自的軌跡上移動(dòng)，因?yàn)槭且粋€(gè)物體通過(guò)兩個(gè)凸透鏡形成兩個(gè)圖像，所以逆過(guò)程中兩個(gè)圖形的軌跡會(huì)交合，兩個(gè)圖形會(huì)在交合處重合在一起，在計(jì)算機(jī)中分別給形成的三維直棒圖形2和4上添加圖形上的磁力，這樣2和4就會(huì)因?yàn)槲谲壽E上移動(dòng)最后重合形成三維直棒5，在雙攝像頭電子眼中形成精確的外界物體圖形。
四

附圖中圖I到圖7是對(duì)本發(fā)明的電子眼中形成三維物體圖形過(guò)程的說(shuō)明圖。
五具體實(shí)施例方式雙攝像頭三維電子眼由兩個(gè)攝像頭和計(jì)算機(jī)組成，攝像頭傳入計(jì)算機(jī)中的是二維圖像，二維圖像中沒(méi)有物體的空間位置和實(shí)際形狀，所以計(jì)算機(jī)不能直接通過(guò)攝像頭看到外界的物體，計(jì)算機(jī)必須把攝像頭傳入的環(huán)境二維圖像轉(zhuǎn)化成環(huán)境三維圖形，這樣計(jì)算機(jī)就能夠通過(guò)內(nèi)部三維環(huán)境圖形中的物體圖形的形狀、位置等知道外界物體的形狀、位置等信息，這樣計(jì)算機(jī)和攝像頭組成的電子眼就看到了環(huán)境中的物體。實(shí)際上環(huán)境的二維圖像可以看成是環(huán)境的三維空間被壓縮到了一個(gè)平面上，環(huán)境的二維圖像比環(huán)境的三維空間缺少了一個(gè)Z方向坐標(biāo)，二維平面坐標(biāo)是xy三維空間坐標(biāo)是xyz，因此找到二維平面圖像坐標(biāo)與對(duì)應(yīng)的三維空間圖形坐標(biāo)上的對(duì)應(yīng)關(guān)系，計(jì)算機(jī)就能夠通過(guò)計(jì)算二維物體圖像的xy坐標(biāo)計(jì)算出與之對(duì)應(yīng)的三維物體圖形的z坐標(biāo)，有了 z坐標(biāo)計(jì)算機(jī)將二維圖像向z坐標(biāo)方向拉伸就還原出對(duì)應(yīng)的三維圖形，這里首先要研究物體的二維圖像和三維圖形之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，一張物體照片就是一個(gè)物體的二維圖像，在物體的二維圖像上物體的所有信息都存在于一個(gè)平面上，因此在物體的二維圖像上沒(méi)有物體的遠(yuǎn)近位置和實(shí)際形狀等信息，而我們的眼睛能夠直接看到照片中物體的遠(yuǎn)近位置和實(shí)際形狀，這說(shuō)明我們的眼睛將照片中的物體圖像轉(zhuǎn)化成了三維物體圖形，眼睛的這一功能為我們的研究帶來(lái)了方便，對(duì)于一副圖像我們既能看到它的二維也能看到它的三維，在二維的圖I中我們看到離外框ABCD的BC邊的y坐標(biāo)值越大在三維的圖I中距離外框的z坐標(biāo)值也越大，因?yàn)槿S的圖I是三維空間所以我們可以把三維圖I中的邊框AB⑶叫做觀察窗口，如二維圖I中hg邊比ef邊距離BC邊的y值大所以三維圖I中hg邊比ef邊距離窗口 AB⑶遠(yuǎn)，從圖I中能夠知道二維平面上的角度決定了對(duì)應(yīng)的三維空間中平面的傾斜角度，如圖I中角abc大于角efg,所以平面abed和窗口所成角度大于平面efgh和窗口所成角度，圖I中計(jì)算機(jī)通過(guò)平面efgh上的角度能夠計(jì)算出三維空間中平面efgh的傾斜角度，如果計(jì)算機(jī)將三維空間中的平面efgh向窗口延伸就會(huì)與窗口所在平面相交形成一條相交線(xiàn)，這時(shí)我們發(fā)現(xiàn)在三維空間中efgh所在的延伸平面是二維平面efgh所在的延伸平面以相交線(xiàn)為轉(zhuǎn)動(dòng)·軸被向坐標(biāo)z方向拉伸形成的傾斜面，二維平面中的efgh平面是三維空間中efgh平面的投影，通過(guò)對(duì)二維平面圖像和與之對(duì)應(yīng)的三維空間圖形進(jìn)行研究，我們就能夠知道二維平面圖像中的各條線(xiàn)段是與之對(duì)應(yīng)的三維空間中各條線(xiàn)段的投影，三維的圖I中平行線(xiàn)ef、豎直線(xiàn)je和它們?cè)诙S平面的投影長(zhǎng)度相等，而斜線(xiàn)gf比它的投影長(zhǎng)，這樣三維空間中平行線(xiàn)ef和豎直線(xiàn)je上的每一點(diǎn)到窗口 AB⑶的距離相等，因此雖然二維平面上豎直線(xiàn)je的j點(diǎn)比e點(diǎn)的y坐標(biāo)值大但在三維空間中豎直線(xiàn)je上的每一點(diǎn)到窗口 AB⑶的距離相等，所以二維平面中的豎直線(xiàn)和平行線(xiàn)在對(duì)應(yīng)的三維空間中仍然是豎直線(xiàn)和平行線(xiàn)，在三維圖I中我們看到平面abed和平面efgh離窗口較遠(yuǎn),而在三維圖2中因?yàn)橛衋m、bn、es、fo豎直線(xiàn)段和平面abed、平面efgh相連接所以平面abed和平面efgh離窗口的距離被拉近,邊ab被拉近到mn的位置邊ef被拉近到so的位置，斜線(xiàn)eo因?yàn)楹拓Q直線(xiàn)es、fo連接所以存在于efos所在的平面而并不向遠(yuǎn)處傾斜，從上面我們看到將二維圖像轉(zhuǎn)化成三維圖形，二維圖像中物體圖像之間的連接決定著三維圖形中每個(gè)物體圖形的實(shí)際位置，實(shí)際上計(jì)算機(jī)只要將二維圖像中的某些物體圖像拉伸還原成三維物體圖形，圖像中其它物體圖像因?yàn)檫B接作用也將自動(dòng)還原成三維物體圖形，計(jì)算機(jī)向三維空間的z方向拉伸二維圖3中的平面abc，這時(shí)在形成的三維平面abc上每一點(diǎn)都被均勻拉伸，三維平面abc上離BC邊y距離越大的點(diǎn)被拉伸到距離窗口越遠(yuǎn)的位置，三維平面abc上d點(diǎn)比g點(diǎn)離窗口遠(yuǎn)，de、gf保持豎直線(xiàn)由于線(xiàn)段之間的連接，線(xiàn)段ef的三維空間位置自動(dòng)形成，三維平面abc上m點(diǎn)比n點(diǎn)離窗口遠(yuǎn)，曲線(xiàn)mn的三維空間位置隨著三維平面abc的形成自動(dòng)形成，由于連接作用豎直曲面oskh也自動(dòng)形成,二維平面abc拉伸成三維平面abc在三維平面abc左邊的小豎直線(xiàn)就從近到遠(yuǎn)自動(dòng)豎直分布在平面abc上，如果把平面abc換成地面，小豎直線(xiàn)換成小草，那么拉伸二維地面圖形就能還原出三維草地圖形。攝像頭形成圖像是凸透鏡成像原理，我們知道凸透鏡成像的大小和距離成反比，同一個(gè)物體離觀察窗口距離越大這個(gè)物體就越小，所以計(jì)算機(jī)中需要加入一個(gè)尺子離窗口的距離和尺子長(zhǎng)度的變化比值，從圖4中的I圖我們看到計(jì)算機(jī)拉伸平面ABCD形成的三維空間，這時(shí)在計(jì)算機(jī)中加入尺子離窗口的距離和尺子長(zhǎng)度的變化比值，計(jì)算機(jī)拉伸平面ABCD就形成圖4中2圖的三維空間，圖4中2圖的三維空間是計(jì)算機(jī)中還原出的實(shí)際三維空間。二維圖像上的像素點(diǎn)只是一些光線(xiàn)變化的點(diǎn)，它們并沒(méi)有實(shí)際的體積所以并不能用來(lái)構(gòu)成計(jì)算機(jī)中的三維物體圖形，因此需要在計(jì)算機(jī)中制作一個(gè)xyz三維坐標(biāo)這樣在計(jì)算機(jī)中就制作了一個(gè)數(shù)字三維空間，因?yàn)閤yz在數(shù)值上可以無(wú)限大所以這個(gè)數(shù)字三維空間可以無(wú)限大，還要在計(jì)算機(jī)中制作各種顏色微粒和構(gòu)成各種不同物質(zhì)的微粒，計(jì)算機(jī)將攝像頭傳入的具有各種顏色的二維物體圖像直接轉(zhuǎn)化成三維空間中由各種顏色微粒構(gòu)成的二維物體微粒圖形，然后在三維空間中拉伸二維微粒平面，這樣就在計(jì)算機(jī)的三維空間中形成各種物體的三維圖形，要拉伸物體圖形首先需要確定物體圖形的邊緣才能對(duì)物體圖形拉伸，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)形狀的物體圖像，計(jì)算機(jī)可以通過(guò)邊緣檢測(cè)提取物體圖像的邊緣，在三維空 間中轉(zhuǎn)化成二維微粒平面上物體圖形的邊緣，計(jì)算機(jī)通過(guò)物體圖形的邊緣確定物體圖形的表面，計(jì)算機(jī)拉伸物體圖形的邊緣整個(gè)物體圖形表面跟隨物體圖形的邊緣一起運(yùn)動(dòng)最后形成物體的三維圖形，但實(shí)際中的物體表面具有各種不規(guī)則形狀，邊緣提取并不能將物體表面的各種細(xì)微的形狀都提取出來(lái)，因此我們還需要研究物體表面形狀和光線(xiàn)強(qiáng)弱的對(duì)應(yīng)關(guān)系，一個(gè)物體表面的形狀與物體表面反射出的光線(xiàn)強(qiáng)弱的變化在位置上對(duì)應(yīng)與物體的顏色和所在環(huán)境的光線(xiàn)強(qiáng)弱無(wú)關(guān)，我們知道物體表面不同位置的傾斜度不同這樣物體表面不同位置反射出的光線(xiàn)強(qiáng)弱就不同，我們反過(guò)來(lái)讓物體圖像上像素點(diǎn)光線(xiàn)強(qiáng)弱的變化來(lái)決定對(duì)應(yīng)的物體圖形表面的形狀，計(jì)算機(jī)通過(guò)物體圖像上像素點(diǎn)之間的亮度差來(lái)確定對(duì)應(yīng)的物體微粒圖形上的微粒高低差，就能夠形成各種細(xì)微形狀的三維物體圖形表面，物體圖像的每個(gè)像素點(diǎn)上都隱藏著實(shí)際物體的信息，所以我們不應(yīng)該丟掉任何一個(gè)像素點(diǎn)，首先計(jì)算機(jī)將像素點(diǎn)構(gòu)成的平面圖像轉(zhuǎn)化成數(shù)字三維空間中的微粒構(gòu)成的平面，然后計(jì)算機(jī)提取圖像上的物體邊緣并轉(zhuǎn)化成微粒平面中的物體圖形邊緣，計(jì)算機(jī)通過(guò)拉伸物體圖形邊緣和通過(guò)像素點(diǎn)光線(xiàn)強(qiáng)弱對(duì)物體圖形表面的調(diào)整，在計(jì)算機(jī)的數(shù)字三維空間中形成實(shí)際物體的三維物體圖形。因?yàn)殡娮友壑荒芸吹轿矬w的前面而物體的背面并不能看到，這樣在電子眼中形成的物體三維圖形并不完整，需要電子眼中的計(jì)算機(jī)按照物體的特征對(duì)三維物體圖形不完整的部分進(jìn)行填充，如果通過(guò)公式計(jì)算對(duì)不完整部分填充是很困難的因?yàn)槲矬w的三維圖形形狀可能并不標(biāo)準(zhǔn)，這里需要通過(guò)數(shù)值線(xiàn)對(duì)物體的三維圖形進(jìn)行填充，在圖6中我們看到這里的數(shù)值線(xiàn)是一些垂直平面圖形邊緣的小細(xì)線(xiàn)，通過(guò)數(shù)值線(xiàn)之間的角度和數(shù)值線(xiàn)在邊上排列的數(shù)目能夠知道圖形邊的形狀和邊的長(zhǎng)度，同樣我們可以在三維物體圖形上垂直與物體圖形表面分布數(shù)值線(xiàn)，通過(guò)數(shù)值線(xiàn)之間的角度和數(shù)值線(xiàn)在三維圖形上的數(shù)目能夠知道三維圖形的表面形狀和表面積的大小，如果在一個(gè)面上的數(shù)值線(xiàn)之間角度是零，數(shù)值線(xiàn)之間就相互平行，那么數(shù)值線(xiàn)所在的面就是平面，反過(guò)來(lái)我們可以通過(guò)數(shù)值線(xiàn)在計(jì)算機(jī)中形成各種物體圖形并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，這樣電子眼中就可以通過(guò)物體圖形上的數(shù)值線(xiàn)對(duì)三維物體圖形識(shí)別并填充。為了讓電子眼中形成的三維物體圖形在形狀和位置上更加準(zhǔn)確我們就需要研究雙攝像頭和計(jì)算機(jī)連接的三維電子眼，因?yàn)閿z像頭形成的是倒像所以計(jì)算機(jī)在拉伸物體圖像時(shí)可以按照凸透鏡成像的逆過(guò)程來(lái)拉伸，圖5中的a和b分別是計(jì)算機(jī)內(nèi)模擬的兩個(gè)凸透鏡，I和3分別是一個(gè)直棒通過(guò)兩個(gè)攝像頭分別形成的直棒圖像轉(zhuǎn)化成的微粒圖形，2是拉伸I形成的三維直棒圖形，4是拉伸3形成的三維直棒圖形，分別連接1、2和3、4的線(xiàn)是拉伸軌跡，這時(shí)我們看到2和4分別只能在各自的軌跡上移動(dòng)，因?yàn)槭且粋€(gè)物體通過(guò)兩個(gè)凸透鏡形成的兩個(gè)圖像，所以逆過(guò)程中兩個(gè)圖形的軌跡會(huì)交合，兩個(gè)圖形會(huì)在交合處重合在一起，在計(jì)算機(jī)中分別給形成的三維直棒圖形2和4上添加圖形上的磁力，這樣2和4就會(huì)因?yàn)槲谲壽E上移動(dòng)最后重合形成三維直棒5，在雙攝像頭電子眼中形成精確的外界物體圖形，通過(guò)雙攝像頭電子眼計(jì)算機(jī)可以知道環(huán)境中物體的大小、形狀、位置和物體的運(yùn)動(dòng)速度等，還可以區(qū)分畫(huà)中的物體和實(shí)際環(huán)境中的物體。圖7中的I圖是三維電子眼中拉伸物體圖形的過(guò)程，圖7中的2圖是模擬凸透鏡成像的逆過(guò)程拉伸物體圖形的過(guò)程，本發(fā)明的電子眼中是模擬凸透鏡的逆過(guò)程對(duì)物體圖形進(jìn)行拉伸。上面研究的是環(huán)境的俯視圖，環(huán)境的仰視圖和俯視圖相反是從圖形的上邊來(lái)拉伸 物體圖形，如果延伸三維空間中的平面交與觀察窗口所在平面的上部就是仰視圖，交與觀察窗口所在平面的下部就是俯視圖，就像我們向遠(yuǎn)處看時(shí)上面是天空下面是地面很遠(yuǎn)處天地合成一條線(xiàn)，地面交與我們觀察窗口的下面，天空交與我們觀察窗口的上面。當(dāng)二維圖形中的一個(gè)圖形被還原成三維圖形，那么與它連接的圖形也必須重新按三維圖形的連接方式與它連接，二維環(huán)境圖形之間的連接方式將被打破，圖形間重新尋找三維空間圖形的連接方式，因?yàn)橐粋€(gè)環(huán)境的二維圖像中的各種圖形都存在連接關(guān)系，所以當(dāng)把環(huán)境中的一個(gè)二維圖形還原成三維圖形那么所有具有連接關(guān)系的圖形就都自動(dòng)形成三維圖形，如果將環(huán)境中的一個(gè)汽車(chē)的三維形狀完全還原，那么與它連接的道路和道路兩邊的樹(shù)木等的實(shí)際位置將在三維空間中自動(dòng)形成。
權(quán)利要求
1.一種雙攝像頭三維電子眼其特征在于環(huán)境的二維圖像可以看成是環(huán)境的三維空間被壓縮到了一個(gè)平面上，環(huán)境的二維圖像比環(huán)境的三維空間缺少了一個(gè)Z方向坐標(biāo)，二維平面坐標(biāo)是Xy三維空間坐標(biāo)是xyz,計(jì)算機(jī)通過(guò)計(jì)算二維物體圖像的xy坐標(biāo)計(jì)算出與之對(duì)應(yīng)的三維物體圖形的z坐標(biāo)，有了 z坐標(biāo)計(jì)算機(jī)將二維圖像向z坐標(biāo)方向拉伸就還原出對(duì)應(yīng)的三維圖形，攝像頭形成圖像是凸透鏡成像原理，我們知道凸透鏡成像的大小和距離成反比，同一個(gè)物體離觀察窗口距離越大這個(gè)物體就越小，所以計(jì)算機(jī)中需要加入一個(gè)尺子離窗口的距離和尺子長(zhǎng)度的變化比值，從圖4中的I圖我們看到計(jì)算機(jī)拉伸平面ABCD形成的三維空間，這時(shí)在計(jì)算機(jī)中加入尺子離窗口的距離和尺子長(zhǎng)度的變化比值，計(jì)算機(jī)拉伸平面ABCD就形成圖4中2圖的三維空間，圖4中2圖的三維空間是計(jì)算機(jī)中還原出的實(shí)際三維空間，二維圖像上的像素點(diǎn)只是一些光線(xiàn)變化的點(diǎn)，它們并沒(méi)有實(shí)際的體積所以并不能用來(lái)構(gòu)成計(jì)算機(jī)中的三維物體圖形，因此需要在計(jì)算機(jī)中制作一個(gè)xyz三維坐標(biāo)這樣在計(jì)算機(jī)中就制作了一個(gè)數(shù)字三維空間，因?yàn)閤yz在數(shù)值上可以無(wú)限大所以這個(gè)數(shù)字三維空間可以無(wú)限大，還要在計(jì)算機(jī)中制作各種顏色微粒和構(gòu)成各種不同物質(zhì)的微粒，計(jì)算機(jī)將攝像頭傳入的具有各種顏色的二維物體圖像直接轉(zhuǎn)化成三維空間中由各種顏色微粒構(gòu)成的二維物體微粒圖形，然后在三維空間中拉伸二維微粒平面，這樣就在計(jì)算機(jī)的三維空 間中形成物體的三維圖形，要拉伸物體圖形首先需要確定物體圖形的邊緣才能對(duì)物體圖形拉伸，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)形狀的物體圖像，計(jì)算機(jī)可以通過(guò)邊緣檢測(cè)提取物體圖像的邊緣，在三維空間中轉(zhuǎn)化成二維微粒平面上物體圖形的邊緣，計(jì)算機(jī)通過(guò)物體圖形的邊緣確定物體圖形的表面，計(jì)算機(jī)拉伸物體圖形的邊緣整個(gè)物體圖形表面跟隨物體圖形的邊緣一起運(yùn)動(dòng)最后形成物體的三維圖形，但實(shí)際中的物體表面具有各種不規(guī)則形狀，邊緣提取并不能將物體表面的各種細(xì)微的形狀都提取出來(lái)，因此我們還需要研究物體表面形狀和光線(xiàn)強(qiáng)弱的對(duì)應(yīng)關(guān)系，一個(gè)物體表面的形狀與物體表面反射出的光線(xiàn)強(qiáng)弱的變化在位置上對(duì)應(yīng)與物體的顏色和所在環(huán)境的光線(xiàn)強(qiáng)弱無(wú)關(guān)，我們知道物體表面不同位置的傾斜度不同這樣物體表面不同位置反射出的光線(xiàn)強(qiáng)弱就不同，我們反過(guò)來(lái)讓物體圖像上像素點(diǎn)光線(xiàn)強(qiáng)弱的變化來(lái)決定對(duì)應(yīng)的物體圖形表面的形狀，計(jì)算機(jī)通過(guò)物體圖像上像素點(diǎn)之間的亮度差來(lái)確定對(duì)應(yīng)的物體微粒圖形上的微粒高低差就能夠形成各種細(xì)微形狀的三維物體圖形表面，物體圖像的每個(gè)像素點(diǎn)上都隱藏著實(shí)際物體的信息，所以我們不應(yīng)該丟掉任何一個(gè)像素點(diǎn)，首先計(jì)算機(jī)將像素點(diǎn)構(gòu)成的平面圖像轉(zhuǎn)化成數(shù)字三維空間中的微粒構(gòu)成的平面，然后計(jì)算機(jī)提取圖像上的物體邊緣并轉(zhuǎn)化成微粒平面中的物體圖形邊緣，計(jì)算機(jī)通過(guò)拉伸物體圖形邊緣和通過(guò)像素點(diǎn)光線(xiàn)強(qiáng)弱對(duì)物體圖形表面微粒的的調(diào)整，在計(jì)算機(jī)的數(shù)字三維空間中形成實(shí)際物體的三維物體圖形。
2.一種雙攝像頭三維電子眼其特征在于因?yàn)殡娮友壑荒芸吹轿矬w的前面而物體的背面并不能看到，這樣在電子眼中形成的物體三維圖形并不完整，需要電子眼中的計(jì)算機(jī)按照物體的特征對(duì)三維物體圖形不完整的部分進(jìn)行填充，如果通過(guò)公式計(jì)算對(duì)不完整部分填充是很困難的因?yàn)槲矬w的三維圖形形狀可能并不標(biāo)準(zhǔn)，這里需要通過(guò)數(shù)值線(xiàn)對(duì)物體的三維圖形進(jìn)行填充，在圖6中我們看到這里的數(shù)值線(xiàn)是一些垂直平面圖形邊緣的小細(xì)線(xiàn)，通過(guò)數(shù)值線(xiàn)之間的角度和數(shù)值線(xiàn)在邊上排列的數(shù)目能夠知道圖形邊的形狀和邊的長(zhǎng)度，同樣我們可以在三維物體圖形上垂直與物體圖形表面分布數(shù)值線(xiàn)，通過(guò)數(shù)值線(xiàn)之間的角度和數(shù)值線(xiàn)在三維圖形上的數(shù)目能夠知道三維圖形的表面形狀和表面積的大小，反過(guò)來(lái)我們可以通過(guò)數(shù)值線(xiàn)在計(jì)算機(jī)中形成各種物體圖形并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，這樣電子眼中就可以通過(guò)數(shù)值線(xiàn)對(duì)三維物體圖形識(shí)別并填充。
3.—種雙攝像頭三維電子眼其特征在于雙攝像頭和計(jì)算機(jī)組成的三維電子眼中形成的三維物體圖形，在形狀和位置上更加準(zhǔn)確，因?yàn)閿z像頭形成的是倒像所以計(jì)算機(jī)在拉伸物體圖像時(shí)可以按照凸透鏡成像的逆過(guò)程來(lái)拉伸，圖5中的a和b分別是計(jì)算機(jī)內(nèi)模擬的兩個(gè)凸透鏡，I和3分別是一個(gè)直棒通過(guò)兩個(gè)攝像頭分別形成的直棒圖像轉(zhuǎn)化成的微粒圖形，2是拉伸I形成的三維直棒圖形，4是拉伸3形成的三維直棒圖形，分別連接1、2和3、4的線(xiàn)是拉伸軌跡，這時(shí)我們看到2和4分別只能在各自的軌跡上移動(dòng)，因?yàn)橐粋€(gè)物體通過(guò)兩個(gè)凸透鏡形成兩個(gè)圖像，所以逆過(guò)程中兩個(gè)圖形的軌跡會(huì)交合，兩個(gè)圖形會(huì)在交合處重合在一起，計(jì)算機(jī)中分別給形成的三維直棒圖形2和4上添加圖形上的磁力，并設(shè)定三維直棒2和4可以相互重合，這樣2和4就會(huì)因?yàn)槲谲壽E上移動(dòng)并重合形成三維直棒5，在雙攝像頭電子眼中形成精確的外界物體圖形?！?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙攝像頭三維電子眼屬于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，其特點(diǎn)是本發(fā)明的電子眼由兩個(gè)攝像頭和計(jì)算機(jī)組成，攝像頭傳入計(jì)算機(jī)中的是二維圖像，二維圖像中沒(méi)有物體的空間位置和實(shí)際形狀所以計(jì)算機(jī)不能直接通過(guò)攝像頭看到外界物體，環(huán)境的二維圖像可以看成是環(huán)境的三維空間被壓縮到了一個(gè)平面上，環(huán)境的二維圖像比環(huán)境的三維空間缺少了一個(gè)z方向坐標(biāo)，計(jì)算機(jī)通過(guò)計(jì)算二維物體圖像的xy坐標(biāo)計(jì)算出與之對(duì)應(yīng)的三維物體圖形的z坐標(biāo)，有了z坐標(biāo)計(jì)算機(jī)將二維圖像向z坐標(biāo)方向拉伸還原出對(duì)應(yīng)的三維物體圖形，計(jì)算機(jī)合并兩個(gè)攝像頭分別在計(jì)算機(jī)中形成的各自的三維物體圖形，這樣就在雙攝像頭電子眼中形成了更加精確的三維物體圖形。
文檔編號(hào)G06T17/00GK102968817SQ20121039847
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月10日
發(fā)明者韓曉剛 申請(qǐng)人:韓曉剛