Способ панорамной стереосъемки
METHOD OF PANORAMIC STEREOSCOPIC SHOOTING

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, может быть использовано для панорамной стереоскопической фото и видеосъемки, получения стереоизображений полостей труб, колодцев, шахт и т.п., по которым методами фотограмметрии могут осуществляться координатные измерения.
Известны способы получения стереоскопического изображения, основанные на формировании стереопар - изображений объекта, полученных с двух позиций в пространстве, разнесенных на фиксированное расстояние (базу стереосъемки) [Монография: Валюс Н.А. Стереоскопия. - М.: Академия наук СССР, 1962 г., 405 с.].
Недостатком этих способов является ограниченность углового поля и невозможность получения панорамного изображения в угловом поле 360° без механического сканирования (одним кадром).
Известен способ формирования панорамного изображения с помощью панорамного зеркально-линзового объектива. Панорамное изображение создается за счет комбинации преломляющих и отражающих поверхностей, образующих единый оптический блок. Изображение имеет вид кольца и располагается внутри объектива. Панорамные зеркально-линзовые объективы реализуют цилиндрическую проекцию пространства в пределах широкой кольцевой зона с азимутальным углом 360°. Панорамный зеркально-линзовый объектив может использоваться как панорамная насадка к фотоаппарату или видеокамере. [Патент РФ RU №2185645 С2, М.кл. G02B 13/06, 17/08 от 20.07.2002 г.]
Недостатком этого способа является невозможность получения стереопары одним кадром.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения стереоизображения, заключающийся в съемке объекта двумя телевизионными трубками, находящимися в одной камере с общим блоком управления, и поочередной передаче кадров от телевизионных трубок на кинескоп телевизора. Передающие трубки размещают в телекамере в горизонтальной или вертикальной плоскости и производят их точную юстировку в соответствии с определенными соотношениями. [Патент РФ RU №2087019, М.кл. G02B 27/22, G03B 35/08 от 10.08.1997 г. (прототип)]
Недостатком способа является ограниченное угловое поле (невозможность получения панорамы 360° одним кадром).
Целью изобретения является получение панорамного стереоскопического изображения (панорамной стереопары) одним кадром.
Поставленная цель достигается тем, что с помощью панорамных зеркально-линзовых объективов, расположенных вдоль единой оптической оси на расстоянии базы съемки, одновременно создаются два панорамных кольцевых изображения, эти изображения переносятся передающими объективами на соответствующие фотоматрицы видеокамер, создающих сигналы изображения (видеосигналы стереопар), при этом база съемки должна соответствовать темновому полю зеркально-линзового объектива.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан ход лучей в панорамном зеркально-линзовом объективе, на фиг. 2 показано кольцевое изображение пространства, на фиг. 3 приведена схема получения стереопары, на фиг. 4 показаны кольцевая и соответствующая прямоугольная стереопары.
Способ реализуется следующим образом.
На фиг. 1 показан ход лучей в панорамном зеркально-линзовом объективе. Изображение пространства объектов создается внутри объектива в форме кольца, расположенного внутри объектива. Точке А пространства объектов соответствует точка А' изображения, точке В - точка В'. Точки А и
0
т
В являются крайними в кольцевом угловом поле объектива ω. Угол охвата пространства при этом равен 2 ω, часть которого занимает темновое поле объектива 2 ω.
0
т
На фиг. 2 показано кольцевое изображение пространства, где отмечены указанные точки А' и В' и параметры кольцевого изображения, соответствующие угловым полям ω, 2 ω и 2 ω.
На фиг. 3 приведена схема получения стереопары, где обозначены: 1, 2 - зеркально-линзовые объективы; 3, 4 - передающие объективы, 5, 6 - видеокамеры с фотоматрицами.
На фиг. 4 показаны кольцевая и соответствующая прямоугольная стереопары.
1
2
1
2
С помощью двух панорамных зеркально-линзовых объективов создают кольцевое изображение пространства. Объективы располагают вдоль оптической оси на расстоянии Δ - базе стереосъемки таким образом, чтобы первая видеокамера находилась в темновом поле второго зеркально-линзового объектива, а угловые поля ω первого и второго зеркально-линзовых объективов перекрывались, образуя зону съемки. Точке Р пространства соответствует точка  в фокальной плоскости первого объектива и точка  в фокальной плоскости второго объектива. Передающими объективами полученные изображения переносятся в плоскости фотоматриц видеокамер. В плоскости первой фотоматрицы точке Р пространства объектов соответствует точка  изображения, в плоскости второй фотоматрицы точке Р пространства соответствует точка  изображения. Точка Р пространства, находящаяся в зоне съемки, располагается по отношению к плоскости изображения, создаваемого первым зеркально-линзовым объективом, под углом ϕ, a по отношению к плоскости изображения, создаваемого вторым зеркально-линзовым объективом, под углом ϕ. По положению изображений точек  и  определяют углы ϕ и ϕ. Координаты точек  и  определяют по видеоизображению, создаваемому соответствующими видеокамерами.
1
2
По углам ϕ и ϕ вычисляют радиус-вектор ρ как ,
1
где ϕ - угол между плоскостью изображения, создаваемого первым зеркально-линзовым объективом, и направлением на точку Р пространства,
2
ϕ - угол между плоскостью изображения, создаваемого вторым зеркально-линзовым объективом, и направлением на точку Р пространства,
Δ - база стереосъемки.
Пространственные координаты точки Р вычисляют по радиусу-вектору ρ, высотному углу ϕ и азимутальному углу α, отсчитанному в плоскости изображения от выбранного направления. Угол ϕ находится в пределах ω, а угол α в пределах 360°.
Полученная панорамная кольцевая стереопара может быть преобразована в прямоугольную форму. На фиг. 4 приведен пример кольцевой и прямоугольной стереопар, полученных описанным методом.