基本信息
- 項目名稱：
- 基于手機的三維特效全景照相機
- 小類：
- 信息技術
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 針對手機研發(fā)基于Android操作平臺的三維特效全景照相機，該照相機利用手機攝像頭按照特定的方式采集一系列的圖像數(shù)據(jù)，然后將其合成為具有三維特效的全景圖。
- 詳細介紹：
- 本系統(tǒng)開拓性地采用了基于加速度傳感器和方向傳感器的圖像實時匹配算法來對攝像設備所采集的各幀圖像間的運動量進行估計。不僅有效地利用了手機的硬件資源，而且大大提高了圖像匹配的速度。在圖像配準融合方法上，本系統(tǒng)采用了獨創(chuàng)的優(yōu)化圖像配準融合算法，使得本系統(tǒng)能夠在保證成像質(zhì)量的同時大大的降低了運算的速度。根據(jù)人眼的視覺特點，本系統(tǒng)獨創(chuàng)性的提出了裸眼三維場景特效重建算法，在二維圖像上創(chuàng)建一系列的三維特征，最終重建出裸眼即可見的三維視覺特效。 系統(tǒng)操作簡便，功能齊全，能在二維的顯示屏幕上添加三維特效顯示，彌補了Android market上實現(xiàn)三維全景特效應用軟件的空白，具有非常的市場前景。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 設計目的： 針對手機研發(fā)基于Android操作平臺的三維特效全景照相機，該照相機利用手機攝像頭按照特定的方式采集一系列的圖像數(shù)據(jù)，然后將其合成為具有三維特效的全景圖。 基本思路： 三維特效全景圖的可成分為三個步驟，第一個步驟是圖像的采集，首先開啟手機攝像設備并旋轉(zhuǎn)，使其掃描周圍360度左右的場景，在掃描過程中，通過獨創(chuàng)的基于硬件的圖像實時匹配算法對攝像設備所采集的各幀圖像間的運動量進行估計，然后從視頻流中抽取運動量符合要求的幀并保存。第二個步驟是利用獨創(chuàng)的圖像快速配準、融合算法，將第一步中采集的圖像進行全景拼接。第三個步驟根據(jù)人眼的視覺特點，利用獨創(chuàng)的三維場景特效重建算法，將第二步中得到的全景圖重建為裸眼可見的三維特效全景圖。 創(chuàng)新點： ①獨創(chuàng)性的提出了裸眼三維場景特效重建算法，該算法根據(jù)人眼的視覺特點，在二維圖像上創(chuàng)建一系列的三維特征，最終重建出裸眼即可見的三維視覺特效。②獨創(chuàng)性的提出了基于加速度傳感器和方向傳感器的圖像實時匹配算法來對攝像設備所采集的各幀圖像間的運動量進行估計。③獨創(chuàng)性的提出了圖像快速配準、融合算法。目前圖像配準與圖像融合過程普遍存在運算速度較慢的問題，本作品在這一問題上取得了突破，獨創(chuàng)的快速算法在保證圖像配準與融合質(zhì)量的同時大大降低了運算速度。 技術關鍵： ①三維場景特效重建算法。②基于加速度傳感器和方向傳感器的圖像實時匹配算法。③快速圖像配準與融合算法。④基于Android操作系統(tǒng)的應用軟件開發(fā)。
科學性、先進性
- 1、三維場景特效重建算法：本作品采用的三維場景特效重建算法，也是建立在人眼的視覺特點基礎之上的，通過將一系列的三維特性融合于二維圖像之中來產(chǎn)生裸眼的三維特效。該算法對硬件的要求非常簡單，這就大大降低了實現(xiàn)成本，也降低了應用的門檻，使得本系統(tǒng)可以方便的使用在帶攝像頭的計算機和手機等多個平臺，從而為其大規(guī)模的應用創(chuàng)造了條件。 2、基于方向傳感器和加速度傳感器的圖像快速匹配算法：基于硬件的圖像實時匹配算法不僅運算速度上取得了重大突破，在手機平臺上實現(xiàn)了實時性，且其精確度也比較高，做到了速度與精度的平衡。3、快速圖像配準與融合算法：本系統(tǒng)采用了獨創(chuàng)性的圖像匹配搜索算法，即在圖像匹配前先對兩幅待匹配的圖像進行自適應的匹配性估計，兩幅圖像中只有相似程度高的部分才會被用于圖像間匹配運算，這就大大的提高的運算的速度和內(nèi)存的消耗。在匹配參數(shù)的優(yōu)化過程中，本系統(tǒng)采用了獨創(chuàng)的特征點打散算法查找兩幅圖中最能反映圖像間變換關系的點，并以這些點作為優(yōu)化過程的初始值，這樣就可以在確保精度的情況下減少迭代次數(shù)。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場演示及圖片
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 1、使用說明：本作品的使用十分方便，可應用于任何帶有攝像頭功能并且配置有加速度傳感器和方向傳感器的智能手機上。另外因為本作品是針對Android 手機操作系統(tǒng)研發(fā)的，所以手機還必須配置Android 2.1以上的操作系統(tǒng)。 2、技術特點和優(yōu)勢：①本作品率先在手機平臺上實現(xiàn)了裸眼三維場景特效場景的重建，其應用對硬件的要求很低，任何一部手機只需要具有攝像設備并且配置有方向傳感器和加速度傳感器，即可使用本軟件獲得裸眼的三維全景成像特效。②基于硬件的圖像匹配算法使得本作品可以借助智能手機上普遍配置的加速度傳感器和方向傳感器實時的獲取各幀圖像間的運動量。③快速圖像配準與融合算法采用了一系列獨創(chuàng)的高速算法，使得本作品能夠在保證成像質(zhì)量的同時大大的降低運算的速度以及對內(nèi)存的消耗。 3、推廣前景：目前三維數(shù)字影像的制作已經(jīng)成為了多媒體產(chǎn)業(yè)中一顆閃亮的新星。本作品通過簡單的硬件支持即可快速獲得高質(zhì)量的裸眼三維全景成像特效，所以本作品一經(jīng)推出，必將吸引大眾的眼球，獲得良好的前景。
同類課題研究水平概述
- 裸眼式三維技術大多處在研發(fā)階段，目前主要應用在工業(yè)商用顯示市場，因此大眾消費者接觸較少。從技術上來看，裸眼式三維可分為光屏障式、柱狀透鏡技術和指向光源三種。裸眼式三維技術最大的優(yōu)勢便是擺脫了眼鏡的束縛，但是分辨率、可視角度和可視距離等方面還存在很多不足。 目前裸眼三維技術主要應用在電視制造上，裸眼電視尺寸越大成本越高，其原因在于：一方面采用裸眼三維技術的顯示器制作工藝與普通的液晶顯示器有很大區(qū)別；另一方面三維電視的“點對點”對應貼膜尚存很大的技術難題，目前還沒有辦法進入工業(yè)量產(chǎn)階段，所以生產(chǎn)電視的時間成本也較高。且推出相關產(chǎn)品的大多屬于二三線技術廠商，技術研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化推廣的持續(xù)力不夠。裸眼式3D技術最大的優(yōu)勢便是擺脫了眼鏡的束縛，但在現(xiàn)階段，該技術依然存在很多的不足，其中最大的問題是運用這三類技術都需要極其復雜的硬件支持，其成本昂貴，很難大規(guī)模應用。 基于特征的圖像配準方法是圖像配準方法中的一個大類，這類方法的主要共同之處是首先要對待配準圖像進行預處理，也就是特征提取的過程，再利用提取到的特征完成兩幅圖像特征之間的匹配，通過特征的匹配關系建立圖像間的配準映射變換，由于圖像中有很多種可以利用的特征，因而產(chǎn)生了多種基于特征的方法。常用到的圖像特征有:特征點(包括角點、高曲率點等)、直線段、邊緣、輪廓、閉合區(qū)域、特征結(jié)構(gòu)以及統(tǒng)計特征如矩不變量、重心等等。 基于SIFT的圖像特征匹配與拼接算法是 DavidG.Lowe在2004年總結(jié)了現(xiàn)有的基于不變量技術的特征檢測方法的基礎上，提出的一種基于尺度空間的、對圖像縮放、旋轉(zhuǎn)甚至仿射變換保持不變性的特征匹配算法。該算法匹配能力較強，能提取穩(wěn)定的特征，可以處理兩幅圖像之間發(fā)生平移、旋轉(zhuǎn)、仿射變換、視角變換、光照變換情況下的匹配問題，甚至在某種程度上對任意角度拍攝的圖像也具備較為穩(wěn)定的特征匹配能力，從而可以實現(xiàn)差異較大的兩幅圖像之間的特征的匹配。但該算法運算時間較長，由此造成在某些領域的應用局限性。
