本实用新型涉及一种全景相机，尤其涉及一种双目旋转式全景相机。
背景技术：
全景相机为使用者提供了更加真实的沉浸式视觉体验，通过全景成像，打破物理阻隔，可在不同场景中体现不同的效用价值，其中静态全景相机的应用，例如通过全景相机的图像采集，进而实现消费者在互联网平台更加直观的看房购车，或在隐蔽工程，例如水电管道铺设等场景中，静态全景相机能够更好的实现完整连贯的记录功能。
现有的全景相机种类繁多，成像质量参差不齐，为实现更加优质的成像效果，目前有如下几种结构：
一、针对多目全景相机，通常通过增加同等拍摄效果的镜头模组数量，即在不同视角中增加相同功效的光学镜头，进而使所采集图像的交叉范围增大，即各个视角的边缘重叠区间变大，最终在进行图像融合拼接时，可选用的非畸变范围较多，从而达到高清画质需求，但增加镜头模组直接导致全景相机的体积变大，不便于用户携带，且相应的成本也会极大的增加，例如2目、6目或24目全景相机；
二、针对单目全景相机，需要通过增加旋转次数，来实现多视角图像采集，例如现已有的单目旋转相机，通过设定规则进行测光和转动，但由于光学镜头与传感器的单一性，增加转动次数，所采集的图像分辨率相同，细节上并没有实质性改变，过多增加转动次数，会导致图像处理时数据量增加，拍摄时间冗长，融合拼接的精度也会受到相应影响；还有因为单目镜头视场角范围较小，水平旋转拍摄后所得到的环视图，缺少顶部和底部图像数据，需要手动补充顶部和底部视角图像，后期借助ptgui等软件进行所谓的“补天”或“补地”，拼接难度增加，全景生成效率也受到极大影响；若选用镜头视场角范围足够，如鱼眼镜头可实现≥190°的视场角，则后期图像须通过畸变校正和融合拼接后，才能形成全景图像，而鱼眼镜头的视场角越大，边缘画质的变形和失真越明显，由于现有单目旋转相机是以镜头对准水平方向进行转动，在所采集的球形图中，水平方向处于镜头的中心区域，畸变相对较小，但顶部和底部视角处于球形图的边缘区域，成像普遍存在变形和失真，并且为了实现拼接，需要对图像畸变做出拉伸校正，垂直方向锁对应顶部和底部的失真区域经拉伸后，有效成像更为模糊，直接影响后续拼接效果，如遇顶部景象复杂时，则更容易在校正拼接时造成图像的错位和异常。
三、优化镜头模组中光学镜头和图像传感器，选择更高规格的光学镜头和更大尺寸的光电传感，从而实现成像质量优良，但成本会增加非常多，且整机体积也会变大许多，仅适用于专业级全景相机。
四、针对具有航向角和俯仰角的单目旋转相机，旋转结构要满足垂直旋转并保证垂直旋转的精度，且通常为了实现水平和垂直的不同转向需求，会采用双轴或多轴旋转，伴随旋转结构的体积增加，也会导致整机体积和重量的增加，同时也增加了电池的损耗，降低了全景相机的便携性和实用性。
因而，亟需解决上述问题。
技术实现要素：
实用新型目的：本实用新型的目的是提供一种利用不同镜头模组的不同成像效果提高成像质量的双目旋转式全景相机。
技术方案：为实现以上目的，本实用新型公开了一种双目旋转式全景相机，包括机身组件、位于机身组件上方的镜头模组以及用于连接机身组件和镜头模组的直流电机，其中直流电机包括与机身组件固连的定子、空心轴和与镜头模组固连并带动镜头模组水平旋转的转子；所述镜头模组包括镜头壳体、固定于镜头壳体内用于采集水平空间主图像的主光学镜头、与主光学镜头相适配用于将采集图像转换为数字信号输出的主图像传感器、固定于镜头壳体内用于采集与主图像非等效的辅助图像的副光学镜头以及与副光学镜头相适配用于将采集辅助图像转换为数字信号输出的副图像传感器，其中图像传感器和副图像传感器的连接线均穿过直流电机的空心轴与机身组件相连并输出数字信号。
其中，所述主光学镜头与副光学镜头对称且向背设置，主光学镜头采集水平空间彩色图像为主图像，副光学镜头采集水平空间黑白图像为辅助图像。
优选的，所述主光学镜头和副光学镜头均为视场角大于190°的鱼眼镜头，主图像传感器为彩色cmos传感器，副图像传感器为黑白cmos传感器。
再者，所述主光学镜头、主图像传感器、副光学镜头和副图像传感器通过第一镜头支架固定于镜头壳体内，该第一镜头支架包括水平底板以及左右对称垂直设置于水平底板上的左定位板和右定位板，主光学镜头和主图像传感器固定于左定位板上，且主光学镜头的中心轴线与左定位板相垂直，副光学镜头和副图像传感器固定于右定位板上，且副光学镜头的中心轴线与右定位板相垂直。
进一步，所述主光学镜头和副光学镜头到直流电机输出轴中心轴线的距离相等，且主光学镜头和副光学镜头的水平高度一致，两者光心连线与直流电机输出轴中心轴线相垂直。
优选的，所述主光学镜头采集水平空间彩色图像为主图像，副光学镜头采集顶部空间彩色图像为辅助图像。
进一步，所述主光学镜头和副光学镜头均为视场角大于190°的鱼眼镜头，主图像传感器和副图像传感器均为彩色cmos传感器。
再者，所述主光学镜头、主图像传感器、副光学镜头和副图像传感器通过第二镜头支架固定于镜头壳体内，该第二镜头支架包括水平底板、向左倾斜设置于水平底板上的左定位板以及与左定位板相连水平设置的顶定位板，该左定位板与竖直方向的夹角为1～5°；主光学镜头和主图像传感器固定于左定位板上，且主光学镜头的中心轴线与主定位板相垂直，副光学镜头和副图像传感器固定于顶定位板上，且副光学镜头的中心轴线与顶定位板相垂直。
优选的，所述主光学镜头为视场角大于190°的鱼眼镜头，副光学镜头为视场角大于120°的广角镜头，主图像传感器和副图像传感器均为彩色cmos传感器。
进一步，所述主光学镜头、主图像传感器、副光学镜头和副图像传感器通过第三镜头支架固定于镜头壳体内，该第三镜头支架包括水平底板、垂直设置于水平底板上的左定位板以及与左定位板相连水平设置的顶定位板；主光学镜头和主图像传感器固定于左定位板上，且主光学镜头的中心轴线与主定位板相垂直，副光学镜头和副图像传感器固定于顶定位板上，且副光学镜头的中心轴线与顶定位板相垂直。
有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
(1)、本实用新型通过主副非等效光学镜头通过同时旋转并进行多角度拍摄，主光学镜头和主图像传感器负责采集彩色图片信息，副光学镜头和副图像传感器负责采集黑白图片信息，两组镜头实现了对整个空间的双效环形拍摄，水平转动360°后，可获取彩色和黑白两组全景照片，进而实现最终全景图片的分辨率和清晰度大幅度提升的效果；
(2)、本实用新型通过直流电机的旋转带动不同视角的非等效镜头同时旋转，从而采集一组完整彩色全景图片和一组顶部彩色全景图片，完善顶部的成像效果，减少因视角缺失或边缘模糊所导致的全景拼接效果差，以及双轴旋转可能导致的精度差、体积大等问题；
(3)、本实用新型中利用设置在顶定位板上的副光学镜头增加顶部可用视角，同时利用倾斜设置的左定位板和主光学镜头在兼顾水平空间图像有效采集的同时增加了底部视角范围便于采集有效的底部图像，进而达到全方位图像采集形成最终的全景图像；
(4)、本实用新型中通过直流电机带动镜头模组旋转拍摄获得全景图像，将镜头模组与机身组件两者结构分离，直流电机仅需带动镜头模组旋转，成本低廉的同时使得直流电机的体积更加小巧，整机更加便携，直流电机的精度高，利于增加转动角度的精确性；
(5)、本实用新型中镜头模组的连接线穿过直流电机的空心轴与机身组件相连接，如此可有效避免当直流电机带动镜头模组旋转时所造成的线路缠绕问题；还有可通过输出接口外接电源，有效避免充电线路的缠绕问题，可达到不影响镜头模组的旋转精度的效果。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的结构示意图；
图2为本实用新型实施例1中限位件和凸起部的第一种结构示意图；
图3为本实用新型实施例1中限位件和凸起部的第二种结构示意图；
图4为本实用新型实施例1中镜头模组的结构示意图；
图5为本实用新型实施例2中镜头模组的结构示意图；
图6为本实用新型实施例3的结构示意图；
图7为本实用新型实施例3中镜头模组的结构示意图；
图8为本实用新型实施例4中镜头模组的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。
实施例1
如图1所示，本实用新型一种双目旋转式全景相机，包括机身组件、镜头模组和直流电机1，机身组件和镜头模组为相互独立的结构设计，直流电机用于连接机身组件和镜头模组，并仅带动镜头模组360°旋转。
机身组件包括机身壳体11、pcb主板12、电池13、微处理芯片14、通信芯片15、存储芯片16和输出接口17。pcb主板12位于机身壳体11内，微处理芯片14、通信芯片15、存储芯片16和输出接口17均集成在pcb主板12上，pcb主板12通过接口连接电池13、主光学镜头3、主图像传感器4、副光学镜头5、副图像传感器6、直流电机1和陀螺仪18。电池13作为全景相机的电源输出，通过电源线和接口与pcb主板连接，对pcb主板进行供电，优选的采用锂电池或锂电池组，即可选用3.8v的锂电池，其容量为2000mah；也可替换为镍氢电池，电池13也可替换为可更换电池的通配槽，结合可插取电池达到供电效果；电池13对pcb主板进行供电之外，还通过电源线和接口对镜头模组中的主光学镜头3、主图像传感器4、副光学镜头5、副图像传感器6和直流电机1进行供电。微处理芯片14负责全景相机的运算、控制和通信，可选用型号为mobilecamerasoc海思hi3559v200。通信芯片15用于实现信号的传输，优选的采用wifi模块，也可以选用3g、4g、5g模块、蓝牙模快、nfc近场传输或红外传输模块等；实施例中选用wifi芯片，802.11n2.4g。存储芯片16用于临时数据和长效数据的存储，选用32g的emmc存储。输出接口17用于内部存储芯片向外部设备进行有线数据传输，如手机、电脑等外部设备，也可作为对电池的供电接口，优选的采用type-c接口，也可以选用microusb、lightning等其他标准接口，实施例中选用usb-typec接口。
如图4所示，镜头模组包括镜头壳体2、主光学镜头3、主图像传感器4、副光学镜头5、副图像传感器6、第一镜头支架和陀螺仪18。主光学镜头3与副光学镜头5对称且向背设置，主光学镜头3采集水平空间彩色图像为主图像，副光学镜头5采集水平空间黑白图像为辅助图像，主图像和辅助图像为非等效图像；主图像传感器4与主光学镜头3相适配用于将采集图像转换为数字信号输出，副图像传感器6与副光学镜头5相适配用于将采集辅助图像转换为数字信号输出。主光学镜头3和副光学镜头5均为视场角大于190°的鱼眼镜头，主图像传感器4为彩色cmos传感器，副图像传感器6为黑白cmos传感器，其中主图像传感器4和副图像传感器6的连接线穿过直流电机的空心轴101与机身组件相连并输出数字信号。在正常拍摄环境下，为了使成像系统采集彩色图像，通常需要用色彩滤镜矩阵传感器采集光学信号，光线通过色彩滤镜后被传感器接收，但由于色彩滤镜每个滤镜单元只能接收一种色彩，所以实际输入至传感器的通光量将被大幅度削减，如果将色彩滤镜矩阵传感器更换为全透光传感器，则所采集到的图像为无色彩纯黑白色，所以本实施例中采用两种非等效镜头，一是增加源图数量，二是通过彩色与黑白图片的叠加融合，实现更优质画质。
主光学镜头3、主图像传感器4、副光学镜头5和副图像传感器6通过第一镜头支架固定于镜头壳体内，该第一镜头支架包括水平底板7、左定位板8和右定位板9，左定位板8和右定位板9左右对称垂直设置于水平底板7上，且定位板8和右定位板9到直流电机输出轴中心线距离相同，且主光学镜头和副光学镜头的水平高度一致，两者光心连线与直流电机输出轴中心轴线相垂直。主光学镜头3和主图像传感器4可通过螺栓固定于左定位板8上，且主光学镜头3的中心轴线与左定位板8相垂直，副光学镜头5和副图像传感器6可通过螺栓固定于右定位板9上，且副光学镜头5的中心轴线与右定位板9相垂直；第一镜头支架可通过卡槽或者点焊固定于镜头壳体2内。陀螺仪18位于镜头壳体2内，陀螺仪用于记录角度位置信息，便于微处理芯片实现图片矫正；陀螺仪18的连接线穿过直流电机1的空心轴101通过接口与pcb主板相连接。
如图2和图3所示，直流电机1可选用无刷直流电机，直流电机1包括定子、转子和空心轴101，直流电机1的定子固定于机身壳体11内，直流电机1的转子输出轴伸出机身壳体11外与镜头模组固连并带动镜头模组水平旋转。直流电机1的转子上设置有用于固定镜头模组的旋转托盘19，镜头壳体2固定于旋转托盘19上。直流电机1的转子上设有限位块102，定子上具有凸起部103，转子带动限位块102沿一方向旋转碰到凸起部103后停止同向旋转；凸起部103为位于直流电机定子上的凸起块，如图2所示，或者凸起部103为直流电机上的线路输出接口，如图3所示。本实用新型中在直流电机上增设限位块和凸起部，当转子带动限位块沿一方向旋转碰到凸起部后停止同向旋转，如此则可防止多周连续转动可能导致的线路缠绕。
通常全景图片采集，是通过≥1个镜头拍摄多张图片后，融合拼接为一张全景图，除去各镜头之间拍摄的重合区域，实际空间上的各区域仅是单次的普通拍摄，所以最终所形成的全景照片分辨率不会超出源图，清晰度也受源图所局限；多张图片在拼接成全景图片时，两张源图的拼接处通过光流法等算法进行融合，但是在复杂场景下或多或少的在图像中存在一些拼接的痕迹。在本实施例中，通过直流电机的旋转带动两组正反对称的非等效镜头同时旋转，从而采集一组完整彩色全景图片和一组完整的黑白全景图片，进而对黑白照片和彩色照片进行图片信息二次融合，最终输出一张分辨率更高的彩色照片。
本实用新型中将镜头模组与机身组件两者结构分离，可以增加电池的续航能力，且由于仅需直流电机带动镜头模组旋转，所选用的直流电机体积相较于带动整机旋转的电机更加小巧，整机结构也会更加便携，且直流电机的精度更高，利于转动角度的精确性。本实用新型中镜头模组的连接线穿过直流电机的空心轴与机身组件相连接，如此可有效避免当直流电机带动镜头模组旋转时所造成的线路缠绕问题，还有外接电源通过输出接口与机身组件相连，有效避免充电线路的缠绕问题，达到不影响镜头模组的旋转精度的效果。
实施例2
如图5所示，实施例2与实施例1相同，区别之处在于：镜头模组包括镜头壳体2、主光学镜头3、主图像传感器4、副光学镜头5、副图像传感器6、第一镜头支架和陀螺仪18。主光学镜头3采集水平空间彩色图像为主图像，副光学镜头5采集顶部空间彩色图像为辅助图像，主图像和辅助图像为非等效图像；主图像传感器4与主光学镜头3相适配用于将采集图像转换为数字信号输出，副图像传感器6与副光学镜头5相适配用于将采集辅助图像转换为数字信号输出。主光学镜头3和副光学镜头5均为视场角大于190°的鱼眼镜头，主图像传感器4和副图像传感器6均为彩色cmos传感器，其中主图像传感器4和副图像传感器6的连接线穿过直流电机的空心轴101与机身组件相连并输出数字信号。
主光学镜头3、主图像传感器4、副光学镜头5和副图像传感器6通过第二镜头支架固定于镜头壳体内，该第二镜头支架包括水平底板7、左定位板8和顶定位板10，左定位板8向左倾斜设置于水平底板7上，该左定位板8与竖直方向的夹角为1～5°；顶定位板10水平设置于左定位板7，顶定位板10与水平底板7相平行。主光学镜头3和主图像传感器4可通过螺栓固定于左定位板8上，且主光学镜头3的中心轴线与左定位板8相垂直，主光学镜头3的中心轴线与水平线的夹角为1～5°，即主光学镜头3向底部倾斜，增加了底部视角范围。副光学镜头5和副图像传感器6可通过螺栓固定于顶定位板10上，且副光学镜头5的中心轴线与顶定位板10相垂直；第二镜头支架可通过卡槽或者点焊固定于镜头壳体2内。本实用新型中利用设置在顶定位板上的副光学镜头增加顶部可用视角，同时利用倾斜设置的左定位板和主光学镜头在兼顾水平空间图像有效采集的同时增加了底部视角范围便于采集有效的底部图像。陀螺仪18位于镜头壳体2内，陀螺仪用于记录角度位置信息，便于微处理芯片实现图片矫正；陀螺仪18的连接线穿过直流电机1的空心轴101通过接口与pcb主板相连接。
鉴于在室内全景或车内全景等静态拍照应用场景，对于顶部图像的清晰度需求更高，例如室内全景拍摄时，顶部的光源、吊顶设计都需要更加清晰保真的图像，在本实施例2中，通过直流电机的旋转带动不同视角的非等效镜头同时旋转，从而采集一组完整彩色全景图片和一组顶部彩色全景图片，完善顶部的成像效果，减少因视角缺失或边缘模糊所导致的全景拼接效果差，以及双轴旋转可能导致的精度差、体积大等问题。
实施例3
如图6和图7所示，实施例3和实施例2相同，区别之处在于：主光学镜头3为视场角大于190°的鱼眼镜头，副光学镜头5为视场角大于120°的广角镜头，主图像传感器4和副图像传感器6均为彩色cmos传感器。
主光学镜头3、主图像传感器4、副光学镜头5和副图像传感器6通过第三镜头支架固定于镜头壳体内，该第二镜头支架包括水平底板7、左定位板8和顶定位板10，左定位板8垂直设置于水平底板7上；顶定位板10水平设置于左定位板7，顶定位板10与水平底板7相平行。主光学镜头3和主图像传感器4可通过螺栓固定于左定位板8上，且主光学镜头3的中心轴线与左定位板8相垂直。副光学镜头5和副图像传感器6可通过螺栓固定于顶定位板10上，且副光学镜头5的中心轴线与顶定位板10相垂直；第三镜头支架可通过卡槽或者点焊固定于镜头壳体2内。本实用新型中利用设置在顶定位板上的副光学镜头增加顶部可用视角，同时利用左定位板和主光学镜头兼顾水平空间图像有效采集。
实施例4
如图8所示，实施例4和实施例2相同，区别之处在于：主光学镜头3和副光学镜头5均为视场角大于190°的鱼眼镜头，主图像传感器4和副图像传感器6均为彩色cmos传感器。
主光学镜头3、主图像传感器4、副光学镜头5和副图像传感器6通过第三镜头支架固定于镜头壳体内，该第二镜头支架包括水平底板7、左定位板8和顶定位板10，左定位板8垂直设置于水平底板7上；顶定位板10水平设置于左定位板7，顶定位板10与水平底板7相平行。主光学镜头3和主图像传感器4可通过螺栓固定于左定位板8上，且主光学镜头3的中心轴线与左定位板8相垂直。副光学镜头5和副图像传感器6可通过螺栓固定于顶定位板10上，且副光学镜头5的中心轴线与顶定位板10相垂直；第三镜头支架可通过卡槽或者点焊固定于镜头壳体2内。本实用新型中利用设置在顶定位板上的副光学镜头增加顶部可用视角，同时利用左定位板和主光学镜头兼顾水平空间图像有效采集。
1.一种双目旋转式全景相机，其特征在于：包括机身组件、位于机身组件上方的镜头模组以及用于连接机身组件和镜头模组的直流电机(1)，其中直流电机(1)包括与机身组件固连的定子、空心轴(101)和与镜头模组固连并带动镜头模组水平旋转的转子；所述镜头模组包括镜头壳体(2)、固定于镜头壳体内用于采集水平空间主图像的主光学镜头(3)、与主光学镜头相适配用于将采集图像转换为数字信号输出的主图像传感器(4)、固定于镜头壳体内用于采集与主图像非等效的辅助图像的副光学镜头(5)以及与副光学镜头相适配用于将采集辅助图像转换为数字信号输出的副图像传感器(6)，其中图像传感器(4)和副图像传感器(6)的连接线均穿过直流电机的空心轴(101)与机身组件相连并输出数字信号。
2.根据权利要求1所述的双目旋转式全景相机，其特征在于：所述主光学镜头(3)与副光学镜头(5)对称且向背设置，主光学镜头(3)采集水平空间彩色图像为主图像，副光学镜头(5)采集水平空间黑白图像为辅助图像。
3.根据权利要求2所述的双目旋转式全景相机，其特征在于：所述主光学镜头(3)和副光学镜头(5)均为视场角大于190°的鱼眼镜头，主图像传感器(4)为彩色cmos传感器，副图像传感器(6)为黑白cmos传感器。
4.根据权利要求2所述的双目旋转式全景相机，其特征在于：所述主光学镜头(3)、主图像传感器(4)、副光学镜头(5)和副图像传感器(6)通过第一镜头支架固定于镜头壳体内，该第一镜头支架包括水平底板(7)以及左右对称垂直设置于水平底板上的左定位板(8)和右定位板(9)，主光学镜头(3)和主图像传感器(4)固定于左定位板(8)上，且主光学镜头(3)的中心轴线与左定位板(8)相垂直，副光学镜头(5)和副图像传感器(6)固定于右定位板(9)上，且副光学镜头(5)的中心轴线与右定位板(9)相垂直。
5.根据权利要求1所述的双目旋转式全景相机，其特征在于：所述主光学镜头(3)和副光学镜头(5)到直流电机输出轴中心轴线的距离相等，且主光学镜头(3)和副光学镜头(5)的水平高度一致，两者光心连线与直流电机输出轴中心轴线相垂直。
6.根据权利要求1所述的双目旋转式全景相机，其特征在于：所述主光学镜头(3)采集水平空间彩色图像为主图像，副光学镜头(5)采集顶部空间彩色图像为辅助图像。
7.根据权利要求6所述的双目旋转式全景相机，其特征在于：所述主光学镜头(3)和副光学镜头(5)均为视场角大于190°的鱼眼镜头，主图像传感器(4)和副图像传感器(6)均为彩色cmos传感器。
8.根据权利要求7所述的双目旋转式全景相机，其特征在于：所述主光学镜头(3)、主图像传感器(4)、副光学镜头(5)和副图像传感器(6)通过第二镜头支架固定于镜头壳体内，该第二镜头支架包括水平底板(7)、向左倾斜设置于水平底板上的左定位板(8)以及与左定位板相连水平设置的顶定位板(10)，该左定位板(8)与竖直方向的夹角为1～5°；主光学镜头(3)和主图像传感器(4)固定于左定位板(8)上，且主光学镜头(3)的中心轴线与左定位板(8)相垂直，副光学镜头(5)和副图像传感器(6)固定于顶定位板(10)上，且副光学镜头(5)的中心轴线与顶定位板(10)相垂直。
9.根据权利要求6所述的双目旋转式全景相机，其特征在于：所述主光学镜头(3)为视场角大于190°的鱼眼镜头，副光学镜头(5)为视场角大于120°的广角镜头，主图像传感器(4)和副图像传感器(6)均为彩色cmos传感器。
10.根据权利要求6所述的双目旋转式全景相机，其特征在于：所述主光学镜头(3)、主图像传感器(4)、副光学镜头(5)和副图像传感器(6)通过第三镜头支架固定于镜头壳体内，该第三镜头支架包括水平底板(7)、垂直设置于水平底板上的左定位板(8)以及与左定位板相连水平设置的顶定位板(10)；主光学镜头(3)和主图像传感器(4)固定于左定位板(8)上，且主光学镜头(3)的中心轴线与左定位板(8)相垂直，副光学镜头(5)和副图像传感器(6)固定于顶定位板(10)上，且副光学镜头(5)的中心轴线与顶定位板(10)相垂直。
技术总结