專(zhuān)利名稱(chēng)：便攜式360°環(huán)幕影院系統(tǒng)的制作方法
便攜式360°環(huán)幕影院系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于全方位視覺(jué)技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)在360°環(huán)幕全景攝像與環(huán)幕 影院方面的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
目前的360°環(huán)幕影院系統(tǒng)主要由360度環(huán)幕銀幕、環(huán)幕放映系統(tǒng)、多組投影同 步控制系統(tǒng)、無(wú)縫融合技術(shù)和曲面變形處理系統(tǒng)、系統(tǒng)播放及集成控制系統(tǒng)、音響系統(tǒng)以及 相關(guān)的360度特殊影片等幾個(gè)部分組成，是借助新的科技手段而產(chǎn)生的一種新的電影形 式，其特點(diǎn)是電影畫(huà)面特別大，銀幕包圍觀眾廳整整一圈，觀眾可以站在場(chǎng)地中央隨意觀 看。這種形式的電影是9臺(tái)攝影機(jī)同步全景角拍攝的，再由9臺(tái)放映放在環(huán)形銀幕上進(jìn)行 同步放映，形成一個(gè)360度的全景式畫(huà)面。在觀看環(huán)幕電影時(shí)，觀眾被360度的畫(huà)面和多路 立體聲所包圍，從而產(chǎn)生一種身臨其境的強(qiáng)烈感受，會(huì)不自覺(jué)地感到自己就是電影所表現(xiàn) 的環(huán)境中一員，并隨著電影鏡頭的變化而產(chǎn)生不同的情緒反映。
由于上述360°環(huán)幕影院系統(tǒng)的環(huán)幕電影是用9臺(tái)攝影機(jī)同步全景角拍攝的，需 要控制9臺(tái)攝影機(jī)同步拍攝，需要對(duì)所拍攝的9個(gè)視頻流圖像做無(wú)縫融合和曲面變形處理， 同時(shí)也要求9臺(tái)攝影機(jī)在拍攝過(guò)程中始終保持相同的攝像參數(shù)；另一方面，在環(huán)形銀幕上 進(jìn)行放映時(shí)，需要通過(guò)多組投影同步控制系統(tǒng)來(lái)控制9臺(tái)放映設(shè)備，并且要求9臺(tái)放映設(shè)備 與9臺(tái)攝影機(jī)保持空間結(jié)構(gòu)上、光學(xué)成像和光學(xué)投影的一致性、時(shí)間上的同步性；上述這些 要求決定了 360°環(huán)幕影院系統(tǒng)的拍攝和放映設(shè)備的使用維護(hù)難度以及價(jià)格成本。
隨著高清攝像芯片和高清投影儀的不斷涌現(xiàn)為單攝像機(jī)拍攝360度環(huán)幕電影提 供了基礎(chǔ)，全景折反射成像技術(shù)的出現(xiàn)使得環(huán)幕電影的拍攝和放映設(shè)備更加簡(jiǎn)單和便攜， 可大大降低360°環(huán)幕影院系統(tǒng)以及環(huán)幕電影的拍攝裝置的成本。發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有360°環(huán)幕影院系統(tǒng)以及環(huán)幕電影的拍攝裝置的制造成本高、維護(hù) 安裝難、技術(shù)要求高和場(chǎng)地要求高等不足，本發(fā)明提供一種性?xún)r(jià)比高、操作簡(jiǎn)單、能便攜輕 便實(shí)時(shí)地拍攝全景環(huán)幕電影的便攜式360°環(huán)幕影院系統(tǒng)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種便攜式360°環(huán)幕影院系統(tǒng)，所述環(huán)幕影院系統(tǒng)包括一臺(tái)360°環(huán)幕全景攝像裝 置和一套環(huán)幕影院播放系統(tǒng)，所述的360°環(huán)幕全景攝像裝置包括第一雙曲面鏡面、第一上 蓋、第一支撐桿、第一透明玻璃面、第一附加鏡頭框和高清攝像單元；所述的第一雙曲面鏡 面底部中間開(kāi)有一個(gè)第一上小孔，所述的支撐桿為上粗下細(xì)的圓臺(tái)，第一支撐桿的上端安 裝在所述第一上小孔內(nèi)，所述的第一透明玻璃面中間開(kāi)有一個(gè)第一下小孔，第一支撐桿的 下端安裝在所述第一下小孔內(nèi)；所述第一透明玻璃面的下端與所述第一附加鏡頭框連接， 所述的附加鏡頭框的下面與高清攝像單元的鏡頭連接，所述的高清攝像單元的鏡頭位置配 置在所述的第一雙曲面鏡面的虛焦點(diǎn)處；所述的一套環(huán)幕影院播放系統(tǒng)包括第二雙曲面鏡面、第二上蓋、第二支撐桿、第二透明 玻璃面、第二附加鏡頭框、高清投影儀、環(huán)幕銀幕、計(jì)算機(jī)和全景圖像讀取單元；所述的第二 雙曲面鏡面底部中間開(kāi)有一個(gè)第二上小孔，所述的支撐桿為上粗下細(xì)的圓臺(tái)，第二支撐桿 的上端安裝在所述第二上小孔內(nèi)，所述的第二透明玻璃面中間開(kāi)有一個(gè)第二下小孔，第二 支撐桿的下端安裝在所述第二下小孔內(nèi)；所述第二透明玻璃面的下端與所述第二附加鏡頭 框連接，所述的附加鏡頭框的下面與高清投影儀的鏡頭連接，所述的高清投影儀的鏡頭位 置配置在所述的第二雙曲面鏡面的虛焦點(diǎn)處；所述的計(jì)算機(jī)通過(guò)視頻信號(hào)輸出連接線(xiàn)與所述的高清投影儀進(jìn)行連接，所述的360° 環(huán)幕全景攝像裝置所拍攝的全景視頻圖像的記錄媒體放入所述的全景圖像讀取單元中，所 述的計(jì)算機(jī)通過(guò)應(yīng)用播放軟件讀取在所述的全景圖像讀取單元中的記錄媒體中所保存的 全景視頻圖像通過(guò)所述的高清投影儀投射到所述的第二雙曲面鏡面上。
進(jìn)一步，所述的360°環(huán)幕全景攝像裝置中，所述第一支撐桿粗的一端為外螺紋， 第一支撐桿細(xì)的一端為內(nèi)螺紋；所述第一上小孔的直徑與第一支撐桿的外螺紋直徑相同， 連接時(shí)將第一支撐桿的外螺紋穿入第一雙曲面鏡面的第一上小孔中用螺帽將第一雙曲面 鏡面與第一支撐桿連接起來(lái)；所述第一下小孔的直徑與第一支撐桿的內(nèi)螺紋孔徑相同，連 接時(shí)將第一支撐桿細(xì)的一端垂直于第一透明玻璃面用螺釘穿過(guò)第一透明玻璃面上的第一 下小孔將第一支撐桿與第一透明玻璃面連接起來(lái)；所述的第一附加鏡頭框的下面有一個(gè)與 高清攝像單元鏡頭前口徑相同的外螺紋，通過(guò)旋緊螺紋的方式將第一附加鏡頭框穩(wěn)固的固 定在高清攝像單元上，所述的第一透明玻璃面嵌入在所述的第一附加鏡頭框內(nèi)；在所述環(huán)幕影院播放系統(tǒng)中，所述的第二支撐桿粗的一端為外螺紋，第二支撐桿細(xì)的 一端為內(nèi)螺紋；所述的第二上小孔的直徑與第二支撐桿的外螺紋直徑相同，連接時(shí)將第二 支撐桿的外螺紋穿入第二雙曲面鏡面的孔中用螺帽將第二雙曲面鏡面與第二支撐桿連接 起來(lái)；所述的第二下小孔的直徑與第二支撐桿的內(nèi)螺紋孔徑相同，連接時(shí)將第二支撐桿細(xì) 的一端垂直于第二透明玻璃面用螺釘穿過(guò)第二透明玻璃面上的第二下小孔將第二支撐桿 與第二透明玻璃面連接起來(lái)；所述的第二附加鏡頭框的下面有一個(gè)與高清投影儀鏡頭前口 徑相同的外螺紋，通過(guò)旋緊螺紋的方式將第二附加鏡頭框穩(wěn)固的固定在高清投影儀上，所 述的第二透明玻璃面嵌入在所述的第二附加鏡頭框內(nèi)。
再進(jìn)一步，由所述的第二雙曲面鏡面折反射到所述的環(huán)幕銀幕上，所述的高清投 影儀安置在所述的環(huán)幕銀幕的中心，所述的環(huán)幕銀幕的高度配置在所述的雙曲面鏡面折反 射范圍內(nèi)。
更進(jìn)一步，所述的第一雙曲面鏡面和第二雙曲面鏡面具有相同的成像參數(shù)，雙曲 面鏡面構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)由下面5個(gè)等式表示；當(dāng)Z>0時(shí)
權(quán)利要求
1.一種便攜式360°環(huán)幕影院系統(tǒng)，其特征在于所述環(huán)幕影院系統(tǒng)包括一臺(tái)360°環(huán) 幕全景攝像裝置和一套環(huán)幕影院播放系統(tǒng)，所述的360°環(huán)幕全景攝像裝置包括第一雙曲 面鏡面、第一上蓋、第一支撐桿、第一透明玻璃面、第一附加鏡頭框和高清攝像單元；所述的 第一雙曲面鏡面底部中間開(kāi)有一個(gè)第一上小孔，所述的支撐桿為上粗下細(xì)的圓臺(tái)，第一支 撐桿的上端安裝在所述第一上小孔內(nèi)，所述的第一透明玻璃面中間開(kāi)有一個(gè)第一下小孔， 第一支撐桿的下端安裝在所述第一下小孔內(nèi)；所述第一透明玻璃面的下端與所述第一附加 鏡頭框連接，所述的附加鏡頭框的下面與高清攝像單元的鏡頭連接，所述的高清攝像單元 的鏡頭位置配置在所述的第一雙曲面鏡面的虛焦點(diǎn)處；所述的一套環(huán)幕影院播放系統(tǒng)包括第二雙曲面鏡面、第二上蓋、第二支撐桿、第二透明 玻璃面、第二附加鏡頭框、高清投影儀、環(huán)幕銀幕、計(jì)算機(jī)和全景圖像讀取單元；所述的第二 雙曲面鏡面底部中間開(kāi)有一個(gè)第二上小孔，所述的支撐桿為上粗下細(xì)的圓臺(tái)，第二支撐桿 的上端安裝在所述第二上小孔內(nèi)，所述的第二透明玻璃面中間開(kāi)有一個(gè)第二下小孔，第二 支撐桿的下端安裝在所述第二下小孔內(nèi)；所述第二透明玻璃面的下端與所述第二附加鏡頭 框連接，所述的附加鏡頭框的下面與高清投影儀的鏡頭連接，所述的高清投影儀的鏡頭位 置配置在所述的第二雙曲面鏡面的虛焦點(diǎn)處；所述的計(jì)算機(jī)通過(guò)視頻信號(hào)輸出連接線(xiàn)與所述的高清投影儀進(jìn)行連接，所述的360° 環(huán)幕全景攝像裝置所拍攝的全景視頻圖像的記錄媒體放入所述的全景圖像讀取單元中，所 述的計(jì)算機(jī)通過(guò)應(yīng)用播放軟件讀取在所述的全景圖像讀取單元中的記錄媒體中所保存的 全景視頻圖像通過(guò)所述的高清投影儀投射到所述的第二雙曲面鏡面上。
2.如權(quán)利要求1所述的便攜式360°環(huán)幕影院系統(tǒng)，其特征在于所述的360°環(huán)幕全 景攝像裝置中，所述第一支撐桿粗的一端為外螺紋，第一支撐桿細(xì)的一端為內(nèi)螺紋；所述第 一上小孔的直徑與第一支撐桿的外螺紋直徑相同，連接時(shí)將第一支撐桿的外螺紋穿入第一 雙曲面鏡面的第一上小孔中用螺帽將第一雙曲面鏡面與第一支撐桿連接起來(lái)；所述第一下 小孔的直徑與第一支撐桿的內(nèi)螺紋孔徑相同，連接時(shí)將第一支撐桿細(xì)的一端垂直于第一透 明玻璃面用螺釘穿過(guò)第一透明玻璃面上的第一下小孔將第一支撐桿與第一透明玻璃面連 接起來(lái)；所述的第一附加鏡頭框的下面有一個(gè)與高清攝像單元鏡頭前口徑相同的外螺紋， 通過(guò)旋緊螺紋的方式將第一附加鏡頭框穩(wěn)固的固定在高清攝像單元上，所述的第一透明玻 璃面嵌入在所述的第一附加鏡頭框內(nèi)；在所述環(huán)幕影院播放系統(tǒng)中，所述的第二支撐桿粗的一端為外螺紋，第二支撐桿細(xì)的 一端為內(nèi)螺紋；所述的第二上小孔的直徑與第二支撐桿的外螺紋直徑相同，連接時(shí)將第二 支撐桿的外螺紋穿入第二雙曲面鏡面的孔中用螺帽將第二雙曲面鏡面與第二支撐桿連接 起來(lái)；所述的第二下小孔的直徑與第二支撐桿的內(nèi)螺紋孔徑相同，連接時(shí)將第二支撐桿細(xì) 的一端垂直于第二透明玻璃面用螺釘穿過(guò)第二透明玻璃面上的第二下小孔將第二支撐桿 與第二透明玻璃面連接起來(lái)；所述的第二附加鏡頭框的下面有一個(gè)與高清投影儀鏡頭前口 徑相同的外螺紋，通過(guò)旋緊螺紋的方式將第二附加鏡頭框穩(wěn)固的固定在高清投影儀上，所 述的第二透明玻璃面嵌入在所述的第二附加鏡頭框內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的便攜式360°環(huán)幕影院系統(tǒng)，其特征在于由所述的第二雙曲面 鏡面折反射到所述的環(huán)幕銀幕上，所述的高清投影儀安置在所述的環(huán)幕銀幕的中心，所述 的環(huán)幕銀幕的高度配置在所述的雙曲面鏡面折反射范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求廣3之一所述的便攜式360°環(huán)幕影院系統(tǒng)，其特征在于所述的第一雙 曲面鏡面和第二雙曲面鏡面具有相同的成像參數(shù)，雙曲面鏡面構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)由下面5個(gè) 等式表不；((J2 +1 2)/α2)-((2 飯)=4 當(dāng) z>o 時(shí)⑴式中X、Y、Z表示空間坐標(biāo)，C表示雙曲面鏡的焦點(diǎn)，2c表示兩個(gè)焦點(diǎn)之間的距離，a,b 分別是雙曲面鏡的實(shí)軸和虛軸的長(zhǎng)度^表示入射光線(xiàn)在XY平面上的夾角，即方位角，α 表示入射光線(xiàn)在)(Ζ平面上的夾角，這里將α大于或等于0時(shí)稱(chēng)為俯角，將α小于0時(shí)稱(chēng) 為仰角，/表示成像平面到雙曲面鏡的虛焦點(diǎn)的距離，y表示折入射光線(xiàn)與Z軸的夾角；從公式(1)可知雙曲面的形狀由參數(shù)a、b來(lái)確定，這兩個(gè)參數(shù)用雙曲線(xiàn)焦點(diǎn)之間距離 2c和離心率k進(jìn)行表達(dá)，其相互關(guān)系通過(guò)公式(6)進(jìn)行計(jì)算；(6)對(duì)于雙曲面鏡的設(shè)計(jì)，鏡面的大小和柱狀垂直視場(chǎng)范圍是雙曲面鏡面設(shè)計(jì)重要參數(shù)， 公式(7)表示了柱狀垂直視角α的計(jì)算方法，(7)這里，Ri表示折反射鏡面邊緣的半徑，h表示雙曲面折反射鏡面的焦點(diǎn)到反射鏡面邊 緣的垂直距離；雙曲面鏡面的離心率k設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足以下3個(gè)約束條件，如公式(8)所示；
5.如權(quán)利要求廣3之一所述的便攜式360°環(huán)幕影院系統(tǒng)，其特征在于所述的360° 環(huán)幕全景攝像裝置，其拍攝全景圖像的手段是通過(guò)攝像者將360°環(huán)幕全景攝像裝置高舉在自己的頭上邊走邊進(jìn)行拍攝的。
6.如權(quán)利要求廣3之一所述的便攜式360°環(huán)幕影院系統(tǒng)，其特征在于所述的360° 環(huán)幕全景攝像裝置，其拍攝全景圖像的手段是通過(guò)攝像者將360°環(huán)幕全景攝像裝置固定 在車(chē)輛頂上，車(chē)輛邊行駛進(jìn)行拍攝的。
7.如權(quán)利要求廣3之一所述的便攜式360°環(huán)幕影院系統(tǒng)，其特征在于所述的360° 環(huán)幕全景攝像裝置，其拍攝全景圖像的手段是通過(guò)攝像者將360°環(huán)幕全景攝像裝置懸掛 在飛行物上，在飛行過(guò)程中進(jìn)行拍攝的。
8.如權(quán)利要求4所述的便攜式360°環(huán)幕影院系統(tǒng)，其特征在于所述的環(huán)幕銀幕由一 個(gè)環(huán)狀圓柱型白色柔性織造物制作而成，在播放環(huán)幕電影時(shí)將環(huán)幕銀幕放下，平時(shí)則可以 收納成一個(gè)圓圈；環(huán)幕銀幕的高度H由公式(7)計(jì)算得到的柱狀垂直視角α以及環(huán)幕銀幕 的圓柱半徑R所決定，如圖9所示，計(jì)算公式由公式(9 )給出，
9.如權(quán)利要求廣3之一所述的便攜式360°環(huán)幕影院系統(tǒng)，其特征在于所述的環(huán)幕銀 幕是采用噴水裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)播放環(huán)幕電影時(shí)啟動(dòng)噴水裝置形成一個(gè)環(huán)狀圓柱型的水環(huán) 幕銀幕，觀看者在噴水空心圓柱中觀看環(huán)幕電影或者在水環(huán)幕銀幕外圈觀看全景電影，放 映時(shí)需要在黑暗的環(huán)境下進(jìn)行。
10.如權(quán)利要求廣3之一所述的便攜式360°環(huán)幕影院系統(tǒng)，其特征在于所述的環(huán)幕 銀幕是采用透明塑料薄膜來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)播放環(huán)幕電影時(shí)將環(huán)狀圓柱型的透明塑料薄膜的環(huán) 幕銀幕放下，觀看者在透明塑料薄膜的環(huán)幕銀幕內(nèi)觀看環(huán)幕電影或者在透明塑料薄膜的環(huán) 幕銀幕外圈觀看全景電影，放映時(shí)需要在黑暗的環(huán)境下進(jìn)行。
全文摘要
一種便攜式360°環(huán)幕影院系統(tǒng)，包括一臺(tái)360°環(huán)幕全景攝像裝置和一套環(huán)幕影院播放系統(tǒng)，環(huán)幕全景攝像和環(huán)幕影院放映均采用雙曲面鏡面折反射成像技術(shù)，僅采用一臺(tái)高清攝像機(jī)和一臺(tái)高清投影儀以及相關(guān)設(shè)備就能構(gòu)成從全景拍攝到環(huán)幕影院放映系統(tǒng)；實(shí)現(xiàn)全景拍攝和環(huán)幕全景放映的功能。本發(fā)明提供一種性?xún)r(jià)比高、操作簡(jiǎn)單、能便攜輕便實(shí)時(shí)地拍攝全景環(huán)幕電影的便攜式360°環(huán)幕影院系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G03B21/56GK102043322SQ20101053603
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月9日
發(fā)明者葉良波, 吳立娟, 奚亮亮, 孫福頂, 孟炎, 湯一平, 王穎, 田旭園, 阮嘯宙, 陳才國(guó) 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)