CN101794068A - 立体视频拍摄装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了立体视频拍摄装置，可以根据不同的拍摄条件在拍摄过程中实时调整左右两台摄像机的间距和左右两台摄像机的夹角。其技术方案为：装置包括：悬吊件，其上安装有控制器，用于接收摄像机相关的调整命令；两竖臂，其顶端各自连接在悬吊件的两端；转台，其两端与两竖臂的底端连接，该转台上设有导轨和安装在导轨上的两块调节板，两块调节板上各自安放一台摄像机，控制器发送指令给电机，进而通过丝杠来调节两块调节板的位置，从而实时调节两台摄像机的夹角和基线长度。

Description

立体视频拍摄装置

技术领域

本发明涉及影像拍摄装置，尤其涉及一种立体影像的拍摄装置。

背景技术

三维的立体影视正越来越成为影视领域的主流方式，与二维的平面影视相比，其影像真实感获得了大幅提高。立体影视的原理是：人眼在观看物体时是具有立体感的，这是因为人的两眼瞳孔之间的距离约为65mm，左右眼在看同一个物体时所接收到的视觉图像是不同的，经视网膜传到大脑里，大脑就用这一微小的差距产生远近的感觉，从而产生立体感。

基于以上的这个原理，人们提出了立体视频拍摄装置的解决思路：利用两台间隔一定距离的摄像机同步拍摄，模拟人眼观看实际物体，从而通过后期合成得到立体视觉。

传统的立体视频拍摄装置分为平行式和上下式两种，图1A示出了传统的平行式的立体视频拍摄装置，图1B示出了传统的上下式的立体视频拍摄装置。平行式的两台摄像机之间的距离(即基线长度)与人的两眼瞳孔之间的距离(65mm)差距超过1倍，有的基线长度虽然可以调节，但是却无法在拍摄过程中实时调节。上下式的虽然可以调节到65mm，但其结构复杂、体积庞大，同样也是无法实时调节。

这两种传统的立体视频拍摄装置的拍摄角度有限，难以完成一些特写场景和特殊立体效果的拍摄。同时这些传统装置在实际使用中无法适用现有的摇臂和脚架，从性质上来说都是属于实验性的装置。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种立体视频拍摄装置，可以根据不同的拍摄条件在拍摄过程中实时调整左右两台摄像机的间距(即基线长度)和左右两台摄像机的夹角(即视线夹角)。

本发明的技术方案为：本发明揭示了一种立体视频拍摄装置，包括：

悬吊件，其上安装有控制器，用于接收摄像机相关的调整命令；

两竖臂，其顶端各自连接在该悬吊件的两端；

转台，其两端与两竖臂的底端连接，该转台上设有导轨和安装在该导轨上的两块调节板，该两块调节板上各自安放一台摄像机，该控制器发送指令给电机，进而通过丝杠来调节该两块调节板的位置，从而实时调节该两台摄像机的夹角和基线长度。

根据本发明的立体视频拍摄装置的一实施例，该悬吊件、该两竖臂和该转台之间的连接是可拆卸式的连接。

根据本发明的立体视频拍摄装置的一实施例，该控制器内设实时处理单元，根据拍摄过程中目标物体的距离远近控制调节板的位置。

根据本发明的立体视频拍摄装置的一实施例，在该转台上内嵌三维云台，该控制器控制该三维云台以实现摄像机的左右旋转和上下仰俯动作。

本发明还揭示了一种立体视频拍摄装置，包括：

三脚架；

一对控制器，其中第一控制器安装在该三脚架的左右两边摇杆上，第二控制器安装在电机上；

转台，其上设有导轨和安装在该导轨上的两块调节板，该两块调节板上各自安放一台摄像机，该第一控制器或该第二控制器发送指令至该电机，进而通过丝杠或齿轮来调节该两块调节板的位置，从而实时调节该两台摄像机的夹角和基线长度；

脚架支撑件，安装在该转台的底部，用于将整个装置固定在该三脚架上。

根据本发明的立体视频拍摄装置的一实施例，该转台和该脚架支撑件之间的连接是可拆卸式的连接。

根据本发明的立体视频拍摄装置的一实施例，该控制器内设实时处理单元，根据拍摄过程中目标物体的距离远近控制调节板的位置。

根据本发明的立体视频拍摄装置的一实施例，在该转台上内嵌三维云台，该控制器控制该三维云台以实现摄像机的左右旋转和上下仰俯动作。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明的立体视频拍摄装置通过控制器接收人工操作发出的有关摄像机的调整命令，发送指令至电机，进而控制丝杠来调整调节板的位置，安装在调节板上的摄像机的夹角和基线长度得以调整。相比现有技术，本发明具有以下的几个优点：(1)可以根据实际拍摄需要，在拍摄过程中实现自动或手动实时调整左右两台摄像机的间距(即基线长度)以及左右两台摄像机的夹角(即视线夹角)，以确保所拍摄的内容的立体效果；(2)可以用同一套装置灵活地适用于各种摇臂和三脚架，全面实现左右两台摄像机的俯仰、旋转动作；(3)可以高精度地自动或手动同步双机焦距、光圈、变焦等摄影参数；(4)同一套装置兼容多协议通讯，能适用广播级和专业级的各种器材。

附图说明

图1A、1B是传统的立体视频装置的示意图。

图2是本发明的立体视频拍摄装置的第一实施例的示意图。

图3是本发明的立体视频拍摄装置的第二实施例的示意图。

图4是本发明的立体视频拍摄装置的第三实施例的示意图。

图5是本发明的立体视频拍摄装置中转台的放大示意图。

图6是本发明的立体视频拍摄装置中控制器和摄像机的连接示意图。

图7A～7B是视线夹角和物体距离的关系示意图。

图7C～7D是摄像机视野范围与基线长度的关系示意图。

图7E～7F是基线长度与物体距离的关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

立体视频拍摄装置的第一实施例

图2示出了本发明的立体视频拍摄装置的第一实施例，这一实施例是关于摇臂式的实施例。请参见图2，本实施例的立体视频拍摄装置包括悬吊件10、两个竖臂11a、11b、转台12。悬吊件10、竖臂11a和11b、转台12都具有固定摄像机的作用，而且它们之间的连接是可拆卸式的连接。竖臂11a和11b的顶端各自连接悬吊件10的两端。转台12的两端与两个竖臂11a和11b的底端连接。在悬吊件10上安装有控制器，在转台12上安装用于调节摄像机镜头位置的镜头调节件14和两块调节板13a、13b。

拍摄人员在一块命令控制板(通常安装在拍摄装置的手柄上)上进行摄像机动作的操作，由拍摄人员操作命令控制板从而发出对摄像机的调整命令。悬吊件10)上的控制器接收调整命令，发送指令至两个伺服电机，伺服电机进而驱动并控制高精密的丝杠来调节调节板13a和13b的位置，从而调节两台摄像机之间的夹角和基线长度。丝杠通过伺服电机的驱动控制立体视频拍摄装置的左右、上下方向的旋转，从而实现镜头的角度变化。图5是转台12这一部件的放大示意图，在图5中，调节板13a和13b平行放置，可在伺服电机和丝杠的调控下，在转台的导轨上左右滑动。

此外，在控制器中内设了实时处理单元，根据拍摄过程中目标物体的距离远近控制调节板13a、13b的位置，使得摄像机位置和镜头控制同步联动，从而取得最佳的立体效果。

两台摄像机之间的距离(即基线长度)的选择对于立体视频拍摄而言是极为重要的，因为基线长度的选择与不同摄像机的特性以及三维信息还原的精确度有着相当重要的关系。如果使用广角范围较大的镜头，根据仿生学的原理，正如图7C所示，两台摄像机拥有的相同的图像映射区域(即共同可视范围)较大，计算出的物体的深度信息精度较大。而使用广角范围较小的镜头时，正如图7D所示，两台摄像机拥有的相同的图像映射区域较小，计算出的物体的深度信息精度较小。如图7E所示，通常对于较远的景物，需要较大的基线长度。反之，如图7F所示，对于较近的景物，需要较小的基线长度。因此为了提高物体深度信息的精度，必须根据不同摄像机的特性调整两台摄像机之间的距离，从而获得合理、精确的物体三维深度信息。同时在立体视频拍摄过程中，在设定基线的前提下随着拍摄景物的聚焦远近距离的不同，也可以通过伺服电机调整视角从而取得最佳的视觉效果。

在转台12上内嵌三维云台，控制器控制三维云台以实现摄像机的左右旋转和上下仰俯的动作。控制器采用数字控制技术对双镜头的对焦、光圈、变焦和拍摄进行高精度的同步管理，并且能够做到实时同步处理和单独处理，让用户方便地将原有的摇臂升级为立体3D和传统2D兼容的拍摄平台。控制器与摄像机的连接请同时参见图6，控制器安装在三脚架的左右两边摇杆上，通过控制线与摄像机相连。控制器中的软件实现对LANC接口协议和舵机的控制，通过控制器的接口与摄像机进行通讯，能够兼容专业摄影器材、广播摄影器材以及2D摄影器材，实现“所见即所得”的立体视频拍摄。

控制器的工作过程如下：首先进行上电初始化，然后监测通讯协议中的发送和返回命令是否正常，或监测舵机的微调是否正常。在硬件检测完成后，对控制软件界面进行设置，恢复上一次的系统设置。在系统完成配置后，控制器接收人工按键命令，完成对单个摄像机或两个摄像机一起的控制，例如位置控制、角度控制等。

立体视频拍摄装置的第二实施例

图3示出了本发明的立体视频拍摄装置的第二实施例，这是脚架安装的拍摄装置。请参见图3，本实施例的立体视频拍摄装置包括控制器、转台20、脚架支撑件21和三脚架。请同时参见图5，转台上设有导轨以及安装在导轨上的两块调节板，在这两块调节板上各自安放一台摄像机。脚架支撑件21安装在转台20的底部，将整个立体视频拍摄装置固定在下面的三脚架上。本实施例的立体视频拍摄装置中装备一对控制器，第一控制器安装在三脚架的左右两边摇杆上，第二控制器安装在电机上。

拍摄人员在一块命令控制板(通常安装在拍摄装置的手柄上)上进行摄像机动作的操作，由拍摄人员操作命令控制板从而发出对摄像机的调整命令。可以由第一控制器接收调整命令，发送指令至两个伺服电机，进而驱动并控制高精密的丝杠来调节两块调节板的位置，从而调节两台摄像机之间的夹角和基线长度。也可以由第二控制器发送指令至伺服电机，进而驱动并控制丝杠或齿轮来调节两块调节板的位置。图5是转台这一部件的放大示意图，在图5中，两块调节板平行放置，可在伺服电机和丝杠的调控下，在转台的导轨上左右滑动。

此外，在控制器中内设了实时处理单元，根据拍摄过程中目标物体的距离远近控制两块调节板的位置，使得摄像机位置和镜头控制同步联动，从而取得最佳的立体效果。

两台摄像机之间的距离(即基线长度)的选择对于立体视频拍摄而言是极为重要的，因为基线长度的选择与不同摄像机的特性以及三维信息还原的精确度有着相当重要的关系。如果使用广角范围较大的镜头，根据仿生学的原理，正如图7C所示，两台摄像机拥有的相同的图像映射区域(即共同可视范围)较大，计算出的物体的深度信息精度较大。而使用广角范围较小的镜头时，正如图7D所示，两台摄像机拥有的相同的图像映射区域较小，计算出的物体的深度信息精度较小。如图7E所示，通常对于较远的景物，需要较大的基线长度。反之，如图7F所示，对于较近的景物，需要较小的基线长度。因此为了提高物体深度信息的精度，必须根据不同摄像机的特性调整两台摄像机之间的距离，从而获得合理、精确的物体三维深度信息。同时在立体视频拍摄过程中，在设定基线的前提下随着拍摄景物的聚焦远近距离的不同，也可以通过伺服电机调整视角从而取得最佳的视觉效果。

在转台20上内嵌三维云台，控制器控制三维云台以实现摄像机的左右旋转和上下仰俯的动作。控制器采用数字控制技术对双镜头的对焦、光圈、变焦和拍摄进行高精度的同步管理，并且能够做到实时同步处理和单独处理，让用户方便地将原有的摇臂升级为立体3D和传统2D兼容的拍摄平台。控制器与摄像机的连接请同时参见图6，控制器中的软件实现对LANC接口协议和舵机的控制，通过控制器的接口与摄像机进行通讯，能够兼容专业摄影器材、广播摄影器材以及2D摄影器材，实现“所见即所得”的立体视频拍摄。

控制器的工作过程如下：首先进行上电初始化，然后监测通讯协议中的发送和返回命令是否正常，或监测舵机的微调是否正常。在硬件检测完成后，对控制软件界面进行设置，恢复上一次的系统设置。在系统完成配置后，控制器接收人工按键命令，完成对单个摄像机或两个摄像机一起的控制，例如位置控制、角度控制等。

立体视频拍摄装置的第三实施例

图5示出了本发明的立体视频拍摄装置的第三实施例。请参见图4，本实施例的立体视频拍摄装置包括悬吊件30、竖臂31a、31b、转台32、脚架支撑件33、控制器34以及三脚架。其它还有一些选装件如镜头调节件、遮光件、2D机位板等。

当本实施例的立体视频拍摄装置适用于摇臂安装时，此时的立体视频拍摄装置选配悬吊件30、两个竖臂31a、31b、转台32。悬吊件30、竖臂31a和31b、转台32都具有固定摄像机的作用，而且它们之间的连接是可拆卸式的连接。竖臂31a和31b的顶端各自连接悬吊件30的两端。转台32的两端与两个竖臂31a和31b的底端连接。在悬吊件30上安装有控制器，在转台32上安装用于调节摄像机镜头位置的镜头调节件33和两块调节板36a、36b。

拍摄人员在一块命令控制板(通常安装在拍摄装置的手柄上)上进行摄像机动作的操作，由拍摄人员操作命令控制板从而发出对摄像机的调整命令。悬吊件30上的控制器接收调整命令，通过控制两个伺服电机和高精密的丝杠来调节调节板36a和36b的位置，从而调节两台摄像机之间的夹角和基线长度。图5是转台32这一部件的放大示意图，在图5中，调节板36a和36b平行放置，可在伺服电机和丝杠的调控下，在转台的导轨上左右滑动。

此外，在控制器中内设了实时处理单元，根据拍摄过程中目标物体的距离远近控制调节板36a、36b的位置，使得摄像机位置和镜头控制同步联动，从而取得最佳的立体效果。

当本实施例的立体视频拍摄装置适用于脚架安装时，此时的立体视频拍摄装置选配转台32、控制器34、脚架支撑件33和三脚架。转台32上设有导轨以及安装在导轨上的两块调节板36a、36b，在这两块调节板36a、36b上各自安放一台摄像机。脚架支撑件21安装在转台20的底部，将整个立体视频拍摄装置固定在下面的三脚架上。

拍摄人员在一块命令控制板(通常安装在拍摄装置的手柄上)上进行摄像机动作的操作，由拍摄人员操作命令控制板从而发出对摄像机的调整命令。控制器34接收调整命令，通过控制两个伺服电机和高精密的丝杠来调节两块调节板36a、36b的位置，从而调节两台摄像机之间的夹角和基线长度。图5是转台这一部件的放大示意图，在图5中，两块调节板平行放置，可在伺服电机和丝杠的调控下，在转台的导轨上左右滑动。

此外，在控制器中内设了实时处理单元，根据拍摄过程中目标物体的距离远近控制两块调节板的位置，使得摄像机位置和镜头控制同步联动，从而取得最佳的立体效果。

两台摄像机之间的距离(即基线长度)的选择对于立体视频拍摄而言是极为重要的，因为基线长度的选择与不同摄像机的特性以及三维信息还原的精确度有着相当重要的关系。如果使用广角范围较大的镜头，根据仿生学的原理，正如图7C所示，两台摄像机拥有的相同的图像映射区域(即共同可视范围)较大，计算出的物体的深度信息精度较大。而使用广角范围较小的镜头时，正如图7D所示，两台摄像机拥有的相同的图像映射区域较小，计算出的物体的深度信息精度较小。如图7E所示，通常对于较远的景物，需要较大的基线长度。反之，如图7F所示，对于较近的景物，需要较小的基线长度。因此为了提高物体深度信息的精度，必须根据不同摄像机的特性调整两台摄像机之间的距离，从而获得合理、精确的物体三维深度信息。同时在立体视频拍摄过程中，在设定基线的前提下随着拍摄景物的聚焦远近距离的不同，也可以通过伺服电机调整视角从而取得最佳的视觉效果。

在转台32上内嵌三维云台，控制器控制三维云台以实现摄像机的左右旋转和上下仰俯的动作。控制器采用数字控制技术对双镜头的对焦、光圈、变焦和拍摄进行高精度的同步管理，并且能够做到实时同步处理和单独处理，让用户方便地将原有的摇臂升级为立体3D和传统2D兼容的拍摄平台。控制器与摄像机的连接请同时参见图6，控制器中的软件实现对LANC接口协议和舵机的控制，通过控制器的接口与摄像机进行通讯，能够兼容专业摄影器材、广播摄影器材以及2D摄影器材，实现“所见即所得”的立体视频拍摄。

控制器的工作过程如下：首先进行上电初始化，然后监测通讯协议中的发送和返回命令是否正常，或监测舵机的微调是否正常。在硬件检测完成后，对控制软件界面进行设置，恢复上一次的系统设置。在系统完成配置后，控制器接收人工按键命令，完成对单个摄像机或两个摄像机一起的控制，例如位置控制、角度控制等。

上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的，本领域普通技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (8)

1.一种立体视频拍摄装置，包括：

悬吊件，其上安装有控制器，用于接收摄像机相关的调整命令；

两竖臂，其顶端各自连接在该悬吊件的两端；

转台，其两端与两竖臂的底端连接，该转台上设有导轨和安装在该导轨上的两块调节板，该两块调节板上各自安放一台摄像机，该控制器发送指令给电机，进而通过丝杠来调节该两块调节板的位置，从而实时调节该两台摄像机的夹角和基线长度。

2.根据权利要求1所述的立体视频拍摄装置，其特征在于，该悬吊件、该两竖臂和该转台之间的连接是可拆卸式的连接。

3.根据权利要求1所述的立体视频拍摄装置，其特征在于，该控制器内设实时处理单元，根据拍摄过程中目标物体的距离远近控制调节板的位置。

4.根据权利要求3所述的立体视频拍摄装置，其特征在于，在该转台上内嵌三维云台，该控制器控制该三维云台以实现摄像机的左右旋转和上下仰俯动作。

5.一种立体视频拍摄装置，包括：

三脚架；

一对控制器，其中第一控制器安装在该三脚架的左右两边摇杆上，第二控制器安装在电机上；

转台，其上设有导轨和安装在该导轨上的两块调节板，该两块调节板上各自安放一台摄像机，该第一控制器或该第二控制器发送指令至该电机，进而通过丝杠或齿轮来调节该两块调节板的位置，从而实时调节该两台摄像机的夹角和基线长度；

脚架支撑件，安装在该转台的底部，用于将整个装置固定在该三脚架上。

6.根据权利要求5所述的立体视频拍摄装置，其特征在于，该转台和该脚架支撑件之间的连接是可拆卸式的连接。

7.根据权利要求5所述的立体视频拍摄装置，其特征在于，该控制器内设实时处理单元，根据拍摄过程中目标物体的距离远近控制调节板的位置。

8.根据权利要求7所述的立体视频拍摄装置，其特征在于，在该转台上内嵌三维云台，该控制器控制该三维云台以实现摄像机的左右旋转和上下仰俯动作。

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