CN101902658A - 无重影多目立体图像摄取与重现系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用单个镜头实现的确保不会在焦平面画面上出现重影的多目立体摄取与重现系统，它是将镜头光圈设计做成一个在同一平面上排列分布的N个可独立开关的固定子光圈或可独立开关和调整通光面有效通光直径的可调子光圈，系统电路控制各子光圈摄取N路立体视差图像序列，任取两路图像序列作为双目立体电视系统的视差图像序列使用，调整各可调子光圈的有效通光直径来调节各视差图像景深，取任意一立体视差图像对，用其对应光圈的位置参数、镜头参数、被摄物在图像上的位置参数来计算被摄物相对镜头的空间位置与运动状态，取任意2至N个子光圈摄取的多张视差图像可实现在某一方向或任意方向的多目立体图像。

Description

无重影多目立体图像摄取与重现系统

技术领域

本发明涉及一种多目立体图像摄取与重现系统。

背景技术

目前，实用的立体图像摄取与重现系统主要有单眼立体、双眼立体与复眼立体。

单眼立体是根据单眼也能获得立体视觉的特点，将镜头移动产生的一对视差图像先后轮流出现在屏幕上，分别送入人的左右两眼，从而获得立体视觉。该类型的立体电视很容易实现与现有平面电视制式的兼容，但跟据人眼的立体视觉机理，要让单机获得立体视觉，必需让摄像机不停的绕固定焦点转动，专利号为98101085.7所发明的全兼容无闪烁时分立体电视系统就是利用这种方式实现的，但该系统对摄像人员提出了过高的技术要求，在摄像机静止时没有立体视觉，对于景物焦点不确定的新闻现场更是不可能实现立体信息的实时传递。

双眼立体是人双眼的直接仿真，利用两台相隔一定距离的摄像机对同一被摄物拍摄一对视差图像，通过各种方法让人的两眼分别观看这两幅图像来获得立体视觉。该类系统具有场景真实，立体感强的特点，但由于两摄像机的光路系统相对独立，使得该类型的立体电视系统很难实现与现有平面电视制式的兼容。

复眼立体是用水平或空间排列的多个像机同时拍摄同一场景，得到具有水平或空间视差的多个视差图像，通过柱面或球面光栅分像等方法实现分像，将任意一对具有空间像差的两幅图像分别送入人的两眼获得立体视觉，移动观看位置可看到另一对视差图像，得到不同方位的立体视觉。Adobe公司于2007年推出一种类似昆虫复眼的多镜头立体摄像系统，就是将空间分布的多个镜头集装在一个镜头组件上，共用一个像机机身来摄取具有空间视差的多个图像，此方法虽然降低了复眼立体的拍摄难度，减少了拍摄成本，但仍不能确保各视差图像焦点画面在底片上的位置重合，重现时若视差分离不完全，会让视差图像的焦点画面出现重影。

发明内容

本发明的目的是设计一个能确保各视差图像焦平面画面在底片上的位置重合，重现立体图像时即使视差分离不完全，也不会在焦平面画面上出现重影并能准确计算出被摄物空间位置坐标的多目立体摄取与重现系统。

为实现以上发明目的，本发明的立体图像摄取设备是一个N(N为大于或等于2的整数)目立体图像摄取设备，它是将一个单镜头图像摄取设备的光圈设计做成一个在同一光圈平面上排列分布的N个子光圈，各子光圈是可独立开关的固定子光圈或可独立开关和调整通光面有效通光直径的可调子光圈，通过设备系统电路产生的控制信号以任意次序打开单个或部分或全部子光圈，用它在同一位置、同一时间段内不移动设备的情况下对被摄物摄取N张立体视差图像，调整各可调子光圈的有效通光直径，得到各不同景深的一组视差图像，等时间间隔的不同时间段摄取N路立体视差图像序列。

由镜头成像理论分析可知，各子光圈单个或部分打开时拍摄的各视差图像景深大于打开全部子光圈时所摄图像主景深，同时主景深包含在各视差图像的景深内，所以，同一时间段内不移动设备时拍摄的主景深上的被摄物体，在各视差图像上位置完全重合，重现时不会产生重影，只有在主景深之外、视差图像景深之内的其它被摄物在各视差图像上位置存在一定视差，分离任意两视差图像分别送入人对应左右眼形成立体视觉，且视差大小与被摄物相对于镜头焦平面的距离成严格的几何对应关系。

N目立体图像摄取设备任意两子光圈所摄两路图像序列均可作为双目立体系统的视差图像序列使用。

N目立体图像摄取设备任意两子光圈在同一时间段内不移动设备摄取的两张图像均可直接作为双目立体重现设备的视差图像对使用，来得到此两图对应子光圈排列方向的双目立体图像。

N目立体图像摄取设备任意两子光圈所摄两路图像序列，作为双目立体电视的视差图像对序列使用，将其中一子光圈所摄的图像对应信号作为双目立体电视的图像主信号，将另一子光圈所摄的图像信号与图像主信号在对应帧的各对应像素点进行逐像点求差运算，差值按对应位置重组得立体视差图序列，立体视差图序列的信号作为双目立体电视的图像副信号，图像副信号用适合双极性信号编码的码制进行编码，图像主、副信号编码后送复用器与系统其它信号参与复用，经调制后传送，接收端将解码还原后的图像主信号与副信号做前述求差运算的逆运算还原一视差图像信号，这一视差图像信号与主信号作为双目立体电视图像信号送双目立体显示器还原立体图像画面。

N目立体图像摄取设备任意两子光圈所摄两路图像序列，其信号分别经互补色特性的电子滤镜进行滤色形成两路互补色立体电视信号，经逐帧逐像点混合形成一路互补色立体图像信号送平面电视，用相应的互补色立体眼镜通过平面电视观看立体图像，实现在焦平面画面无重影和彩色奇变的与平面电视兼容的立体电视。

N目立体图像摄取设备任意两子光圈在同一时间段内不移动设备摄取的两张图像，以被摄物在两视差图片上的位置坐标，或在显示端截取被摄物的一对视差图像在显示器上的位置坐标，各位置坐标除以系统的显示放大率，得到被摄物在N目立体图像摄取设备CCD上的位置坐标，用其与形成两视差图像对应子光圈的位置坐标、镜头焦距、镜头像方主点与像平面距离用公式

$P(x,y,z,)=P(-X(\frac{1}{K}-\mathrm{\β}),-Y(\frac{1}{K}-\mathrm{\β}),v(\frac{1}{K}-\mathrm{\β}))$

$X=\left\{\begin{array}{c}\frac{x_{0l}{x}_r-x_{0r}{x}_l}{x_{0l}-x_{0r}}---(x_{0l}\≠x_{0r})\\ \frac{x_r+x_r}{2}---(x_{0l}=x_{0r})\end{array}\right.$

$Y=\left\{\begin{array}{c}\frac{y_{0l}{y}_r-y_{0r}{y}_l}{y_{0l}-y_{0r}}---(y_{0l}\≠y_{0r})\\ \frac{y_r+y_l}{2}---(y_{0l}=y_{0r})\end{array}\right.$

$\mathrm{\β}=\frac{\mathrm{\Δx}}{K^{2}a+\mathrm{K\Δx}}$

$K=\frac{v-f}{f}$

$a=\sqrt{{(x_{0l}-x_{0r})}^2+{(y_{0l}-y_{0r})}^2}$

或其变形公式来计算被摄物相对镜头的空间位置坐标(x，y，z，)，公式中各参数是建立在以镜头的物方主点为坐标原点，镜头主光轴的物方主点之前的部分为Z轴正半轴，镜头主光轴像方主点之后的部分为Z轴负半轴，平行于摄像设备感光器件底边并过原点的直线为X轴，垂直于摄像设备感光器件底边并过原点的直线为Y轴的空间笛卡尔直角坐标系O-XYZ上，其中P(x，y，z)代表被摄物点，(x_0l，y_0l，0，)、(x_0r，y_0r，0，)分别为形成视差图像的两子光圈中心点坐标，(x_l，y_l，-v)、(x_r，y_r，-v)分别为被摄物点在视差图像上形成的弥散圆圆心坐标，(X，Y，-v)为通过镜头中心与被摄物点的副光轴与像平面的交点坐标，v为像距，f为镜头焦距，K为镜头在焦距为f、像距为v时的镜头成像放大倍率，a为形成两图像对应子光圈的中心距离，β为光圈将相对于焦平面的深度信息转变为视差能力的中间变量，Δx为被摄物点在视差图像上形成的像点弥散圆圆心之间的含符号表示的距离，当物点P在两视差图像的像点排序方向与两子光圈排序方向相同时，Δx的符号为正，否则为负，公式中用j表示其符号，j由a与Δx的端点坐示用符号函数确定

j＝Sgn(Sgn((x_0l-x_0r)(x_l-x_r))+Sgn((y_0l-y_0r)(y_l-y_r)))。

在N目立体图像摄取设备光圈平面的任一方向上，用有前后位置关系排序的各子光圈在同一时间段所摄的一组视差图像，顺序抽取其中的全部或部分图像作为用柱面光栅法或狭缝光栅法实现多目立体图像的视差图像源，来实现在此方向上的多目立体图像重现；任取子光圈不全在同一直线上的3张以上图像作为用球面光栅法实现空间多目立体图像的图像源，来实现任意方向均能观看到立体效果的多目立体图像。

用本发明的多目立体图像摄取设备构成的立体图像获取与重现系统具有信源丰富、组合方便、应用广泛、立体感强、兼容性好、信源信息冗余量少、易于传输等特点。

①信源丰富

本发明的多目立体图像摄取设备一次对焦后可摄取多张具有不同视差特性的立体视差图像，根据不同的应用场合可灵活选取其中的任意张构成立体显示所需图像源，组合方便、应用广泛。

②立体感强

该系统是用多个子光圈巧妙地将原单镜头的光路进行空间分割，使单机具有了多机才具有的多光路特性，虽然仍是单机，但得到的图像却是地地道道的多目视差图像，成像质量高，场景真实，立体感强，立体效果好。

③系统兼容性好

由于多目立体图像摄取设备获得的各图像都使用同一光路聚焦系统，所以它在同一位置、同一时间段摄取的多张图像可直接任取几张进行叠合，其效果等同于光圈直径增大后所得图像，叠合后得到图像清晰度更高且没有重影的层次更加分明的平面图像，完全实现了与现有平面图像系统的兼容。

④信源信息冗余量少、易于传输

此系统的多路视差图像由于使用同一镜头聚焦系统，各路图像在主景深上的内容完全一样，各路只有主景深前后的图像内容有差异，各路图像的相关性很强，在进行信息传送时只需将一路信号作主信号进行完整传送，而其它路信号只需传送与主信号的差值(视差)即可，所以传送多路立体视差图像所需的数据量大大下降。

⑤使用简单，通用性强

由于本发明的立体图像视差信息不是通过镜头移动获得的，故对摄像者没有特别要求，使用它可很容易地摄取到效果优良的立体图像；同样，在本发明的立体图片系统中，无论是摄像机还是显示器都没有比现有系统有更复杂的操作要求。

附图说明

为了说明本发明的原理与系统实现方法，给出如下附图：

图1是用本发明原理实现的无重影立体电视系统框图。

图2是与平面电视兼容的互补色立体显示框图。

图3是与平面电视兼容的时分立体显示框图。

图4是被摄物空间位置坐标计算原理分析图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的原理作进一步详细说明。

图1是用本发明原理实现的无重影立体电视系统框图。

图中(2)为N目立体图像摄取设备在N＝7时的光圈结构示意，本方案中使用PDLC液晶光阀制作各子光圈，为充分利用镜头通光平面，PDLC液晶光阀图案设计成相同大小的A、B、C、D、E、F、G七个正六边形图案并紧密排列成蜂窝结构，每个正六边形图案被在其内部的并与其同心的正六边形或圆分隔成内外两个区域，外部为不通光的边缘区，内部为工作区，工作区可在控制信号的控制下以中心点为基准进行扩张或收缩，用以调节各可调子光圈工作区大小，如虚线所示，从而使每个正六边形图案构成一个独立的可调子光圈，每个子光圈工作区可在控制信号的控制下独立或部分或全部打开与关闭可见光线通路。

多目立体摄取设备对场景(1)摄像时，场景光线通过不同子光圈经镜头物镜(3)聚焦成像于CCD(4)上，由于各子光圈有不同的空间几何位置，各子光圈光路相对于被摄场景有不同的视角，这样，在不移动设备的情况下，分别打开不同子光圈可在CCD(4)上获得一组具有空间视差的多张图像。当多目立体摄取镜头的光圈(2)在控制电路(5)的控制下，在同一时间段内不移动设备对被摄物摄取7张立体视差图像，等时间间隔的不同时间段对活动场景摄取7路立体视差图像序列，多目立体图像摄取设备记录这些图像存储在存储器(6)中，输出接口(18)取出所需图像作其它立体图像处理设备使用，经视差图像选取电路(7)从图像存储器(6)中任取两路图像序列(本方案中取A、C子光圈形成的图像序列)作为双目立体电视系统的视差图像序列使用，将其中A子光圈形成的图像序列信号L经L编码电路(9)做与现有电视图像编码方案相同的编码处理，所得信号作双目立体电视的图像主信号，将图像选取电路选出的两路图像序列送L-R电路(8)，实现对两图像序列信号的各对应帧对应像素点进行逐像素点求差运算，差值按对应位置重组得立体图像视差图Q，此时立体视差图的信号为双极性信号，此双极性视差图信号送L-R编码电路(10)进行编码，L-R编码电路使用适合双极性编码的码制进行图像编码，编码后的立体图像视差信号作双目立体电视的图像副信号；双目立体电视的图像主信号、副信号与系统其它信号经传送复用器(11)复用后，送信道编码与调制电路处理后进行传送。

接收端将接收到的信号经立体电视接收解调电路(12)接收、解调后，经解复器(13)解复用后，立体电视主信号送L解码电路(14)解码，副信号送Q解码电路(15)解码，L解码电路和Q解码电路解码后的L图像与Q图像通过L-Q电路(16)运算求出R信号，最后将L信号与R信号送立体显示器(17)重现立体电视画面。

图2是与平面电视兼容的互补色立体显示框图。

取出图1中解码还原后的L信号与R信号，L图像送红色电子滤镜(20)，R图像送青色电子滤镜(21)，红色电子滤镜与青色电子滤镜的频率特性互补，将L、R图像赋予了互补的彩色特性，L、R信号送混合电路(22)进行相加混合形成一路彩色图像信号，送普通平面电视机(23)重现图像，用相应的红青互补色立体眼镜(24)在平面电视上观看到互补色双目立体图像，不用眼镜直接观看正常的平面电视图像。

图3是与平面电视兼容的时分立体显示框图。

取出图1中解码还原后的L信号与R信号，送时分合成电路(27)，时分合成电路在立体同步信号产生电路(26)产生的控制信号的控制下，逐行或逐场或逐帧轮流输出L和R信号，送普通平面电视机(23)，立体同步信号产生电路将立体同步信号通过天线以无线电信号或红外线信号发射立体同步信号，立体开关眼镜的控制电路(28)接收立体同步信号以控制立体开关眼镜(29)的左右镜片打开与关闭，将L图像送入人左眼，R图像送入人右眼，通过人的大脑螎合形成立体画面。

图4是被摄物空间位置坐标计算原理分析图。

图中(3)为镜头等效物镜。任取N目立体图像摄取设备在同一时间段摄取的2张图像，本实现方案中以7目立体图像摄取设备的D、E子光圈在同一时间段摄取的2张图像为例进行说明，根据被摄物的几何特征，找出在两视差图片上均出现并能代表被摄物主体空间位置的某一特征像点及它们在图片上的几何位置，用其位置坐标(x_l，y_l，z_l)与(x_r，y_r，z_r)，D子光圈的位置L(x_0l，y_0l，0，)，E子光圈的位置R(x_0r，y_0r，0，)，镜头焦距f、像距v来计算被摄物的空间位置坐标P(x，y，z)。

以镜头的物方主点为坐标原点，镜头主光轴的物方主点之前的部分为Z轴正半轴，镜头主光轴像方主点之后的部分为Z轴负半轴，平行于摄像设备感光器件底边并过原点的直线为X轴，垂直于摄像设备感光器件底边并过原点的直线为Y轴建立空间笛卡尔直角坐标系O-XYZ，在此空间笛卡尔直角坐标系中绘制在焦平面与镜头之间的一被摄物成像示意图，为了推理方便，将图做了在坐标平面XOZ上的投影，如图6所示，图中：

P(x，y，z)代表被摄物；

L(x_0l，y_0l，0，)为D子光圈中心点坐标；

R(x_0r，y_0r，0，)为E子光圈中心点坐标；

(x_l，y_l，-v)为被摄物点通过D子光圈在像平面上的成像弥散圆圆心坐标；

(x_r，y_r，-v)为被摄物点通过E子光圈在像平面上的成像弥散圆圆心坐标；

v为像距；

f为镜头焦距；

u为物距；

Δu为被摄物相对于焦平面的深度；

a为D、E子光圈的中心距离；

Δx为点(x_l，y_l，z_l)与点(x_r，y_r，z_r)间的距离；

Δx′为通过物点P(x，y，z)与D子光圈中心点的直线和通过物点P(x，y，z)与E子光圈中心点的直线与焦平面的两交点之间的距离；

(X，Y，-v)为通过镜头中心与被摄物点的副光轴与像平面的交点坐标；

(x′，y′，-v)为通过镜头中心与被摄物点的副光轴与焦平面的交点坐标。

原理分析与推理过程如下：

如图6可知，由于光圈平面在XOY坐标平面上，光圈平面与像平面平行，K为镜头成像放大倍率，有：

(镜头成像放大倍率的定义、相似三角形性质)

由于

(镜头成像公式)，则：

$\frac{1}{u}=\frac{v-f}{\mathrm{fv}}$

可得：

$K=\frac{v-f}{f}$

根据图6可知，当在x_0l≠x_0r时，有：

(相似三角形性质、相等式性质)

整理可得：

$X=\frac{x_{0l}{x}_r-x_{0r}{x}_l}{x_{0l}-x_{0r}}---(x_{0l}\≠x_{\text{0r}})$

当x_0l＝x_0r，有X＝x_l＝x_r，考虑到在实际生产中，由于设备读取精度或设备安装精度的影响，在x_0l＝x_0r时读出时可能会出现x_l≠x_r情况，可令：

$X=\frac{x_r+x_l}{2}---(x_{0l}=x_{0r})$

则有：

$X=\left\{\begin{array}{c}\frac{x_{0l}{x}_r-x_{0r}{x}_l}{x_{0l}-x_{0r}}---(x_{0l}\≠x_{0r})\\ \frac{x_r{+x}_r}{2}---(x_{0l}=x_{0r})\end{array}\right.$

同理，将被摄物成像示意图做在坐标平面YOZ上的投影，有：

$Y=\left\{\begin{array}{c}\frac{y_{0l}{y}_r-y_{0r}{y}_l}{y_{0l}-y_{0r}}---(x_{0l}\≠x_{0r})\\ \frac{y_r{+y}_r}{2}---(x_{0l}=x_{0r})\end{array}\right.$

由此可得P点的坐标为：

(相似三角形性质)

将

代入上式得：

$P(x,y,z,)=P(-X(\frac{1}{K}-\frac{\mathrm{\Δu}}{v}),-Y(\frac{1}{K}-\frac{\mathrm{\Δu}}{v}),v(\frac{1}{K}-\frac{\mathrm{\Δu}}{v}))$

令

有：

$P(x,y,z,)=P(-X(\frac{1}{K}-\mathrm{\β}),-Y(\frac{1}{K}-\mathrm{\β}),v(\frac{1}{K}-\mathrm{\β}))$

如图6可知：

得：

$\mathrm{\Δu}=\frac{{\mathrm{u\Δx}}^{\′}}{a+{\mathrm{\Δx}}^{\′}},$ 则有：

它反应了N目立体图像摄取设备将相对于焦平面的深度信息转变为视差能力的大小。

由于a为(x_0l，y_0l，0，)、(x_0r，y_0r，0，)两点间的距离，Δx为(x_l，y_l，-v)、(x_r，y_r，-v)两点间的距离，则有：

$a=\sqrt{{(x_{0l}-x_{0r})}^2+{(y_{0l}-y_{0r})}^2}$

$\mathrm{\Δx}=\sqrt{{(x_l-x_r)}^2+{(y_l-y_r)}^2}$

以上分析是物点P(x，y，z)在焦平面之内时的情况，当物点P(x，y，z)在焦平面之外时，由于此时形成Δx的端点坐标与形成a的端点坐标排序相反，如上法推出的计算被摄物的空间位置坐标P(x，y，z)的公式中Δx前面符号均发生了变化。

若当物点P(x，y，z)在焦平面之外时，令

当物点P(x，y，z)在焦平面之内时，令

则两种情况下的被摄物点空间位置坐标计算方法可统一为以下方程：

$P(x,y,z,)=P(-X(\frac{1}{K}-\mathrm{\β}),-Y(\frac{1}{K}-\mathrm{\β}),v(\frac{1}{K}-\mathrm{\β}))$

$X=\left\{\begin{array}{c}\frac{x_{0l}{x}_r-x_{0r}{x}_l}{x_{0l}-x_{0r}}---(x_{0l}\≠x_{0r})\\ \frac{x_r+x_r}{2}---(x_{0l}=x_{0r})\end{array}\right.$

$Y=\left\{\begin{array}{c}\frac{y_{0l}{y}_r-y_{0r}{y}_l}{y_{0l}-y_{0r}}---(y_{0l}\≠y_{0r})\\ \frac{y_r+y_l}{2}---(y_{0l}=y_{0r})\end{array}\right.$

$\mathrm{\β}=\frac{\mathrm{\Δx}}{K^{2}a+\mathrm{K\Δx}}$

$K=\frac{v-f}{f}$

$a=\sqrt{{(x_{0l}-x_{0r})}^2+{(y_{0l}-y_{0r})}^2}$

其中j是用来确定Δx的符号，当物点P在两视差图像的像点排序方向与两子光圈排序方向相同时，Δx的符号为正，否则为负，由成像理论可知，Δx与a平行，所以j的值可由符号函数确定，公式如下：

j＝Sgn(Sgn((x_0l-x_0r)(x_l-x_r))+Sgn((y_0l-y_0r)(y_l-y_r)))

下面分两种情况对j作如下分析：

Δx＝0时：

Δx＝0，有x_l＝x_r、y_l＝y_r，此时：

(x_0l-x_0r)(x_l-x_r)＝0、(y_0l-y_0r)(y_l-y_r)＝0，则j＝0

j对Δx不产生实质性影响。

Δx≠0时：

Δx≠0时，有：

或

成立，则：或

成立，即(x_0l-x_0r)(x_l-x_r)、(y_0l-y_0r)(y_l-y_r)两式不同时为0时其符号必然相同，此时(x_0l-x_0r)(x_l-x_r)、(y_0l-y_0r)(y_l-y_r)有以下情况：

当(x_0l-x_0r)(x_l-x_r)＝0且(y_0l-y_0r)(y_l-y_r)≠0时，说明Δx与a均平行于Y坐标轴，此时Δx的符号j＝Sgn((y_0l-y_0r)(y_l-y_r))，当Δx与a的端点坐标在Y轴方向上的排序相同，有(y_0l-y_0r)(y_l-y_r)＞0，j＝1，当Δx与a的端点坐标在Y轴方向上的排序相反，有(y_0l-y_0r)(y_l-y_r)＜0，j＝-1；

当(x_0l-x_0r)(x_l-x_r)≠0且(y_0l-y_0r)(y_l-y_r)＝0时，说明Δx与a平行于X坐标轴，此时Δx的符号j＝Sgn((x_0l-x_0r)(x_l-x_r))，当Δx与a的端点坐标在X轴方向上的排序相同，有(x_0l-x_0r)(x_l-x_r)＞0，j＝1，当Δx与a的端点坐标在X轴方向上的排序相反，有(x_0l-x_0r)(x_l-x_r)＜0，j＝-1；

当(x_0l-x_0r)(x_l-x_r)＞0且(y_0l-y_0r)(y_l-y_r)＞0时，说明物点P的两视差点与其对应子光圈在两子光圈方向上的排序相同，此时j＝+1；

当(x_0l-x_0r)(x_l-x_r)＜0且(y_0l-y_0r)(y_l-y_r)＜0时，说明物点P的两视差点与其对应子光圈在两子光圈方向上的排序相反，此时j＝-1。

以上分析说明用j＝Sgn(Sgn((x_0l-x_0r)(x_l-x_r))+Sgn((y_0l-y_0r)(y_l-y_r)))来确定Δx的符号，能确保物点P在两视差图像的像点排序方向与两子光圈排序方向相同时，Δx的符号为正，否则为负。

Claims (10)

1.无重影多目立体图像摄取与重现系统其特征是：立体图像摄取设备是一个N(N为大于或等于2的整数)目立体图像摄取设备，它是将一个单镜头图像摄取设备的光圈设计做成一个在同一光圈平面上排列分布的N个可独立工作的子光圈，通过设备系统电路产生的控制信号以任意次序打开子光圈的单个或部分或全部子光圈，用它在同一位置、同一时间段内不移动设备的情况下对被摄物摄取N张立体视差图像，调整各子光圈的有效通光直径，可调整各视差图像的景深；用同一时间段内不移动设备摄取的任意两张视差图像直接作为双目立体重现设备的视差图像对使用，来得到此两图对应子光圈排列方向的双目立体图像；等时间间隔的不同时间段摄取N路立体视差活动图像序列，取任意两路活动图像序列作为双目立体电视系统的L、R视差图像序列使用，用L、R图像信号进行逐帧逐像素点求差后所得的信号Q来替代R图像信号，实现对立体电视图像信号的数据量进行压缩，接收端还原的L、R信号分别经互补色特性的电子滤镜进行滤色形成两路互为补色的立体电视视差信号后，经逐帧逐像点混合形成一路互补色立体图像信号供普通平面电视重现互补色立体图像，在接收端任取一立体视差图像对，用两视差图像中被摄物对应点在显示器上的位置坐标与系统参数来计算被摄物相对镜头的空间位置坐标，跟据不同时间段被摄物在空间的位置坐标变化来计算被摄物的运动速度与方位，实现对被摄物的运动状态监测；取N目立体图像摄取设备在同一时间段内不移动设备摄取的3至N张图像来作为相应路数的多目立体图像重现设备的视差图像源使用，实现在某一方向或任意方向的多目立体图像重现。

2.根据权利要求1所述的无重影多目立体图像摄取与重现系统其特征是：N目立体图像摄取设备的各子光圈是可独立开关的固定子光圈或可独立开关和调整通光面有效通光直径的可调子光圈，通过设备系统电路产生的控制信号以任意次序打开子光圈的单个或部分或全部子光圈，让N目立体图像摄取设备得到具有空间视差特性的多个视差图像，调整各可调子光圈的有效通光直径，得到各相应景深的一组视差图像，N目立体图像摄取设备记录这些图像。

3.根据权利要求1所述的无重影多目立体图像摄取与重现系统其特征是：用N目立体图像摄取设备记录的N路立体视差图像，取同一时间段摄取的任意两张图像直接作为双目立体重现设备的视差图像对使用，来得到此两图对应子光圈排列方向的双目立体图像。

4.根据权利要求1所述的无重影多目立体图像摄取与重现系统其特征是：用N目立体图像摄取设备记录的图像信号，取任意两子光圈所摄的活动图像序列作为双目立体电视系统的L、R视差图像序列使用，用L的信号作为双目立体电视的图像主信号，将L信号与R信号在对应帧的各对应像素点进行逐像点求差运算，差值按对应位置重组得立体视差图序列Q，Q的信号作为双目立体电视的图像副信号，Q的信号用适合双极性信号编码的码制进行编码，L的信号用现有平面图像信号的编码方式进行编码，编码后的L、Q信号送复用器与系统中的其它信号参与复用，经调制后传送，接收端将解码还原后的L、Q信号做本权利要求所述求差运算的逆运算还原R信号，L、R信号送双目立体显示器还原立体图像画面。

5.根据权利要求1所述的无重影多目立体图像摄取与重现系统其特征是：系统接收端还原的两路图像信号，分别经互补色特性的电子滤镜进行滤色形成两路互为补色的立体视差图像信号，经逐帧逐像点混合形成一路互补色立体图像信号送平面电视显示，用相应的互补色立体眼镜通过平面电视观看立体图像，实现在焦平面画面无重影和彩色奇变的与平面电视兼容的立体电视。

6.根据权利要求1所述的无重影多目立体图像摄取与重现系统其特征是：取显示端重现立体的任意一对视差图像，用两视差图像中被摄物对应点在显示器上的位置坐标，获取两视差图像对应子光圈的位置坐标、镜头焦距、镜头像方主点与像平面距离来计算被摄物相对镜头的空间位置坐标。

7.根据权利要求1或6所述的无重影多目立体图像摄取与重现系统其特征是：用两视差图像中被摄物对应点在显示器上的位置坐标，各坐标值分别除以系统的显示放大率，得到此被摄物在无重影多目立体图像摄取设备CCD上的位置坐标，用公式

$P(x,y,z,)=P(-X(\frac{1}{K}-\mathrm{\β}),-Y(\frac{1}{K}-\mathrm{\β}),v(\frac{1}{K}-\mathrm{\β}))$

$X=\left\{\begin{array}{c}\frac{x_{0l}{x}_r-x_{0r}{x}_l}{x_{0l}-x_{0r}}---(x_{0l}\≠x_{0r})\\ \frac{x_r+x_r}{2}---(x_{0l}=x_{0r})\end{array}\right.$

$Y=\left\{\begin{array}{c}\frac{y_{0l}{y}_r-y_{0r}{y}_l}{y_{0l}-y_{0r}}---(y_{0l}\≠y_{0r})\\ \frac{y_r+y_l}{2}---(y_{0l}=y_{0r})\end{array}\right.$

$\mathrm{\β}=\frac{\mathrm{\Δx}}{K^{2}a+\mathrm{K\Δx}}$

$K=\frac{v-f}{f}$

$a=\sqrt{{(x_{0l}-x_{0r})}^2+{(y_{0l}-y_{0r})}^{\text{2}}}$

或其变形公式来计算被摄物相对镜头的空间位置坐标(x，y，z，)，公式中各参数是建立在以镜头的物方主点为坐标原点，镜头主光轴的物方主点之前的部分为Z轴正半轴，镜头主光轴像方主点之后的部分为Z轴负半轴，平行于摄像设备感光器件底边并过原点的直线为X轴，垂直于摄像设备感光器件底边并过原点的直线为Y轴的空间笛卡尔直角坐标系O-XYZ上，其中P(x，y，z)代表被摄物点，x_0l，y_0l，0，)、(x_0r，y_0r，0，)分别为形成视差图像的两子光圈中心点坐标，(x_l，y_l，-v)、(x_r，y_r，-v)分别为被摄物点在视差图像上形成的视差弥散圆圆心坐标，(X，Y，-v)为通过镜头中心和被摄物点的副光轴与像平面的交点坐标，v为像距，f为镜头焦距，K为镜头在焦距为f、像距为v时的镜头成像放大倍率，a为形成两图像对应子光圈的中心距离，β为两子光圈将相对于焦平面的深度信息转变为视差能力的中间变量，Δx为被摄物点在视差图像上形成的像点弥散圆圆心之间的含符号表示距离，当物点P的两视差像与其对应子光圈在两子光圈方向排序相同时Δx的符号为正，否则为负。

8.根据权利要求7所述的用公式计算被摄物相对镜头的空间位置其特征是：计算公式中的Δx为被摄物像点在视差图像上形成的像点弥散圆圆心之间的含符号表示距离，当物点P的两视差像与其对应子光圈在两子光圈方向排序相同时Δx的符号为正，否则为负，公式中用j表示其符号，j由a与Δx的端点坐示用符号函数确定，j＝Sgn(Sgn((x_0l-x_0r)(x_l-x_r))+Sgn((y_0l-y_0r)(y_l-y_r)))。

9.根据权利要求1所述的无重影多目立体图像摄取与重现系统其特征是：在N目立体图像摄取设备光圈平面的任一方向上，用有前后位置关系排序的各子光圈在同一时间段所摄的一组图像，顺序抽取其中的全部或部分图像作为用柱面光栅法或狭缝光栅法实现多目立体图像的视差图像源，来实现在此方向上的多目立体图像重现。

10.根据权利要求1所述的无重影多目立体图像摄取与重现系统其特征是：N目立体图像摄取设备在同一时间段所摄的一组视差图像，取任意不全在同一直线上的3个以上的子光圈摄取的多张图像作为用球面光栅法实现空间多目立体图像的图像源，来实现任意方向均能观看到立体效果的多目立体图像。

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