CN102111548A - 摄像机适配器盒和摄像机控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及摄像机适配器盒和摄像机控制方法。更具体，公开了一种用于控制三维(3D)摄像机成像系统中的第一摄像机和第二摄像机的适配器，第一和第二摄像机具有相异的操作特性。适配器向第一摄像机提供摄像机控制信号，用于控制所述第一摄像机的操作。适配器利用来自第一和第二摄像机的指示摄像机成像状态的信息，将摄像机控制信号转换为第二摄像机控制信号，并将第二摄像机控制信号提供给第二摄像机，以控制第二摄像机的操作。该转换补偿第一和第二摄像机的相异的操作特性。

Description

摄像机适配器盒和摄像机控制方法

本申请要求2009年12月24日递交的日本专利申请No.2009-292607的优先权，其公开内容通过引用方式全文包含于此。

技术领域

本发明涉及摄像机适配器盒和摄像机控制方法，其适用于例如从由两台摄像机摄取的图像来生成3D(三维)图像的应用。

背景技术

3D摄像机系统已用在通过组合分别由两台不同摄像机摄取的图像来获得3D图像的用途中。

参考图15，示出了现有技术的3D摄像机系统101的示例性配置。

3D摄像机系统101具有两个摄像机110a和110b、分别用于控制摄像机110a和110b的操作的控制面板111a和111b，以及显示从摄像机110a和110b输出的图像的监视器112。

参考信号被直接输入摄像机110a和110b中的每个，并且摄像机110a和110b中的每个直接将所摄取的图像输出到外部装置。

参考图16，示出了现有技术的3D摄像机系统102的示例性配置。

3D摄像机系统102具有分别连接到摄像机110a和110b的摄像机控制单元113a和113b，从而向摄像机110a和110b输出控制信号并且输出从摄像机110a和110b接收到的图像。摄像机110a和110b例如通过能够以1.5Gbps的传输速率发送视频信号的单链路数字光学传输路径被连接到摄像机控制单元113a和113b。摄像机控制单元113a和113b还连接到被配置来同时控制摄像机110a和110b的操作的同时控制装置114。从该同时控制装置114，可以使摄像机110a和110b的受限制功能同时得到控制。这种功能旨在同时控制两个或更多个系统摄像机；在此示例中，该功能被应用来控制两个摄像机110a和110b。

参考图17，示出了现有技术的3D摄像机系统103的示例性配置。

3D摄像机系统103具有两个或更多个图16所示的3D摄像机系统102被并行操作的配置。同时控制装置114a至114c被布置用于不同的3D摄像机系统102，从而控制这些3D摄像机系统102的每个中的摄像机110a和110b。

然而，上述现有的技术不能同时控制一个3D摄像机系统中的多个3D摄像机。

发明内容

应当注意，生成3D图像需要具有不同视差的两个图像。此时，技术员不仅必须操作摄像机控制单元和同时控制装置，还必须调节两个摄像机110a和110b。因此，技术员必须进行约为只有一个摄像机时两倍的工作。

例如，在以3D方式转播体育节目时，两个或更多个3D摄像机必须被布置在各个位置处。另外，由于在转播操作期间需要进行摄像机调节，因此两个或更多个摄像机必须同时被调节。然而，例如，在体育节目中对象的移动通常较快。这不仅需要在进行图像调节方面具有高技术操作技能的技术员，而且导致3D摄像机系统变得复杂，从而增加了操作工作量。

考虑到上述问题，例如已经利用由同时控制装置114，即114a至114c实现的诸如主从式能力之类的摄像机联合(linked)能力来调节两个摄像机110a和110b。然而，如3D摄像机系统103所示，操作两个或更多个3D摄像机系统102需要安装与3D摄像机系统103上的3D摄像机(摄像机110a和110b)的数目相同数目的主从式功能。这还导致增加了系统配置的问题。

此外，用于布置摄像机110a和110b以构成相机系统101的机构之一是平台(rig)机构(或半反射镜机构)，使用该机构需要反转所摄取图像。因此，使用基于平台机构的3D摄像机系统要求摄像机110a和110b摄取对象的定时与摄像机110a和110b输出的视频信号的相位相匹配；否则，所摄取图像被延迟从而导致得到不完整的3D图像。

因此，本发明的实施例针对上述问题以及与现有技术方法和装置相关的其它问题，并且通过提供如下摄像机适配器盒和摄像机控制方法来解决所针对的问题：该摄像机适配器盒和摄像机控制方法被配置来适用于两个或更多个摄像机的操作而不用在生成3D图像中使用复杂的过程。

如上所述，可以设定第二摄像机相对于第一摄像机的差异，将第一控制值输出到第一摄像机，并将差异经过校正的第二控制值输出到第二摄像机，以操作两台摄像机。

该新颖配置节省了技术员拍摄用于3D成像的图像的工作。这样，两台摄像机输出彼此同质的图像，这是因为这些图像之间的差异被校正了。该新颖配置提供了这样的优点：其提供的输出适合于通过组合两个图像来显示的3D图像。

因此，本发明的一个实施例涉及一种用于控制三维(3D)摄像机成像系统中的第一摄像机和第二摄像机的适配器。所述第一摄像机和所述第二摄像机具有相异的操作特性并产生图像信号。所述适配器包括：摄像机控制信号源，所述摄像机控制信号用于控制所述第一摄像机的预定操作；转换器，用于将所述摄像机控制信号转换为对所述第二摄像机的所述预定操作进行控制的第二摄像机控制信号，所述转换器补偿所述第一摄像机和所述第二摄像机的所述相异的操作特性。

本发明的另一实施例涉及上述的适配器，并且还包括输出端，用于提供由所述第一摄像机和所述第二摄像机摄取的图像信号。

本发明的另一实施例涉及上述的适配器，并且所述第一摄像机和所述第二摄像机被基本同时地控制。

本发明的另一实施例涉及上述的适配器，并且还包括用于接收初始第一控制值和初始第二控制值的处理单元。

本发明的另一实施例涉及上述的适配器，并且其中，所述适配器将所述初始第一控制值发送到所述第一摄像机，将所述初始第二控制值发送到所述第二摄像机，所述处理单元计算差分数据，差分数据是下述内容的函数：(1)指示所述第一摄像机的成像状态的信息，(2)指示所述第二摄像机的成像状态的信息。

本发明的另一实施例涉及上述的适配器，并且还包括用于存储所述差分数据的存储单元。

本发明的另一实施例涉及上述的适配器，并且所述转换器利用所述差分数据补偿所述第一摄像机和所述第二摄像机的所述相异的操作特性。

本发明的另一实施例涉及上述的适配器，并且所述处理单元生成经校正的控制值，该值是所述差分数据的函数。

本发明的另一实施例涉及上述的适配器，并且所述摄像机控制信号源将所述摄像机控制信号发送到所述第一摄像机，将经校正的控制信号发送到所述第二摄像机，且所述经校正的控制信号是所述经校正的控制值的函数。

本发明的另一实施例涉及上述的适配器，并且所述摄像机控制信号控制光圈调节值、孔径、变焦、摄像机方向、设定位置或定时。

本发明的另一实施例涉及上述的适配器，并且由所述第一摄像机和所述第二摄像机提供的所述图像信号中的差异被用于将所述摄像机控制信号转换为用于对所述第二摄像机的所述预定操作进行控制的所述第二摄像机控制信号。

本发明的另一实施例涉及上述的适配器，并且来自所述第一摄像机和所述第二摄像机的图像被提供给取景器，且由所述第一摄像机和所述第二摄像机提供给所述取景器的所述图像中的差异被用于将所述摄像机控制信号转换为用于对所述第二摄像机的所述预定操作进行控制的所述第二摄像机控制信号。

本发明的另一实施例涉及上述的适配器，并且还包括用于生成第一定时信号和第二定时信号的定时生成电路，所述第一定时信号和所述第二定时信号用于同时地控制所述第一摄像机和所述第二摄像机的操作。

本发明的另一实施例涉及用于操作上述摄像机系统的方法。

附图说明

图1是图示出被实施为本发明一个实施例的由摄像机头和摄像机适配器盒构成的3D摄像机系统的示例性配置的示意图；

图2是图示出其中将摄像机控制单元添加到图1所示的3D摄像机系统的3D摄像机系统的示例性配置的示意图；

图3是图示出其中并行布置了两个或更多个图2所示的3D摄像机系统的3D摄像机系统的示例性配置的示意图；

图4A和4B是图示出安装有图1所示的两个3D摄像机的示例性摄像机底座的示意图；

图5是图示出图1所示的3D摄像机系统的示例性内部配置的框图；

图6是图示出图1所示的摄像机适配器盒的示例性内部配置的框图；

图7是图示出图5所示的视频接口块的示例性内部配置的框图；

图8是图示出图1所示的摄像机适配器盒和摄像机头的示例性内部配置的框图；

图9A和9B是表示在图1所示的实施例中通过扫描线摄取的示例性图像的图片；

图10是指示图1所示的摄像机中的光圈调节值与光圈孔径之间的示例性关系的曲线图；

图11是指示通过利用校正函数来校正图1所示的摄像机的光圈孔径的示例的曲线图；

图12是指示通过利用对折线(line plot)进行近似的校正函数来校正图1所示的摄像机的光圈孔径的示例的曲线图；

图13A、13B和13C是指示在图1所示的取景器块上示出的图像的显示示例的图片；

图14A、14B和14C是指示在图1所示的取景器块上示出的显示示例的图片；

图15是图示出现有技术3D摄像机系统的示意图；

图16是图示出另一现有技术3D摄像机系统的示意图；以及

图17是图示出又一现有技术3D摄像机系统的示意图。

具体实施方式

应该理解，本发明的附图和描述已被简化，以示出对于清楚理解本发明来说相关的元件，同时为了清楚起见省略了许多其他的元件，这些其他的元件在本领域中是常规的。本领域技术人员将认识到其他元件对于实施本发明是需要的。但是，因为这些元件是本领域中公知的，并且因为它们对于更好地理解本发明没有帮助，所以在此没有提供对于这样的元件的讨论。

下面将基于示例性实施例详细描述本发明。

将参考附图根据本发明的实施例来更详细地描述本发明。将按如下顺序进行描述。

1.本发明的一个实施例(摄像机控制功能；即，两个或更多个摄像机头被用于3D摄像机系统的示例)

2.上述实施例的变例

本发明的一个实施例

下面参考图1至图14描述本发明的一个实施例。在本发明一个实施例中，描述了各自具有摄像机适配器盒12的一些3D摄像机系统的示例，该摄像机适配器盒12被配置用于通过向两个摄像机头10a和10b给出图像摄取指令来将由这些摄像机头10a和10b摄取的图像的输出给外部装置。

现在，参考图1，示出了3D摄像机系统1的示例性配置。

3D摄像机系统1具有未示出的光学系统、图像设备等，并且具有被配置来输出所摄取的对象的图像的摄像机头10a和摄像机头10b。应注意，摄像机头10a和摄像机头10b例如被固定在壁上并且不具有记录所摄取图像的功能。

在下面的描述中，假设由摄像机头10a输出的图像被用于右通道(或右眼)并且由摄像机头10b输出的图像被用于左通道(或左眼)。

此外，3D摄像机系统1具有摄像机适配器盒(CAB)12，其被配置来控制摄像机头10a和摄像机头10b的操作，以对从摄像机头10a和摄像机头10b接收的图像执行预定处理，从而输出经处理的图像。摄像机适配器盒12具有取景器块13，其被配置为在视频接口块24(参考下面的图5)的控制下，显示由摄像机头10a和摄像机头10b摄取的对象的图像。

参考图2，示出了3D摄像机系统2的示例性配置。

3D摄像机系统2具有摄像机头10a和摄像机头10b、摄像机适配器盒12，以及经由摄像机线缆15连接到摄像机适配器盒12的摄像机控制单元(CCU)14。对于摄像机线缆15，可以使用能够发送大量光学数字信号的宽带数字光学传输路径。在此示例中，与现有技术的1.5Gbps数据速率相比，本发明的实施例采取3.7Gbps的光学数据传输速率。这里应注意，本发明的实施例允许视频数据压缩以实现窄频带传输(如现有技术那样)。

摄像机适配器盒12收集从摄像机头10a和摄像机头10b输出的图像，并通过摄像机线缆15将这些图像发送给摄像机控制单元14。根据需要，摄像机适配器盒12执行如下处理，例如，反转从摄像机头10a和摄像机头10b输入的图像，并延迟输出信号，以使信号同相。

在摄像机控制单元14与摄像机适配器盒12之间，使用宽带(大于现有技术频带的两倍)通信接口。该接口可以同时发送从摄像机头10a和摄像机头10b输出的图像。另外，摄像机控制单元14具有遵循例如3G-HDI的通信接口，通过该接口，摄像机控制单元14可以高速地向外部设备传送视频信号。摄像机控制单元14将从控制面板11接收的控制信号输出给摄像机适配器盒12，并将从摄像机适配器盒12接收的视频信号输出给未示出的显示装置和记录装置。此外，相机控制单元14受到由技术员操作的控制面板11的控制。

如上所述，由于摄像机适配器盒12布置在摄像机头10a和摄像机头10b与摄像机控制单元14之间，因此，对于摄像机适配器盒12来说，就好像是从摄像机适配器盒12对一台摄像机的操作进行控制。

参考图3，示出了3D摄像机系统3的示例性配置。

3D摄像机系统3被配置为对图2所示的多个3D摄像机系统2并行地操作。针对3D摄像机系统2中的每一个，布置摄像机控制单元14。针对每个3D摄像机系统2布置的摄像机头10a和摄像机头10b之间的操作定时被控制。

摄像机控制单元14还连接到同时控制装置6，该同时控制装置6同时地控制针对3D摄像机系统2布置的、被并行操作的摄像机头10a和摄像机头10b的操作。摄像机适配器盒12可以通过摄像机头10b与摄像机头10a的操作的差异来区分控制值，从而就像摄像机头10a和10b是一台摄像机那样来控制这些摄像机的操作。因此，与现有技术的3D摄像机系统101至103相比，3D摄像机系统3在配置方面可以被简化。摄像机头10a、摄像机头10b、摄像机适配器盒12、摄像机控制单元14和同时控制装置6通过网络互连。这些组件之间的连接通过同轴电缆、三轴电缆、光纤电缆、无线通信以及其它通信介质来实现。

参考图4A和4B，示出了安装有摄像机头10a和摄像机头10b的底座(mount)(RIG)7的示例性配置。

基本上，如果摄像机头10a和10b被布置为使得摄像机头10a和10b的变焦等于1倍并且其透镜距离与人眼相匹配，则从如此布置的摄像机头10a和10b所摄取的图像获得的3D图像看起来是自然的。然而，由于摄像机头10a和10b的外壳较大并且如果摄像机头10a和10b被并排布置来成像，则对象被拍摄为具有比人眼的视差大的视差，从而产生了不自然的3D图像。因此，底座7具有半反射镜(half mirror)8。第一摄像机头10a被布置在使得对象的图像通过半反射镜8直接进入的位置处。第二摄像机头10b被布置在使得对象的图像在从半反射镜8反射之后进入的位置处。因此，摄像机头10a和10b被布置为使得摄像机头10a和10b的透镜的光轴彼此垂直交叉。

图4B示出了当从箭头9的方向观察时半反射镜8看起来是什么样子的示例。摄像机头10a和10b通过彼此错开通过人眼的视差获得的距离而被布置在底座7上。因此，透过半反射镜8看到的摄像机头10a的透镜和从半反射镜8反射看到的摄像机头10b的透镜在水平方向上被彼此错开。因此，将半反射镜8安装在底座7上使得摄像机头10a和10b的安装能够与人眼的视差相匹配，从而产生看起来自然的3D图像。

参考图5，示出了3D摄像机系统2的示例性内部配置。

摄像机头10a具有输出视频信号的成像设备16。成像设备16例如是由CCD(电荷耦合器件)成像器或CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器组成的。

摄像机头10a具有用于在摄像机适配器盒12的控制下执行PLL(锁相环)操作的PLL电路17，以及用于通过PLL电路17的PLL操作来生成成像设备16的成像定时信号的定时生成电路18。另外，摄像机头10a具有用于控制摄像机系统的每个组件的CPU 19a，以及对从成像设备16输出的视频信号执行预定处理以向摄像机适配器盒12输出经处理的视频信号的视频处理器20。

应当注意，除了CPU 19b取代CPU 19a以外，摄像机头10b通常在配置上与摄像机头10a相同。因此，摄像机头10b的类似组件用与摄像机头10a的组件相同的标号来表示，并且为了简化描述，将跳过对这些类似组件的描述。

摄像机适配器盒12具有用于在摄像机控制单元14的控制下执行PLL操作的PLL电路21，以及用于通过PLL电路21的PLL操作来生成控制摄像机头10a和10b的成像定时的成像定时信号的定时生成电路22。另外，摄像机适配器盒12具有用于控制摄像机适配器盒12的每个组件的CPU23、用于对从摄像机头10a和10b提供来的视频信号执行预定处理以向摄像机控制单元14输出经处理信号的视频接口块24，以及取景器块13。取景器信号从视频接口块24被提供给取景器块13。对象的图像在摄像机头10a和10b上示出，从而允许技术员检查所摄取的图像(参考后面将描述的图13A至14C)。

摄像机控制单元14具有基于从外部装置(未示出)提供来的参考信号执行PLL操作的PLL电路31，以及通过PLL电路31的PLL操作来生成用于控制摄像机适配器盒12的操作定时的定时信号的定时生成电路32。另外，摄像机控制单元14具有协同摄像机适配器盒12的CPU 23控制摄像机控制单元14的每个组件的处理的CPU 33，以及对从摄像机适配器盒12提供来的视频信号执行预定处理以向外部装置(未示出)输出经处理视频信号的视频接口块34。

下面描述上面提到的每个组件的操作。

摄像机控制单元14的CPU 33用作输出指令值的指令值输出块，这些指令值用于指示CPU 23指示摄像机头10a和10b的操作，这些指令值用作第一和第二控制值的基础。然后，摄像机控制单元14的视频接口块34将从摄像机适配器盒12的视频接口块24接收的图像输出到外部装置(未示出)。

摄像机适配器盒12的CPU 23通过摄像机线缆15从摄像机控制单元14接收以复用方式发送的一条线的命令信号。然后，CPU 23将使得成像操作的改变率几乎均衡的第一和第二控制值(例如摄像机头10a和10b的孔径和白平衡)输出给摄像机头10a和10b。

由此，摄像机适配器盒12将下面的控制值包括在所接收的命令信号中，并且将该命令信号输出给摄像机头10a和10b。基于指示摄像机头10a和10b执行成像操作时的成像状态的信息，CPU 23必须预先通过输出给摄像机头10a和10b的第一和第二控制值来设置第一摄像机和第二摄像机之间的差分数据。因此，CPU 23存储摄像机头10a和10b之间的差分数据，并且通过利用该差分数据，CPU 23用作校正控制块，用于向第一摄像机头10a输出第一控制值并且向第二摄像机头10b输出通过校正差分数据而获得的第二控制值。结果，通过向将从摄像机控制单元14接收的控制命令应用差分数据，可以像这些摄像机头是一台摄像机一样来对待摄像机头10a和10b。

在摄像机适配器盒12中，PLL电路21的压控振荡器基于从摄像机控制单元14接收的参考信号而受到PLL锁定。定时生成电路22用作成像定时调节块，其向摄像机头10a和10b的PLL电路17输出用于调节摄像机头10a和10b的成像定时的成像定时信号。这使得摄像机头10a和10b的成像定时之间能够匹配。定时生成电路22生成分别供摄像机头10a和10b使用的成像定时信号(T1和T2)。如果由于例如摄像机图像反转处理而使得作为3D图像的两个摄像机中的成像定时信号(T1和T2)之间未对齐，则成像定时信号(T1和T2)可以一起被位移以便校正该未对齐。

如图4A所示，如果底座7是需要图像反转的平台类型的，则匹配摄像机头10a和10b的成像定时以及视频输出定时两者是有用的。因此，摄像机适配器盒12除了具有图像反转功能以外还具有图像延迟功能。应当注意，图像延迟功能可以与图像反转功能一起被安装在摄像机头10a和10b上或者摄像机适配器盒12上。

当摄像机头10a和10b接收到成像定时信号时，PLL电路17以适当的相位对每个摄像机头执行PLL操作。因此，在系统操作中，两个摄像机头10a和10b同时被控制，从而使得摄像机适配器盒12能够像存在一台摄像机时那样操作。

摄像机适配器盒12的视频接口块24用作视频输出块，其输出从利用经成像定时信号调节的成像定时基于第一和第二控制值来执行成像操作的摄像机头10a和10b接收的图像。如果成像设备16是基于线扫描成像的CMOS传感器(CCD成像器是图像平面扫描)，则摄像机头10a和10b各自具有当在上/下方向上反转图像时改变上/下方向的顺序的功能。因此，摄像机适配器盒12可以调节因卷帘式快门效应引起的图像失真方向。

视频接口块24与从摄像机头10a和10b之一接收的图像相匹配地在垂直方向上反转从另一摄像机头接收的图像，并且输出得到的图像。

接下来，定时生成电路22通过将成像定时延迟一帧来将成像定时信号输出给该另一摄像机头。

另外，摄像机适配器盒12可以选择来自摄像机头10a的输出、来自摄像机头10b的输出、来自摄像机头10a和10b两者的混合输出或者来自摄像机头10a与摄像机头10b的差分输出作为取景器信号，并显示所选信号。该输出图像的显示示例将在后面描述(参考图13A至14C)。

此外，摄像机适配器盒12具有在主线与返回信号之间进行切换以向取景器块13输出取景器信号的功能。如果取景器块13遵循3D图像显示，则取景器块13可以从视频接口块24接收3D取景器信号以显示3D图像。在此情况中，视频接口块24可以向取景器信号添加例如显示在取景器块13上的字符(或者字符信息)和标记，以便以3D方式显示这些字符和标记。为此，摄像机适配器盒12可以通过在3D视觉效果方面考虑到这些字符和标记来以任何距离设置这些字符和标记。

应当注意，对于示例性应用，用于摄像机控制的差分数据可以不存储在摄像机适配器盒12中。例如，差分数据可以存储在摄像机头10a或摄像机头10b中以便在摄像机头10a或摄像机头10b内操纵从摄像机控制单元14提供来的控制数据(或命令)。控制项包括大多数摄像机控制项，例如光圈、白平衡、消隐、伽马系数(gamma)、滤镜、眩光、黑伽马系数、拐点和饱和。

参考图6，示出了摄像机适配器盒12的示例性内部配置。

摄像机适配器盒12具有用于接收通过摄像机线缆5输入的命令信号的接收块27，以及用于将从摄像机头10a和10b接收的视频信号发送给摄像机控制单元14的发送块28。

此外，摄像机适配器盒12具有定时生成电路22，用于通过PLL电路21的PLL操作来生成用于同时地控制摄像机头10a和10b的成像定时信号(T1和T2)。另外，摄像机适配器盒12具有同步锁相(genlock)电路29a和29b，用于以预定的定时将成像定时信号(T1和T2)发送给摄像机头10a和10b，从而对摄像机头10a和10b进行同步锁相。

另外，摄像机适配器盒12具有视频接口块24，用于从摄像机头10a和10b接收视频信号(C1和C2)、向取景器块13发送取景器信号并向下一级中的视频接口块26发送视频信号(C1和C2)。

视频接口块24向取景器块输出如下图像中的至少一者：从摄像机头10a输出的图像、从摄像机头10b输出的图像、从摄像机头10a和10b输出的混合图像、通过从自摄像机头10a输出的图像中减去从摄像机头10b输出的图像而获得的差分图像、通过在画面的中心处划分从摄像机头10a和10b输出的图像而获得的经划分图像(经划分图像被同时地显示)以及3D图像。

此外，摄像机适配器盒12具有视频接口块26，用于向PLL电路21发送接收块27接收到的参考信号、向视频接口块24发送返回信号并且与CPU 23发送和接收命令信号。视频接口块26还具有将从视频接口块24接收的视频信号(C1和C2)发送给发送块28的功能。

参考图7，示出了视频接口块24的示例性内部配置。

视频接口块24具有用于以先进先出方式分别存储从摄像机头10a和10b输入的视频信号FIFO存储器31a和31b、用于临时存储从FIFO存储器31a和31b读出的视频信号的存储器33a和33b，以及用于适当地访问存储器33a和33b以水平地和垂直地对视频信号滤波的滤波器块32a和32b。视频接口块24还具有用于将从滤波器块32a和32b接收的视频信号(C1和C2)输出给视频接口块26的视频接口块34。视频接口块34还具有选择器功能，用于选择要输出给视频接口块26的视频信号(C1和C2)之一。

另外，视频接口块34具有取景器信号处理器35，用于利用从滤波器块32a和32b接收的视频信号来生成输出给取景器块13的取景器信号。取景器信号被输出给取景器块13。取景器块13因此显示各种取景器图像。

视频接口块24具有用于以先进先出方式存储从视频接口块26接收的返回信号的FIFO存储器36。从FIFO存储器36读取的返回信号被发送给视频接口块34以用于预定的处理操作。

参考图8，示出了摄像机头10a的CPU 19a、摄像机头10b的CPU 19b和摄像机适配器盒12的CPU 23的示例性内部配置。

摄像机适配器盒12的CPU 23具有用于对摄像机适配器盒12的操作进行控制的摄像机适配器数据41、用于通过预定校正功能执行校正的校正处理块43，以及被输入校正处理块43中的校正数据42。摄像机适配器数据41和校正数据42存储在未示出的存储器中。

摄像机头10a和10b的CPU 19a和19b具有用于基于从CPU 23接收的控制信号而提供摄像机头10a和10b所独有的数据的摄像机数据45a和45b，以及用于分别校正摄像机头10a和10b的个体差异的修整(trim)数据46a和46b。另外，CPU 19a和19b具有用于将修整数据46a和46b加到各个控制信号中的加法块47a和47b，以及用于基于从加法块47a和47b接收的控制信号来控制摄像机头10a和10b的组件的操作的DSP(数字信号处理器)48a和48b。

下面描述上述组件中的每个。

首先，控制面板11向摄像机适配器盒12输出控制信号，由此输出预定控制命令。接下来，CPU 23将从控制面板11接收的命令存储在摄像机适配器数据41中并且按照所存储命令的指示来控制摄像机头10a。这里应当注意，即使摄像机头10a和10b的成像条件在摄像机头10a和10b之间相同，摄像机头10a和10b在机械或软件方面的操作实际上也可能彼此不匹配。摄像机头10a和10b的操作之间的失配被称为“差异”。摄像机适配器盒12消除了这种差异以防止由摄像机头10a和10b摄取的图像发生位移。

摄像机适配器盒12具有用于校正摄像机头10a和10b之间的差异的校正数据42。基于摄像机头10a的操作，由校正处理块43来校正摄像机头10b的操作相对于摄像机头10a的操作的差异。因此，摄像机适配器盒12通过给定函数来校正来自控制面板11的命令，从而控制摄像机头10b。例如，校正处理块43可以利用后面将描述的校正函数来校正摄像机头10a和10b的光圈。

因此，用于操作摄像机头10a的控制信号在不经摄像机适配器盒12的校正的情况下被输出给摄像机头10a。摄像机头10a中的CPU 19a通过向控制信号给予摄像机数据45a和修整数据46a来校正控制面板11发出的命令，然后将命令输出给DSP 48a。因此，DSP 48a控制了摄像机头10a的操作。

另一方面，由校正处理块43校正后的控制信号被输出给摄像机头10b。摄像机头10b中的CPU 19b将摄像机数据和调节数据给予控制信号以校正从控制面板11发出的命令，并且将经校正的命令输出给DSP 48b。因此，DSP 48b控制摄像机头10b的操作。

安装在底座7上的摄像机头10a和10b被布置为使得透镜光轴如图4A和4B所示那样按直角彼此交叉，并且摄像机头10a输出其中上/下和左/右方向相对于对象被对齐的视频信号。然而，摄像机头10b被布置为使得摄像机头10b进行成像的成像方向被反转。因此，由摄像机头10a和10b输出的图像在垂直图像中被反转(根据此布置，沿水平方向的图像可以被反转)。

因此，如果垂直方向被反转，则摄像机适配器盒12中的视频接口块24将从摄像机头10a接收的视频信号的输出延迟与一个场(field)相当的时间，并且输出经延迟的信号。另一方面，由于对从摄像机头10b接收的视频信号的线扫描与对从摄像机头10a接收的视频信号的线扫描在方向上相反，因此视频接口块24进行调节以使得视频信号的一场被存储并且以基本上与从摄像机头10a接收的视频信号类似的线扫描将其输出。该处理允许摄像机适配器盒12在从摄像机头10a和10b接收的视频信号的帧之间提供同步，并且向摄像机控制单元14输出经同步的视频信号。

参考图9A和9B，示出了这样的示例：其中，如果摄像机头10a和10b是相同的扫描类型，如CMOS传感器，则通过改变扫描方向来使得摄像机头10a和10b的成像定时与视频输出定时之间相匹配。

图9A示出了由摄像机头10a摄取的图像，图9B示出了由摄像机头10b摄取的图像。此时，可以反转摄像机头10b的垂直扫描顺序，以使得图像的成像时间与摄像机头10a的相匹配，并且还使得视频输出定时相匹配(摄像机头10b具有按照需要设置扫描方向的功能)。

图10至图12示出了由校正处理块43用来校正摄像机头10b的光圈的校正功能的示例。

参考图10，示出了将给予摄像机头10a和10b的光圈调节值以及其实际孔径的示例。

首先，光圈控制信号从控制面板11经由摄像机控制单元14被发送给摄像机适配器盒12。该光圈控制信号被用作用于对摄像机头10a和10b的光圈进行调节的光圈调节值。

这里期望的是，由摄像机控制单元14指示的光圈调节值与摄像机头10a和10b的光圈实际被驱动时的光圈孔径值沿着线50理想地改变。然而，附图指示出摄像机头10a的光圈孔径沿着校正函数51改变，并且摄像机头10b的光圈孔径沿着线52改变。因此，相对于该光圈调节值可能在摄像机头10a和10b的光圈孔径之间出现差异，从而导致所摄取图像的亮度等方面的差异。因此，通过利用图11所示的校正曲线，CPU 23将发送给摄像机头10b的光圈孔径调节值转换为发送给摄像机头10a的光圈调节值的控制值。

参考图11，示出了将给予摄像机头10a和10b的光圈调节值的示例。

如上所述，尽管相同的光圈调节值被用在摄像机头10a和10b上，然而摄像机头10a和10b使用不同的光圈孔径。因此，参考摄像机头10a，对摄像机头10b的改变程度通过曲线校正函数来定义。校正函数的值取决于校正数据42而不时地改变。如图所示，可以使将要给予摄像机头10b的光圈调节值的改变沿着校正函数51，校正函数51指示将要给予摄像机头10a的光圈调节值的改变，从而以相同的光圈孔径来操作摄像机头10a和10b。

参考图12，示出了将给予摄像机头10a和10b的光圈调节值的示例。

除了用点线在图10所示的校正函数51上指定对校正51进行近似的点53a至55a以外，图12所示的校正函数51总体上与图11所示的校正函数51相同。摄像机头10a和10b的光圈调节值的校正值预先被测量，并且然后基于所测得的校正值由点线来近似校正函数。此时，将给予摄像机头10b的光圈调节值中的点53b至55b被校正为分别与图线53a至55a匹配。

图13A至14C示出了显示在取景器块13上的图像的示例。

摄像机适配器盒12可以选择摄像机头10a的输出图像、摄像机头10b的输出图像、摄像机头10a和10b的混合输出图像以及摄像机头10a和10b的输出图像之间的差分图像作为取景器信号，并且将所选图像显示在取景器块13上。

然后，技术员可以操作显示在取景器块13上的菜单界面、附接到摄像机适配器盒12的旋转开关，或者分配按压开关或者顺序地操作按压开关，从而选择要显示在取景器块13上的图像。技术员还可以响应于从摄像机控制单元14进行接收的请求等等来将显示在取景器块13上的图像切换为返回信号，从而输出返回信号。另外，如果取景器块13兼容3D图像显示，则技术员可以显示从左右通道输出的两个通道的图像并且为此添加选择菜单。

图13A示出了从摄像机头10a输出的右通道的图像的示例。

图13B示出了从摄像机头10b输出的左通道的图像的示例。

由于摄像机头10a和10b与用户的视差相匹配地被安装在底座7上，因此在右通道与左通道之间看到了水平位移。

图13C示出了通过混合从摄像机头10a和10b输出的图像获得的混合图像的示例。

混合图像是通过向摄像机头10a(右通道)的亮度信号和色度信号(Rch_Y，Rch_CB，Rch_CR)添加摄像机头10b(左通道)的亮度信号和色度信号(Lch_Y，Lch_CB，Lch_CR)而获得的。该混合信号是彩色的。

图14A示出了差分图像的示例。

差分图像是通过从自摄像机头10a输出的视频信号中减去自摄像机头10b输出的视频信号而获得的灰色图像。图14A示出了通过摄取视频轮廓图(video chart)获得的差分图像。此时，视频接口块24基于摄像机头10a所摄取的图像的亮度信号或色度信号与摄像机头10b所摄取的亮度信号或色度信号之间的差异来将差分图像显示在取景器块13上。

该差分图像是通过从摄像机头10b(左通道)的亮度信号(Lch_Video)减去摄像机头10a(右通道)的亮度信号(Rch_Video)而获得的。从摄像机头10a(右通道)的亮度信号减去摄像机头10b(左通道)的亮度信号也是可行的。然后，所获得的差分值被除以2或其它适当值，并且将除法结果与作为偏移的适当值的视频水平(50_Video_Level))相加。

上面的说明可以表达为如下：

(Lch_Video-Rch_Video)/2+50_Video_Level

结果，仅关注亮度的差分图像可被显示在取景器块13上。

同样，基于色度数据来创建差分数据也是可行的。此时，差异是通过从摄像机头10b(左通道)的色度信号(Lch_CB，Lch_CR)减去摄像机头10a(右通道)的色度信号(Rch_CB，Rch_CR)而获得的。

(Lch_CB-Rch_CB)/2或者(Lch_CR-Rch_CB)/2

然而，应当注意，由于点0是中间点，因此在此情况中不需要加上偏移值。为了突出(highlighted)显示，可以通过乘以适当值而非除以2来进行色彩强化。

因此，可以在取景器块13上显示仅亮度被显示为差分图像的单色模式以及添加了色度数据的彩色模式。

如果正确地布置摄像机头10a和10b的变焦和方向，则在视频中不会出现位移，从而使得得到的差分图像处于不显示轮廓的理想状态。然而，如果摄像机头10a和10b的布置之间存在差异，则在两个图像之间发生了位移，从而增强了对象的轮廓，如图14A的左侧所示。这提供了对正确设置设在底座7上的摄像机头10a和10b的变焦和方向有用的信息。

图14B示出了浮雕(anaglyph)图像的示例。

在现有技术中，浮雕图像被用来提供3D图像。例如，通过用于左眼的红色玻璃纸膜和用于右眼的蓝色玻璃纸膜，用户可以获得3D图像效果。

图14C示出了通过划分图像获得的经划分图像的示例。

在此示例中，从摄像机头10a输出的图像的右半部分和从摄像机头10b输出的图像的左半部分在其中心处被彼此相连，得到的图像被显示。这使得技术员能够了解摄像机头10a和10b的安装位置的扭曲等，从而使得能够容易地在水平方向上使扭曲对齐。应当注意，尽管未示出，然而从摄像机头10a输出的图像的上半部分和从摄像机头10b输出的图像的下半部分可以在其中心处被彼此相连。在此情况中，变得容易将摄像机头10a和10b的垂直方向上的扭曲对齐。

根据被实施为本发明一个实施例的上述摄像机适配器盒12，参考摄像机头10a的操作来获得摄像机头10b相对于摄像机头10a的操作的差分值。然后，基于该差分值来控制摄像机头10b的操作。因此，当从控制面板11输出用于摄像机适配器盒12控制摄像机头10a和10b的操作的控制信号时，技术员可以像摄像机头10a和10b是一台摄像机头那样来控制两台摄像机头10a和10b。另外，由于从构成摄像机系统2和3的摄像机控制单元14来看，连接到摄像机适配器盒12的摄像机头看起来像一个单元，因此摄像机系统2和3的配置不会复杂。此外，摄像机头10a和10b输出移除了其差异的相似图像，于是可以获得这样的效果：获得适合于两个图像被组合显示的3D图像的输出。

此外，技术员可以在同时地控制摄像机头10a和10b的同时，利用校正函数等来校正摄像机头10a和10b之间的差异。这有助于摄像机头10a和10b之间的协作联合。因此，处理在3D摄像机系统1至3中使用的两台摄像机头10a和10b有助于3D摄像机系统中的摄像机操作(现场直播、中继等)。

摄像机适配器盒12的定时生成电路22可以根据出现差异的图像的输出定时来调节摄像机头10a和10b的成像定时，从而在成像定时之间提供匹配，从而同时地摄取对象。另外，视频接口块24执行诸如与定时生成电路22所输出的成像定时相匹配地反转从摄像机头10b输出的图像之类的处理，从而匹配从摄像机适配器盒12输出的图像的输出定时。因此，当将从摄像机头10a和10b输出的图像匹配为3D图像时，可以输出没有不自然感觉的图像。

此外，通过利用从摄像机头10a和10b输出的图像，不仅每个通道的图像，而且混合图像、差分图像、浮雕图像和经划分图像可以被输出给取景器块13和未示出的显示设备。因此，可以获得如下效果：使得对摄像机头10a和10b的光圈和设置位置的调节变得容易。

变例

应当注意，在上述实施例中，光圈调节值被设置来利用校正函数进行的校正，然而也可以利用校正函数来对变焦设置值进行校正。被校正的值不限于光圈和变焦值。

在上述实施例中，描述了摄像机头10a和10b没有取景器块的示例；然而，两台摄像机各自具有取景器块也是可行的。

上述处理操作序列可以通过软件以及硬件来执行。当上述处理操作序列通过软件执行时，操作可以由计算机来执行，在所述计算机中，构成软件的程序被安装在专用硬件设备中，或者安装了用于执行各种功能的程序。例如，构成所需软件的程序可被安装到用于执行各种功能的通用个人计算机等中。

此外，存储用于实现上述实施例的功能的软件的程序代码的记录介质可以被提供给所涉及的系统或装置。通过使得系统或装置的计算机(或者诸如CPU之类的控制器)从记录介质读取程序代码来执行从而实现上述功能也是可行的。

用于存储程序代码的上述记录介质例如包括软盘、硬盘、光盘、磁光盘、CD-ROM、CD-R、磁带、非易失性存储卡或者ROM。

执行由计算机读取的程序代码实现了上述实施例的功能。另外，基于这些程序代码给出的指令，运行在计算机上的操作系统(OS)等执行部分或所有的实际处理。上述实施例的上述功能也通过这种执行处理来实现。

尽管已利用具体术语描述了本发明的优选实施例，然而，这种描述仅用于说明的目的，并且将明白，可以在不脱离下面的权利要求的精神和范围的情况下作出改变和变化。

本申请包含与2009年12月44日向日本专利局提交的日本优先专利申请JP 2009-292607中公开的主题相关的主题，该申请的全部内容通过引用被结合于此。

Claims (22)

1.一种用于控制三维(3D)摄像机成像系统中的第一摄像机和第二摄像机的适配器，所述第一摄像机和所述第二摄像机具有相异的操作特性并产生图像信号，所述适配器包括：

摄像机控制信号源，所述摄像机控制信号用于控制所述第一摄像机的预定操作；以及

转换器，用于将所述摄像机控制信号转换为对所述第二摄像机的所述预定操作进行控制的第二摄像机控制信号，所述转换器补偿所述第一摄像机和所述第二摄像机的所述相异的操作特性。

2.如权利要求1所述的适配器，还包括输出端，用于提供由所述第一摄像机和所述第二摄像机摄取的图像信号。

3.如权利要求1所述的适配器，其中，所述第一摄像机和所述第二摄像机被基本同时地控制。

4.如权利要求1所述的适配器，还包括：

处理单元，用于接收初始第一控制值和初始第二控制值。

5.如权利要求4所述的适配器，

其中，所述适配器将所述初始第一控制值发送到所述第一摄像机，将所述初始第二控制值发送到所述第二摄像机，

其中，所述处理单元计算差分数据，该数据是下述内容的函数：(1)指示所述第一摄像机的成像状态的信息，和(2)指示所述第二摄像机的成像状态的信息。

6.如权利要求5所述的适配器，还包括：

存储单元，用于存储所述差分数据。

7.如权利要求5所述的适配器，

其中，所述转换器利用所述差分数据补偿所述第一摄像机和所述第二摄像机的所述相异的操作特性。

8.如权利要求5所述的适配器，

其中，所述处理单元生成经校正的控制值，该值是所述差分数据的函数。

9.如权利要求8所述的适配器，

其中，所述摄像机控制信号源将所述摄像机控制信号发送到所述第一摄像机，将经校正的控制信号发送到所述第二摄像机，

其中，所述经校正的控制信号是所述经校正的控制值的函数。

10.如权利要求1所述的适配器，

其中，所述摄像机控制信号控制光圈调节值、孔径、变焦、摄像机方向、设定位置或定时。

11.如权利要求1所述的适配器，

其中，由所述第一摄像机和所述第二摄像机提供的所述图像信号中的差异被用于将所述摄像机控制信号转换为用于对所述第二摄像机的所述预定操作进行控制的所述第二摄像机控制信号。

12.如权利要求1所述的适配器，

其中，来自所述第一摄像机和所述第二摄像机的图像被提供给取景器，

其中，由所述第一摄像机和所述第二摄像机提供给所述取景器的图像中的差异被用于将所述摄像机控制信号转换为用于对所述第二摄像机的所述预定操作进行控制的所述第二摄像机控制信号。

13.如权利要求1所述的适配器，还包括用于生成第一定时信号和第二定时信号的定时生成电路，所述第一定时信号和所述第二定时信号用于同时地控制所述第一摄像机和所述第二摄像机的操作。

14.一种用于控制三维(3D)摄像机成像系统中的第一摄像机和第二摄像机的方法，所述第一摄像机和所述第二摄像机具有相异的操作特性并产生图像信号，所述方法包括如下步骤：

提供用于控制所述第一摄像机的操作的摄像机控制信号；以及

将所述摄像机控制信号转换为用于对所述第二摄像机的操作进行控制的第二摄像机控制信号，所述转换步骤补偿所述第一摄像机和所述第二摄像机的所述相异的操作特性。

15.如权利要求14所述的方法，还包括：

输出由所述第一摄像机和所述第二摄像机摄取的图像信号。

16.如权利要求14所述的方法，还包括：

同时地控制所述第一摄像机和所述第二摄像机。

17.如权利要求14所述的方法，还包括：

接收初始第一控制值和初始第二控制值；

将所述初始第一控制值发送到所述第一摄像机，将所述初始第二控制值发送到所述第二摄像机，以及

计算差分数据，该数据是下述内容的函数：(1)指示所述第一摄像机的成像状态的信息和(2)指示所述第二摄像机的成像状态的信息。

18.如权利要求17所述的方法，还包括：

将所述差分数据用于所述转换步骤。

19.如权利要求18所述的方法，还包括：

生成作为所述差分数据的函数的经校正的控制值；以及

将所述摄像机控制信号提供给所述第一摄像机，将经校正的控制信号提供给所述第二摄像机，

其中，所述经校正的控制信号是所述经校正的控制值的函数。

20.如权利要求14所述的方法，还包括：

将由所述第一摄像机和所述第二摄像提供的所述图像信号中的差异用于将所述摄像机控制信号转换为用于对所述第二摄像机的所述预定操作进行控制的所述第二摄像机控制信号。

21.如权利要求14所述的方法，还包括：

将来自所述第一摄像机和所述第二摄像机的图像提供给取景器，

将由所述第一摄像机和所述第二摄像机提供给所述取景器的所述图像中的差异用于将所述摄像机控制信号转换为用于对所述第二摄像机的所述操作进行控制的所述第二摄像机控制信号。

22.如权利要求14所述的方法，还包括：

生成第一定时信号和第二定时信号，所述第一定时信号和所述第二定时信号用于同时地控制所述第一摄像机和所述第二摄像机的操作。

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