CN102955349B - 一种自动调整影像视差的立体影像拍摄装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动调整影像视差的立体影像拍摄装置及方法，该方法包括：焦距测量步骤，测定左侧镜头和右侧镜头的当前对焦距离；轴距计算步骤，根据预设的视差以及当前对焦距离计算左侧镜头和右侧镜头的目标光轴间距；轴距调整步骤，根据控制左侧云台和右侧云台移动调节所述左侧镜头和右侧镜头的光轴间距为该计算出的目标光轴间距。本发明利用对焦距离、光轴间距和视差之间的关系，提供了一种立体影像拍摄装置和方法，在固定的时间点，对焦距离是固定不变的，当调整双光轴的距离时，可以调整影像视差的大小，从而获得相对于对焦距离最佳的、适合人眼观看的立体影像。

Description

一种自动调整影像视差的立体影像拍摄装置及方法

技术领域

本发明涉及立体成像技术领域，更具体地说，涉及一种自动调整影像视差的立体影像拍摄装置及方法。

背景技术

当前市面上的立体影像拍摄设备(如3D数码照相机、3D数码摄像机)，是通过安装两个相隔一定距离而光轴平行的镜头(或通过一个光学镜头)，将外部光线分成两路光(影像)投影在图像传感器上，来形成有一定视差的两幅影像。其中，视差是指两幅影像的水平之差与单幅影像的横向百分比。

这些设备的双光轴间距是固定的、不可调的，这就使得这些产品拍摄形成的两幅影像的视差大小随着对焦距离，即被摄物体与镜头的距离的远近而增大或缩小，这种增大或缩小的变化并不根据人眼观看立体影像所需的视差而变化或调整，只随对焦距离而变化——即可能因为视差太大，人眼只能看到分开的、并不重合成立体影像的两幅影像，或因为视差太小，人眼感觉不到层次明显的立体影像，即深度信息不明显。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有立体影像拍摄设备的上述视差太大或太小影响立体图形观看效果的缺陷，提供一种自动调整影像视差的立体影像拍摄装置及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种自动调整影像视差的立体影像拍摄装置，包括左侧镜头和右侧镜头以及用于控制所述左侧镜头和右侧镜头拍摄图像的主控制器，还包括：分别用于安装所述左侧镜头和右侧镜头的左侧云台和右侧云台；且所述主控制器用于测定当前对焦距离，根据预设的视差以及当前对焦距离计算所述左侧镜头和右侧镜头的目标光轴间距，并控制所述左侧云台和右侧云台移动调节所述左侧镜头和右侧镜头的光轴间距为该计算出的目标光轴间距。

在本发明所述的自动调整影像视差的立体影像拍摄装置中，所述主控制器包括：

焦距测量模块，用于测定当前对焦距离；

轴距计算模块，用于根据预设的视差以及当前对焦距离计算所述左侧镜头和右侧镜头的目标光轴间距；

轴距调整模块，用于根据控制所述左侧云台和右侧云台移动调节所述左侧镜头和右侧镜头的光轴间距为该计算出的目标光轴间距。

在本发明所述的自动调整影像视差的立体影像拍摄装置中，所述主控制器还包括：

视差设置模块，用于接收用户设置的视差并存储至轴距计算模块中。

在本发明所述的自动调整影像视差的立体影像拍摄装置中，所述视差设置模块预设的视差范围为2％～3％。

本发明还提供了一种自动调整影像视差的立体影像拍摄方法，包括以下步骤：

焦距测量步骤，测定左侧镜头和右侧镜头的当前对焦距离；

轴距计算步骤，根据预设的视差以及当前对焦距离计算左侧镜头和右侧镜头的目标光轴间距；

轴距调整步骤，根据控制左侧云台和右侧云台移动调节所述左侧镜头和右侧镜头的光轴间距为该计算出的目标光轴间距。

在本发明所述的自动调整影像视差的立体影像拍摄方法中，还包括：视差设置步骤，接收用户设置的视差并存储。

在本发明所述的自动调整影像视差的立体影像拍摄方法中，所述视差设置步骤预设的视差范围为2％～3％。

实施本发明的自动调整影像视差的立体影像拍摄装置和方法，具有以下有益效果：本发明利用对焦距离、光轴间距和视差之间的关系，提供了一种立体影像拍摄装置和方法，在固定的时间点，对焦距离是固定不变的，当调整双光轴的距离时，可以调整影像视差的大小，从而获得相对于对焦距离最佳的、适合人眼观看的立体影像。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为根据本发明优选实施例中自动调整影像视差的立体影像拍摄装置的模块示意图；

图2为根据本发明优选实施例中主控制器的模块示意图；

图3为根据本发明优选实施例中自动调整影像视差的立体影像拍摄方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

请参阅图1，为根据本发明优选实施例中自动调整影像视差的立体影像拍摄装置的模块示意图。如图1所示，该实施例提供的立体影像拍摄装置包括：左侧镜头110、右侧镜头120和主控制器300。主控制器300用于控制左侧镜头110和右侧镜头120模仿人的双眼分别拍摄左侧图像和右侧图像，再合成为立体图像输出。主控制器300可以具有本领域技术人员熟知的现有立体影像拍摄装置的功能，例如调节左侧镜头110和右侧镜头120的光圈大小、白平衡等参数。

该立体影像拍摄装置还包括左侧云台210和右侧云台220，分别用于安装左侧镜头110和右侧镜头210。本发明中采用的云台为可以进行左右水平微距移动，以及旋转动作的微型运动机构。且主控制器300还可以测定左侧镜头110和右侧镜头120的当前对焦距离，根据预设的视差以及当前对焦距离计算满足该视差时左侧镜头110和右侧镜头120的目标光轴间距，并发送控制信号驱动左侧云台210和右侧云台220移动，以调节左侧镜头110和右侧镜头120之间的光轴间距为该计算出的目标光轴间距。然后再控制左侧镜头110和右侧镜头120进行拍摄立体图像。

本发明的独特之处在于通过调整双光轴即左侧镜头110和右侧镜头210之间的光轴间距，使设备在拍摄不同距离的景物时均能形成人眼所能接受的影像视差，即预先设置的一个相对固定的、适合人眼观看立体影像的视差，而不会因为双光轴间距的固定不可调使得设备拍摄形成的两幅影像的视差过大或过小。

请参阅图2，为根据本发明优选实施例中主控制器的模块示意图。如图2所示，该主控制器300至少包括：焦距测量模块310、轴距计算模块320和轴距调整模块330。其中，焦距测量模块310可以自动测定左侧镜头110和右侧镜头120的当前对焦距离。

轴距计算模块320与焦距测量模块310相连，用于接收焦距测量模块310测定的当前对焦距离，并根据预设的视差以及当前对焦距离计算出左侧镜头110和右侧镜头120之间的目标光轴间距，以获得所需要的影像视差。

轴距调整模块330与轴距计算模块320相连，接收轴距计算模块320计算出的目标光轴间距，并发送控制信号驱动左侧云台210和右侧云台220移动，以调节左侧镜头110和右侧镜头120之间的光轴间距为该目标光轴间距。

优选地，该主控制器300还可包括视差设置模块340，可以接收用户设置的视差，并存储至轴距计算模块320中作为预设视差。因此用户可以预设一个固定的、适合人眼形成立体层次感的影像视差值作为预设视差，然后再根据测得的对焦距离和这个预设的影像视差值，通过两个云台驱动两个镜头到能形成此视差的光轴间距位置。该视差设置模块340预设的视差范围为2％～3％。

本发明还可以选择手动模式，即可根据拍摄者希望获得的影像视差，手动驱动左侧云台210和右侧云台220，以使左侧镜头110和右侧镜头120到某一光轴间距位置。该方法还可用于在拍摄立体视差时采取突然增大视差的方法来获得立体影像的出屏感。

经过试验验证，当光轴间距固定时，对焦距离越远，视差越小，即两者成反比。

如以焦距7.5mm的镜头为例，当其光轴间距固定为30mm时，对焦距离分别为0.5M、1M、1.5M、2M、2.5M时，所形成的两幅影像的视差分别为6.86％、2.67％、1.33％、0.29％、0.19％(详情如表1)。

根据实验也知，当对焦距离固定时，光轴间距越大，视差越大，即两者成正比。

同样以焦距7.5mm的镜头为例，当其对焦距离固定为1M时，光轴间距分别为30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、100mm时，所形成的两幅影像的视差分别为2.67％、4.29％、5.62％、8.19％、9.90％、15.14％(详情如表1)。

表格1

因为只有当影像视差在2％～3％范围时，人眼才能感觉到层次明显的立体影像，而当影像视差大于3％时，人眼看到的是分开的、并不重合成立体影像的两幅影像，小于2％时，人眼感觉不到层次明显的立体影像，即深度信息不明显。

且因为在固定的时间点，对焦距离是固定不变的，对焦点的前景与后景相对于对焦点的距离也是固定的。这就使得唯一能调整影像视差大小的因素是改变光轴间距——即只有改变光轴间距，才能以此调整影像视差的大小，从而获得相对于对焦距离最佳的、适合人眼观看的立体影像。

因此，本发明利用上述对焦距离、光轴间距和视差之间的关系，提供了一种立体影像拍摄装置。该装置先测定对焦距离，再通过计算和云台驱动，机械地调节光轴间距，以获得所需要的影像视差——使影像视差处于2％～3％范围之内，以保障所呈现的立体影像是最适合人眼观看的、立体效果最优的。

请参阅图3，为根据本发明优选实施例中自动调整影像视差的立体影像拍摄方法的流程图。如图3所示，该方法包括以下步骤：

首先，在步骤S301中，执行焦距测量步骤，测定左侧镜头110和右侧镜头120的当前对焦距离。

随后，在步骤S302中，执行轴距计算步骤，根据预设的视差以及当前对焦距离计算左侧镜头110和右侧镜头120的目标光轴间距。

最后，在步骤S303中，执行轴距调整步骤，根据控制左侧云台210和右侧云台220移动调节所述左侧镜头110和右侧镜头120的光轴间距为该计算出的目标光轴间距。

优选地，该自动调整影像视差的立体影像拍摄方法还包括：视差设置步骤，接收用户设置的视差并存储，例如存储到立体影像拍摄装置的主控制器中。该视差设置步骤中预设的视差范围为2％～3％。

本发明的同样利用上述对焦距离、光轴间距和视差之间的关系，提供了一种立体影像拍摄方法，在固定的时间点，对焦距离是固定不变的，当调整双光轴的距离时，可以调整影像视差的大小，从而获得相对于对焦距离最佳的、适合人眼观看的立体影像。该装置先测定对焦距离，再通过计算，机械地调节双光轴间距，以获得所需要的影像视差。并使得影像视差范围为2％～3％，以保障良好的立体图形显示效果。随对焦距离的变化而调整双光轴的距离，以此获得人眼所能接受的影像视差，从而为人们提供真实的、适合人眼观看的立体影像。这种有益效果，近似于“光学变焦镜头”相对于“固定焦点镜头”的进步而对拍摄技术和拍摄设备所造成的明显有益影响。这种可调节双光轴间距的技术方案，因可形成真实的、适合人眼的立体影像而将成为今后立体拍摄的主流技术。根据这种技术设计的立体影像拍摄设备，同样会成为今后市场中的主流立体影像拍摄设备。

本发明是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本发明范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应本发明技术的特定场合或材料，可对本发明进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本发明并不限于在此公开的特定实施例，而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例。

Claims (2)

1.一种自动调整影像视差的立体影像拍摄装置，包括左侧镜头和右侧镜头以及用于控制所述左侧镜头和右侧镜头拍摄图像的主控制器，其特征在于，还包括：分别用于安装所述左侧镜头和右侧镜头的左侧云台和右侧云台；

且所述主控制器用于测定当前对焦距离，根据预设的视差以及当前对焦距离计算所述左侧镜头和右侧镜头的目标光轴间距，并控制所述左侧云台和右侧云台移动调节所述左侧镜头和右侧镜头的光轴间距为该计算出的目标光轴间距；

所述主控制器包括：

焦距测量模块，用于测定当前对焦距离；

轴距计算模块，用于根据预设的视差以及当前对焦距离计算所述左侧镜头和右侧镜头的目标光轴间距；

轴距调整模块，用于根据控制所述左侧云台和右侧云台移动调节所述左侧镜头和右侧镜头的光轴间距为该计算出的目标光轴间距；

所述主控制器还包括：

视差设置模块，用于接收用户设置的视差并存储至轴距计算模块中；

所述视差设置模块预设的视差范围为2％～3％；

其中，当所述目标光轴间距固定时，所述对焦距离与所述视差成反比；当所述对焦距离固定时，所述目标光轴间距与所述视差成正比。

2.一种自动调整影像视差的立体影像拍摄方法，基于如权利要求1所述的自动调整影像视差的立体影像拍摄装置，所述自动调整影像视差的立体影像拍摄装置包括左侧镜头和右侧镜头以及用于控制所述左侧镜头和右侧镜头拍摄图像的主控制器，还包括：分别用于安装所述左侧镜头和右侧镜头的左侧云台和右侧云台；且所述主控制器用于测定当前对焦距离，根据预设的视差以及当前对焦距离计算所述左侧镜头和右侧镜头的目标光轴间距，并控制所述左侧云台和右侧云台移动调节所述左侧镜头和右侧镜头的光轴间距为该计算出的目标光轴间距；其特征在于，包括以下步骤：

焦距测量步骤，测定左侧镜头和右侧镜头的当前对焦距离；

轴距计算步骤，根据预设的视差以及当前对焦距离计算左侧镜头和右侧镜头的目标光轴间距；

轴距调整步骤，根据控制左侧云台和右侧云台移动调节所述左侧镜头和右侧镜头的光轴间距为该计算出的目标光轴间距；

还包括：

视差设置步骤，接收用户设置的视差并存储；

所述视差设置步骤预设的视差范围为2％～3％；

其中，当所述目标光轴间距固定时，所述对焦距离与所述视差成反比；当所述对焦距离固定时，所述目标光轴间距与所述视差成正比。