CN103003750A - 具有预设模式的立体相机 - Google Patents

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CN103003750A CN2011800170609A CN201180017060A CN103003750A CN 103003750 A CN103003750 A CN 103003750A CN 2011800170609 A CN2011800170609 A CN 2011800170609A CN 201180017060 A CN201180017060 A CN 201180017060A CN 103003750 A CN103003750 A CN 103003750A
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    • H04N13/239—Image signal generators using stereoscopic image cameras using two 2D image sensors having a relative position equal to or related to the interocular distance

Abstract

本发明揭示一种立体摄影相机系统及方法。立体摄影相机可包含：左相机及右相机，其包含相应的镜头；以及接口，其用于接收从多个预设操作模式中对选定模式的选择。与所述多个操作模式中的每一个相关联的一个或一个以上预设立体参数可存储在预设参数存储器中。两眼间距离机构可至少部分地基于与所述选定模式相关联的所述一个或一个以上预设立体参数而设置所述左相机与所述右相机之间的两眼间距离。

Description

具有预设模式的立体相机
技术领域
本发明涉及立体视法。
背景技术
人类使用双眼视力来三维地观看环境。双眼视力既是视觉系统，又是分析系统。我们的大脑部分地基于由我们各自的横向分开的面向向前的双眼的视网膜接收的成三角形视觉光信息而感知距离及速度两者。因为两只眼睛均为面向向前的，所以我们双眼中的每一只眼睛的视野重叠，其中每只眼睛感知到同一区域的稍微不同的观察。当我们聚焦于较靠近我们眼睛的物体时，我们的眼睛朝向彼此旋转。当我们聚焦于在远处的物体时，我们的眼睛朝向平行视界旋转。每只眼睛的视线之间的角度通常被称为会聚角。当我们观看离我们的眼睛较近的物体时，会聚角较高，且当我们观看远处的物体时，会聚角较低。当我们观看在极远距离处的物体时，会聚角可基本上为零，这指示基本上平行的视线。
至少早在1838年三维成像(还称为立体摄影成像)就出现了。在历史上，立体摄影相机通常包含横向间隔开与平均人眼相似的距离(大约65mm)的两个镜头。所述镜头彼此之间的有效距离被称为两眼间距离。两眼间距离对立体摄影图像的视深具有强烈影响。增加两眼间间隔会增加立体摄影图像的视深。缩减两眼间间隔具有减少立体摄影图像的视深的效果。
立体图像的呈现通常通过提供将仅由左眼可见的第一图像及将仅由右眼可见的第二图像来实现。所述两个图像之间的差异或视差可提供深度错觉。具有视差的两个图像可被感知为三维的。展现过度视差的两个图像或两个图像的部分可不被感知为三维的，而是可仅被看成两个重叠的二维图像。观看者可适应的视差量(通常称为视差限度)在观看者之间有所不同。视差限度还已知为随图像内容而变化，例如物体的大小、图像内的物体的接近性、物体的颜色及图像内的物体的运动速率。视差限度(表达为观看者双眼的视线之间的角度)对于典型的立体图像来说可为约12到15分的弧度。
多种技术(包含偏振、滤光器、眼镜、投影仪及快门)已用以将每只眼睛限制为仅观看适当的图像。
一种用以显示立体摄影图像的方法是使用具有第一偏振状态的光在观看屏幕上形成左眼图像以及使用具有正交于第一偏振状态的第二偏振状态的光在同一观看屏幕上形成右眼图像。可接着使用具有偏振透镜的眼镜观看图像，使得左眼仅接收第一偏振状态的光且右眼仅接收第二偏振状态的光。这种类型的立体显示通常将两个偏振图像投影到共同的投影屏幕上。这种技术已用以呈现3D电影。
用以显示立体摄影图像的第二种方法是以高速率在共同的观看屏幕上交替地形成左眼及右眼图像。可接着使用快门眼镜观看所述图像，所述快门眼镜与交替图像同步地交替掩蔽右眼或左眼。
准备常规的非立体摄影相机以记录二维图像通常涉及设置光圈或镜头速度、快门或曝光速度、镜头焦距或变焦以及镜头聚焦距离。用于消费者使用的照相机及摄像机两者通常包含用于选择将这些参数中的至少一些设置为预定值的预设操作模式的方法。常见的预设模式包含肖像(通常设置大光圈)、运动(通常设置快快门速度)及风景(通常设置小光圈)。立体摄影相机的用户可需要设置额外的参数，包含两眼间距离及会聚角。
发明内容
附图说明
图1是在环境中的立体摄影相机的示意图。
图2是由立体摄影相机捕捉的图像的表示。
图3是立体摄影相机系统的框图。
图4是用于记录立体图像的过程的流程图。
图5是用于记录立体图像的过程的流程图。
图6是用于记录立体图像的过程的流程图。
图7是用于立体摄影相机的多个预设操作模式的示范性立体参数的表。
贯穿此说明，在示意图及框图中出现的元件被指派三位数字参考指示符，其中最高位数字是图号，且最后两位数字特定针对于所述元件。对于左眼或右眼具有相似功能的元件被指派具有“L”或“R”后缀的相同参考指示符以分别指示左眼或右眼。
具体实施方式
设备的描述
现在参考图1，立体摄影相机100可包含左相机110L及右相机110R。术语“相机”既定包含具有用以形成物体的图像的光学系统以及用以接收及检测及/或记录所述图像的媒体的任何装置。左相机及右相机可为胶卷或数字静止图像相机，可为胶卷或数字运动图片相机，或可为摄像机。左相机及右相机110L、110R可分开某一两眼间距离IOD。左相机及右相机110L、110R中的每一者可包含镜头112L、112R。术语“镜头”既定包含任何成像光学系统且不限于透明折射光学元件的组合。镜头可使用折射、衍射及/或反射光学元件及其组合。每一镜头可具有界定每一相机110L、110R的视野中心的轴115L、115R。
可安置相机110L、110R以使得轴115L、115R平行或使得在两个轴115L、115R之间形成会聚角Θ。可安置相机110L、110R以使得轴115L、115R在距相机某一会聚距离CD处交叉。两眼间距离IOD、会聚距离CD及会聚角Θ由以下公式关联：
Θ＝2ATAN(IOD/2CD)，或(1)
CD＝IOD/[2TAN(Θ/2)]。(2)
两眼间距离IOD及会聚距离CD可从镜头112L、112R中的每一者内的结点测量，所述结点可为入射光瞳的中心。由于入射光瞳可定位于靠近镜头112L、112R的前面，所以两眼间距离IOD及会聚距离CD可便利地从镜头112L、112R的前面来测量。
立体摄影相机100可用以形成场景105的立体摄影图像。如在图1的简化实例中所示，场景105可包含展示为(举例来说)人物的主要对象122。场景105还可包含在背景(在主要对象后面)及前景(在主要对象前面)中的其它特征及物体。从相机110L、110R到最远背景物体124(其展示为树)的距离可称为极限物距EOD。从相机110L、110R到最近前景物体126(其展示为植物)的距离可称为最小物距MOD。
当来自立体摄影相机(例如立体摄影相机100)的图像在观看屏幕上显示时，在会聚距离处的场景物体将看起来仿佛在观看屏幕的平面中。位于较靠近立体摄影相机的场景物体(例如在图1的实例中的主要对象122及前景物体126)可看起来仿佛在观看屏幕的前面。位于距立体摄影相机较远的场景物体(例如树124)可看起来仿佛在观看屏幕的后面。
每一镜头115L、115R可具有可调节的焦点。立体摄影相机可具有焦点调节机构以同步地调节两个镜头的焦点，使得镜头115L、115R两者均可在共同的可调节聚焦距离FD处聚焦。焦点调节机构可机械地、电力地、机电地、电子地或通过另一耦合机构耦合两个镜头115L、115R的焦点。可手动调节或可自动调节聚焦距离FD。可调节聚焦距离FD以使得相机110L、110R聚焦在主要对象130上。可响应于传感器(未图示)而自动调节聚焦距离，所述传感器确定从相机110L、110R到主要对象122的距离。用以确定从相机到主要对象的距离的传感器可为声学测距仪、光学或激光测距仪或者某种其它距离测量装置。在相机110L、110R为数字静止图像相机、运动图片相机或摄像机的情况下，可响应于一个或一个以上处理器(未图示)而调节聚焦距离，所述处理器分析由相机感测的图像中的一者或两者。处理器可位于相机内或可耦合到相机。
会聚距离CD及聚焦距离FD通常可设置为相同距离，其可为从相机110L、110R到主要对象122的距离。然而，如图1中所示，会聚距离CD及聚焦距离FD可不为相同距离。举例来说，聚焦距离FD可设置为在从相机到主要对象122的距离处，且会聚距离CD可设置为稍微比聚焦距离长。在这种情况下，当显示图像时，将看到主要对象122在观看屏幕的平面的前面。聚焦距离FD与会聚距离CD之间的差异可为可调节或预定的偏移。偏移可为绝对的，在这种情况下，会聚距离可由下列公式计算
CD＝FD+α      (3)
其中α是作为绝对尺寸的偏移。偏移可为相对的，在这种情况下，会聚距离可由下列公式计算
CD＝(FD)(1+β)   (4)
其中β是作为FD的一部分的偏移。举例来说，绝对偏移α可为距离测量值(例如一英尺或两米)，且相对偏移β可为关系或比率(例如5％或10％)的表达。绝对偏移及相对偏移两者均可为零，在这种情况下，CD＝FD
每一镜头115L、115R还可具有变焦性能，也就是说可调节每一镜头的焦距FL。立体摄影相机100可具有焦距调节机构以同步地调节两个镜头的焦距，使得镜头115L、115R两者可始终具有完全相同的焦距。两个镜头115L、115R的焦距调节可机械地、电力地、电子地、机电地或通过另一耦合机构耦合。通常，镜头115L、115R的焦距可手动调节。两个镜头115R、115L的焦距还可根据预定方案自动调节。
现在参考图2，说明如显示在屏幕220L上的由左相机捕捉的示范性图像，且说明如显示在第二屏幕220R上的由右相机捕捉的示范性图像。在屏幕220L上显示的图像包含在显示屏幕中心附近的主要对象的图像222L，以及在主要对象222L的图像左边的极限背景物体的图像224L。在屏幕220R上显示的图像包含在显示屏幕中心附近的主要对象的图像222R，以及在主要对象222R的图像右边的极限背景物体的图像224R。
当两个图像由观察者的左眼及右眼分开观看时，左图像220L与右图像220R中的对应物体之间的位置差异或视差可提供深度错觉。然而，为了维持深度错觉，最大视差必须小于极限值，所述极限值可取决于观看者且取决于图像。在图2的实例中，最大视差发生在极限背景物体的图像224L、224R之间。
现在参考图3，立体摄影相机系统300可包含相机平台330、存储器350及操作者接口360，其每一者可耦合到控制器340。相机平台330可包含左相机310L及右相机310R，其每一者具有相关联的镜头312L、312R。左相机及右相机310L/R中的每一者可包含一个或一个以上固态图像传感器(例如电荷耦合装置(CCD)传感器)。左相机及右相机310L/R中的每一者可将各自的图像信号提供到控制器340。
控制器340可包含一个或一个以上通用处理器，例如微型计算机、信号处理器、专用集成电路、可编程门阵列或逻辑阵列以及其它模拟及/或数字电路。全部或部分的控制器340可通过由一个或一个以上处理器执行的软件及/或固件来实施。控制器340可耦合到存储器350，其可包含只读存储器、随机存取(读/写)存储器及非易失性可写存储器。存储器350可包含程序存储器354、图像存储存储器356、预设模式参数存储器352及工作存储器(未图示)以供控制器340使用。
程序存储器354可为只读或非易失性可写存储器，用于存储供由控制器340执行的程序指令。图像存储存储器356可为非易失性可写存储器，用于存储由立体摄影相机系统300所捕捉的图像。图像存储存储器356可为可从立体摄影相机系统300移除的，或可在立体摄影相机系统300的外部。预设模式参数存储器352可为只读或非易失性存储器，用于存储定义立体摄影相机系统300的多个预设操作模式中的每一者的参数。
预设模式参数存储器352可存储与多个预设操作模式中的每一者相关联的相应多个预设参数。与每一操作模式相关联的多个预设参数可包含一个或一个以上立体参数。在本专利中，术语“立体参数”意指立体摄影相机所独有且2D相机不需要的相机操作参数。可包含在每一多个预设参数中的立体参数为两眼间距离、会聚距离、会聚距离到聚焦距离偏移、最大可允许视差、假定极限物距、假定最小物距及其它参数。可不是立体摄影相机所独有的其它参数(例如镜头光圈、快门/曝光速度及用于控制电子闪光的参数)也可存储在预设模式参数存储器中。
相机平台330可包含IOD机构332以调节左相机310L与右相机310R之间的两眼间距离。相机平台可包含Θ机构334以调节左相机310L与右相机310R之间的会聚角。IOD机构332与Θ机构334两者均可包含耦合到马达或其它致动器的一个或一个以上可移动平台或工作台。IOD机构332及Θ机构334可适于响应于从控制器340接收的数据而分别设置两眼间距离及会聚角。在本专利内，术语“数据”既定包含数字数据、命令、指令、数字信号、模拟信号、光学信号及可用以传送参数(例如两眼间距离或会聚角)的值的任何其它数据。
相机平台330可包含聚焦机构336以同步地调节及设置镜头312L、312R的聚焦距离。聚焦机构336可包含镜头312L、312R之间的机械、电子、电力或机电链接以将两个镜头的聚焦距离同时调节为相同值。聚焦机构336可包含适于响应于从控制器340接收的数据而设置聚焦距离的马达或其它致动器。聚焦机构336可由用户借助并入到聚焦机构336中的旋钮或环圈或其它手动致动器来手动控制。当手动控制时，聚焦机构336可包含编码器、电位计或其它传感器以将指示聚焦距离的数据提供到控制器340。聚焦机构336可适于在手动控制下操作及/或响应于从控制器340接收的数据而操作。
用户接口360可包含聚焦控制(未图示)以允许用户设置镜头312L、312R的聚焦距离。聚焦控制可为(举例来说)旋钮、轮子、一个或一个以上按钮、操纵杆或其它输入装置，通过所述输入装置，用户可增加及减小镜头312L、312R的聚焦距离。用户接口360可将指示用户已激活聚焦控制以改变聚焦距离的数据发送到控制器340，且控制器可将数据发送到聚焦机构336以相应地改变镜头312L、312R的聚焦距离。
相机系统可经配置以自动设置镜头312L、312R的聚焦距离。相机系统300可包含自动聚焦传感器342以自动测量与场景中的主要物体的距离。自动聚焦传感器342可将指示与主要物体的距离的数据发送到控制器340，且控制器可将数据发送到聚焦机构336以相应地改变镜头312L、312R的聚焦距离。
除了或代替使用自动聚焦传感器342，控制器340可通过分析来自相机310L、310R中的一者或两者的图像信号来为镜头312L、312R确定适当的聚焦距离。举例来说，控制器340可在分析由相机310L、310R中的一者或两者捕捉的全部或部分图像的高空间频率组成部分时致使聚焦机构336变化镜头312L、312R的聚焦距离。控制器340可将合理的聚焦距离确定为使图像的高空间频率内容最大化的聚焦距离，且控制器可将数据发送到聚焦机构336以因此改变镜头312L、312R的聚焦距离。
相机平台330可包含变焦机构338以同步地调节及设置镜头312L、312R的焦距。变焦机构338可包含镜头312L、312R之间的机械、电子、电力或机电链接以将两个镜头的焦距同时调节为相同值。变焦机构338可包含适于响应于从控制器340接收的数据而设置焦距的马达或其它致动器。变焦机构338可由用户借助于并入到变焦机构338中的旋钮或环圈或其它手动致动器来手动控制。当手动控制时，变焦机构338可包含编码器、电位计或其它传感器以将指示焦距的数据提供到控制器340。变焦机构338可适于在手动控制下操作或响应于从控制器340接收的数据而操作。
用户接口360可包含变焦控制(未图示)以允许用户设置镜头312L、312R的焦距。变焦控制可为(举例来说)旋钮、轮子、一个或一个以上按钮、操纵杆或其它输入装置，通过所述输入装置，用户可增加及减小镜头312L、312R的焦距。用户接口360可将指示用户已激活变焦控制以改变焦距的数据发送到控制器340，且控制器可将数据发送到变焦机构338以因此改变镜头312L、312R的焦距。
控制器340可适于基于以下各项而为两眼间距离IOD及会聚角Θ确定值：镜头312L、312R的焦距及聚焦距离；如图1中定义的极限物距、最小物距、会聚距离到聚焦距离偏移；以及最大可允许视差值。用于确定IOD及Θ的特定算法将在随后的过程描述中提供。
当立体摄影相机系统用于影片录制时，极限物距及最小物距可被测量或用别的方法确定，且最大视差及会聚距离到聚焦距离偏移可由专业的电影摄影师/立体摄影师来设置。在影片录制期间，极限物距、最小物距、最大视差及会聚距离到聚焦距离偏移可通过操作者接口手动地、经由数据总线或通信链路自动地或通过某种其它方法输入到立体摄影相机系统中，使得可基于透镜焦距及聚焦距离而自动地确定及设置IOD及Θ。
当立体摄影相机系统(例如立体摄影相机系统300)由专业的摄影师或消费者使用以记录生活事件时，对于为每一摄取或拍摄确定极限或最小物距或设置最大视差及会聚距离到聚焦距离偏移可为不实际的。为了帮助由无经验的用户操作及/或录制生活事件，操作者接口360可包含预设模式选择控制362以允许用户从多个预设模式中选择，其中每一预设模式为两眼间距离IOD、假定极限物距AEOD、假定最小物距AMOD、最大视差MD及会聚距离到聚焦距离(CD-FD)偏移中的一些或全部定义特定值组合。每一预设模式还可定义其它参数，例如镜头光圈及快门/曝光速度。预设模式选择控制362可为旋转开关(如举例来说在图3中所示)，或在用户接口360内在显示器上提供的软键或菜单，或某种其它控制装置。
当用户选择多个预设操作模式中的一者时，用户接口360可将指示选定模式的数据发送到控制器340。控制器340可从预设模式参数存储器352中检索与选定操作模式相关联的多个预设模式参数。控制器可接着将数据发送到在相机平台330上的各个机构以根据选定预设操作模式配置相机系统300。
过程描述
图4是用于使用立体摄影相机系统(例如立体摄影相机系统300)录制立体摄影图像的示范性过程400的流程图。具体地说，图4是用于录制静止图片或视频拍摄的过程的流程图，其中对于多个预设操作模式中的每一者将左相机与右相机之间的两眼间距离固定在预设值，且手动控制相机镜头的聚焦距离及焦距(变焦)。在本专利中，术语“拍摄”具有“对单一场景或部分场景不间断摄影”的常规含义。流程图具有开始405及结束460以用于录制单一静止图片。流程图在405处开始且在470处结束以用于录制视频拍摄，但用于录制视频拍摄的过程本质上是连续的，且可在录制拍摄期间连续地且准实时地执行所述过程内的动作。另外，可针对被录制的每一个别静止图片或视频拍摄来重复所述过程400。
在本专利内，短语“准实时”意指除了处理延迟以外而实时地，所述处理延迟与在正被录制的拍摄中的瞬时事件相比非常短。
在410处，可从多个预设操作模式中选择操作模式。所述操作模式可由操作者经由操作者接口而选择，所述操作者接口可为立体摄影相机系统的一部分。操作者接口可远离立体摄影相机系统，且可通过通信链路耦合到立体摄影相机系统。
在415处，可检索与选定操作模式相关联的包含一个或一个以上立体参数的多个预设参数。可从(举例来说)在立体摄影相机系统内的预设参数存储器中检索所述多个预设参数。与选定操作模式相关联的多个预设参数可包含两眼间距离参数。与选定操作模式相关联的多个预设参数还可包含会聚距离到聚焦距离偏移参数。
在420处，可由操作者设置聚焦距离及镜头焦距。举例来说，操作者可使用相应控制(其可位于立体摄影相机系统上或远程操作者接口上)设置聚焦距离及镜头焦距。
在435处，可基于在420处接收的聚焦距离及在415处检索的会聚距离到聚焦距离偏移参数而确定会聚距离CD。举例来说，可使用公式(3)或公式(4)确定会聚距离。当与选定操作模式相关联的多个预设参数未包含会聚距离到聚焦距离偏移参数时，可将会聚距离确定为等于聚焦距离。在445处，可根据在415处检索的两眼间距离参数设置立体摄影相机系统的左相机与右相机之间的两眼间距离IOD。可同时或以任何次序完成在435及445处的动作。
在450处，可计算及设置会聚角Θ。可使用如上文所描述的公式(1)从来自435的会聚距离CD及在445处设置的两眼间距离IOD计算会聚角Θ。
会聚距离CD、两眼间距离IOD及会聚角Θ可在435、445及450处通过控制器(例如控制器340)来计算。控制器可将数据发送到在相机平台上的机构以因此设置IOD及Θ。
在455处，可捕捉静止图片或视频拍摄的帧且将其存储在图像存储器中。当已捕捉到静止图像时，过程400可在460处结束。当已捕捉到视频拍摄的帧时，可在465处确定是否已完成拍摄的录制。如果录制继续进行，那么过程400可从415连续且准实时地重复。当已完成拍摄的录制时，过程400可在470处结束。随后，过程400可再次从405开始以录制下一静止图片或视频拍摄。
图5是用于使用立体摄影相机系统(例如立体摄影相机系统300)录制立体摄影图像的另一示范性过程500的流程图。具体地说，图5是用于录制静止图片或视频拍摄的过程的流程图，其中手动控制相机镜头的聚焦距离及焦距(变焦)，且部分地基于聚焦距离及焦距而确定两眼间距离。流程图具有开始505及结束560以用于记录单一静止图片。流程图在505处开始且在580处结束以用于录制视频拍摄，但用于录制视频拍摄的过程本质上是连续的，且可在录制拍摄期间连续且准实时地执行在过程内的动作。在过程500中的许多动作与过程400的对应动作相同，且将不提供对相似动作的重复描述。
在515处，可检索与在510处选择的操作模式相关联的包含一个或一个以上立体参数的多个预设参数。与选定操作模式相关联的多个预设参数可包含假定极限物距AEOD及假定最小物距AMOD中的至少一者。与选定操作模式相关联的多个预设参数还可包含最大视差参数及会聚距离到聚焦距离CD-FD偏移参数。
在540处，可计算用于IOD的两个潜在值。IODEOD是基于从立体摄影相机系统由位于假定极限物距(AEOD)处的假设背景物体所引进的视差。IODMOD是基于从立体摄影相机系统由位于假定最小物距(AMOD)处的假设前景物体所引进的视差。可使用以下公式计算IODEOD
IODEOD＝(AEOD x CD x MD x W)/[(AEOD-CD)x FL]      (7)
其中IODEOD＝基于AEOD的两眼间距离
W＝每一相机内的图像传感器的宽度
FL＝镜头的焦距
AEOD＝假定极限物距参数
MD＝最大视差参数，其作为由立体摄影相机录制的场景的宽度的分数
CD＝在535处确定的会聚距离。
可使用以下公式计算IODMOD
IODMOD＝(AMOD x CD x MD x W)/[(CD-AMOD)x FL]    (8)
其中IODMOD＝基于AMOD的两眼间距离
W＝每一相机内的图像传感器的宽度
FL＝镜头的焦距
AMOD＝最小物距参数
MD＝最大视差参数，其作为由立体摄影相机录制的场景的宽度的分数
CD＝在535处确定的会聚距离。
在545处，可将立体摄影相机的IOD设置为IODEOD及IODMOD中的最小值。在一些预设模式中，可基于假定在待录制的场景中没有前景物体而将IOD设置为IODEOD。当与选定操作模式相关联的多个预设参数不包含最大视差值时，可使用默认最大视差值。默认最大视差参数可用于所有所述多个预设操作模式。
图6是用于使用立体摄影相机系统(例如立体摄影相机系统300)录制立体摄影图像的另一示范性过程600的流程图。具体地说，图6是用于录制静止图片或视频拍摄的过程的流程图，其中手动控制相机镜头的焦距(变焦)，自动设置镜头的聚焦距离，且部分地基于聚焦距离及焦距而确定两眼间距离。流程图具有开始505及结束560以用于记录单一静止图片。流程图在605处开始且在680处结束以用于录制视频拍摄，但用于录制视频拍摄的过程本质上是连续的，且可在录制拍摄期间连续且准实时地执行在过程内的动作。在过程600中的许多动作与过程500及/或过程400的对应动作相同，且将不提供对相似动作的重复描述。
在620处，可由操作者设置立体摄影相机内的镜头的焦距。在630处，可感测到待录制的场景中的主要物体的距离。可使用测距装置(例如声学、射频或光学测距仪)感测到主要物体的距离。举例来说，红外光学测距装置可感测到在场景中心处的物体的距离。可通过在分析由立体摄影相机系统的相机中的一者或两者所捕捉的图像时自动变化镜头的聚焦距离来感测到主要物体的距离。当图像分析用以确定到主要物体的距离时，还可通过图像分析(例如面部检测分析)来识别主要物体。
在630处，可将镜头的聚焦距离自动设置为等于如在625处确定的到主要物体的距离。在设置镜头的聚焦距离之后，从635到670的动作可如结合图5所描述来进行。
图7展示列出用于立体摄影相机系统(例如立体摄影相机系统300)的四个预设操作模式(肖像、室内、运动及风景)的预设立体参数的表。预设操作模式的数目及选择是示范性的。立体摄影相机系统可具有多于或少于四个预设操作模式。除了或代替肖像、室内、运动及风景中的任一者或全部，立体摄影相机系统可具有其它预设操作模式。图7中针对每一示范性预设操作模式列出的预设参数值也为示范性的。用于任何预设操作模式的预设参数值可至少部分地基于相机系统的特征，包含(举例来说)图像传感器大小以及镜头焦距及光圈范围。
对于任何给定预设操作模式，相关联的预设参数可包含两眼间距离参数IOD。可考虑到待录制的场景内的物体的假定距离而设置IOD参数。可针对风景预设操作模式预设最宽IOD值以在录制远距离物体时确保某种程度的三维性。可针对肖像预设操作模式预设最窄IOD，以部分地避免可由于在与短聚焦距离组合使用宽IOD时所需要的大会聚角而发生的图像失真。
作为预设两眼间距离的替代，预设参数可包含最大视差参数MD以及假定最小物距AMOD与假定极限物距AEOD中的至少一个。MD以及AMOD及/或AEOD参数可用以确定所需要的EOD，如先前所描述。在图7的实例中，对于所有四个示范性预设操作模式，MD是常数值，但可针对一些或所有预设操作模式定义MD的不同值。对于所述示范性预设操作模式，在图7的实例中的AMOD及AEOD值是任意但合理的。AMOD、AEOD及MD可使用其它值。
预设参数可包含会聚距离到聚焦距离偏移参数。在图7的实例中，针对除了肖像模式以外的所有预设操作模式将会聚距离设置为等于聚焦距离。将会聚距离设置为等于聚焦距离致使在观看立体摄影图像时主要场景物体看似位于图像平面内。在肖像预设操作模式中，可将会聚距离到聚焦距离偏移设置在(举例来说)聚焦距离的10％处，使得肖像对象可看似稍前于图像平面。
用于至少一些预设操作模式的预设参数可包含不为立体摄影相机系统所独有的参数。在图7的实例中，用于室内及风景预设操作模式的预设参数包含将相机镜头设置为小光圈以提供大聚焦深度。相反地，用于肖像预设操作模式的预设参数可包含将相机镜头设置为大光圈以提供小聚焦深度，使得在肖像对象后面的物体不在焦点上。用于运动预设操作模式的预设参数可包含设置快的快门速度或短的曝光时间以冻结运动对象。
结尾注释
贯穿本描述，所展示的实施例及实例始终应视为示范性的，而不是对所揭示或主张的设备及程序的限制。尽管本文呈现的许多实例涉及方法动作或系统元件的特定组合，但应理解那些动作及那些元件可以其它方式进行组合以实现相同的目标。至于流程图，可采用额外的或较少的步骤，且可组合或进一步精炼如所展示的步骤以实现本文所描述的方法。仅结合一个实施例所论述的动作、元件及特征不希望被拒绝用作其它实施例中的类似角色。
如本文中所使用，“多个”意指两个或两个以上。如本文中所使用，项目“集合”可包含所述项目中的一者或一者以上。如本文中所使用，无论是在书面描述还是权利要求书中，术语“包括”、“包含”、“持有”、“具有”、“含有”、“涉及”等等应被理解为开放式的，即，意指包含但不限于。关于权利要求书，只有连接短语“由...组成”及“基本上由...组成”分别为闭合或半闭合的连接短语。在权利要求书中使用顺序术语(例如“第一”、“第二”、“第三”等)来修饰权利要求元素实质上并不暗示一个权利要求元素对于另一个权利要求元素的任何优先、领先或次序或者执行方法动作的时间次序，而是仅用作用以区别具有某一名字的一个权利要求元素与具有相同名字(但使用顺序术语)的另一元素的标签以区别所述权利要求元素。如本文中所使用，“及/或”意味着所列举的项目是替代方案，但所述替代方案还包含所列举的项目的任何组合。

Claims (29)

1.一种立体摄影相机系统，其包括：
左相机及右相机，其包含相应的镜头
接口，其用于接收从多个预设操作模式中对一个选定操作模式的选择
预设参数存储器，其存储与所述多个操作模式中的每一个相关联的一个或一个以上预设立体参数
两眼间距离机构，其用以至少部分地基于与所述选定操作模式相关联的所述一个或一个以上预设立体参数而设置所述左相机与所述右相机之间的两眼间距离。
2.根据权利要求1所述的立体摄影相机系统，其中
与所述选定操作模式相关联的所述一个或一个以上预设立体参数包含预设两眼间距离参数
所述两眼间距离机构根据所述预设两眼间距离参数设置所述两眼间距离。
3.根据权利要求2所述的立体摄影相机系统，其进一步包括：
会聚角机构，其用以至少部分地基于所述设置的两眼间距离及所述镜头的聚焦距离而设置所述左相机与所述右相机之间的会聚角。
4.根据权利要求3所述的立体摄影相机系统，其中
与所述选定操作模式相关联的所述一个或一个以上预设立体参数包含预设聚焦距离到会聚距离偏移参数
所述会聚角机构基于所述设置的两眼间距离、所述聚焦距离及所述聚焦距离到会聚距离偏移参数而设置所述会聚角。
5.根据权利要求1所述的立体摄影相机系统，其中
与所述选定操作模式相关联的所述一个或一个以上预设立体参数包含假定极限物距与假定最小物距中的至少一个
所述两眼间距离机构根据预定最大视差参数、所述镜头的聚焦距离、所述镜头的焦距以及所述假定极限物距及/或所述假定最小物距设置所述两眼间距离。
6.根据权利要求5所述的立体摄影相机系统，其中与所述选定操作模式相关联的所述一个或一个以上预设立体参数包含所述预定最大视差。
7.根据权利要求5所述的立体摄影相机系统，其中所述预定最大视差为用于所有所述多个操作模式的共同值。
8.根据权利要求5所述的立体摄影相机系统，其进一步包括：
会聚角机构，其用以至少部分地基于所述设置的两眼间距离及所述镜头的所述聚焦距离而设置所述左相机与所述右相机之间的会聚角。
9.根据权利要求8所述的立体摄影相机系统，其中
与所述选定操作模式相关联的所述一个或一个以上预设立体参数包含预设聚焦距离到会聚距离偏移参数
所述会聚角机构基于所述设置的两眼间距离、所述聚焦距离及所述聚焦距离到会聚距离偏移参数而设置所述会聚角。
10.根据权利要求5所述的立体摄影相机系统，其进一步包括：
控制器，其耦合到所述接口、所述预设模式参数存储器及所述两眼间距离机构，所述控制器用以执行包括以下各项的动作：
从所述接口接收指示所述选定模式的数据
从所述预设模式参数存储器中检索与所述选定模式相关联的预设参数
从所述检索的预设参数、所述预定最大视差以及所述镜头的所述聚焦距离及所述焦距计算需要的两眼间距离
将指示所述需要的两眼间距离的数据发送到所述两眼间距离机构。
11.根据权利要求1所述的立体摄影相机系统，其中
所述预设参数存储器进一步存储与所述多个预设操作模式中的至少一些模式相关联的镜头光圈、快门速度、曝光时间及电子闪光参数中的一个或一个以上。
12.一种用于控制立体摄影相机的方法，其包括：
接收从多个预设操作模式中对选定操作模式的选择
从预设参数存储器中检索与所述选定操作模式相关联的一个或一个以上预设立体参数
至少部分地基于所述检索的一个或一个以上预设立体参数而设置左相机与右相机之间的两眼间距离。
13.根据权利要求12所述的用于控制立体摄影相机的方法，其中
与所述选定模式相关联的所述一个或一个以上预设立体参数包含预设两眼间距离参数
设置所述两眼间距离包括根据所述预设两眼间距离参数设置所述两眼间距离。
14.根据权利要求13所述的用于控制立体摄影相机的方法，其中所述左相机及右相机具有相关联的左镜头及右镜头，所述方法进一步包括：
至少部分地基于所述设置的两眼间距离及所述镜头的聚焦距离而设置所述左相机与所述右相机之间的会聚角。
15.根据权利要求14所述的用于控制立体摄影相机的方法，其中
与所述选定模式相关联的所述一个或一个以上预设立体参数包含预设聚焦距离到会聚距离偏移参数
设置会聚角包括基于所述设置的两眼间距离、所述聚焦距离及所述聚焦距离到会聚距离偏移参数而设置所述会聚角。
16.根据权利要求12所述的用于控制立体摄影相机的方法，其中
与所述选定模式相关联的所述一个或一个以上预设立体参数包含假定极限物距及假定最小物距中的一个或两个
设置所述两眼间距离包括根据预定最大视差参数、所述镜头的聚焦距离、所述镜头的焦距以及所述假定极限物距及/或所述假定最小物距设置所述两眼间距离。
17.根据权利要求16所述的用于控制立体摄影相机的方法，其中与所述选定操作模式相关联的所述一个或一个以上预设立体参数包含所述预定最大视差。
18.根据权利要求16所述的用于控制立体摄影相机的方法，其中所述预定最大视差为用于所有所述多个操作模式的共同值。
19.根据权利要求16所述的用于控制立体摄影相机的方法，其进一步包括：
至少部分地基于所述设置的两眼间距离及所述镜头的所述聚焦距离而设置所述左相机与所述右相机之间的会聚角。
20.根据权利要求19所述的用于控制立体摄影相机的方法，其中
与所述选定操作模式相关联的所述一个或一个以上预设立体参数包含预设聚焦距离到会聚距离偏移参数
设置所述会聚角包括基于所述设置的两眼间距离、所述聚焦距离及所述聚焦距离到会聚距离偏移参数而设置所述会聚角。
21.根据权利要求16所述的用于控制立体摄影相机的方法，其中所述设置所述两眼间距离包括根据以下公式设置所述两眼间距离
IOD＝minimum(IODEOD，IODMOD)
其中IOD  ＝所述两眼间距离
IODEOD＝[CD x AEOD x MD x W]/[(AEOD-CD)x FL]
IODMOD＝[CD x AMOD x MD x W]/[(CD-AMOD)x FL]
W＝每一相机内的图像传感器的宽度
FL＝所述镜头的所述焦距
AEOD＝所述假定极限物距
AMOD＝所述假定最小物距
MD＝所述预定最大视差，其作为由所述立体摄影相机录制的场景的宽度的分数
CD＝会聚距离。
22.根据权利要求21所述的用于控制立体摄影相机的方法，其中
与所述选定操作模式相关联的所述一个或一个以上预设立体参数包含预设聚焦距离到会聚距离偏移参数
基于所述镜头的所述聚焦距离FD及所述聚焦距离到会聚距离偏移参数而确定所述会聚距离CD。
23.根据权利要求21所述的用于控制立体摄影相机的方法，其中所述立体摄影相机是立体摄影摄像机
在视频拍摄期间变化所述聚焦距离及所述焦距中的至少一个。
24.根据权利要求23所述的用于控制立体摄影相机的方法，其中在所述视频拍摄期间变化所述两眼间距离。
25.根据权利要求24所述的用于控制立体摄影相机的方法，其中准实时地连续执行所述方法。
26.根据权利要求23所述的用于控制立体摄影相机的方法，其中通过操作者动作设置所述镜头的所述焦距及聚焦距离。
27.根据权利要求23所述的用于控制立体摄影相机的方法，其中
通过操作者动作设置所述镜头的所述焦距
通过自动聚焦子系统设置所述镜头的所述聚焦距离。
28.根据权利要求12所述的用于控制立体摄影相机的方法，其进一步包括针对所述多个预设操作模式中的至少一些模式：
从所述预设参数存储器中检索与所述选定操作模式相关联的镜头光圈参数根据所述镜头光圈参数设置所述镜头的相应光圈。
29.根据权利要求12所述的用于控制立体摄影相机的方法，其进一步包括针对所述多个预设操作模式中的至少一些模式：
从所述预设参数存储器中检索与所述选定操作模式相关联的快门速度参数及/或曝光时间参数
根据所述快门速度参数及/或所述曝光时间参数操作所述相机。
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