CN103176344B - 人眼仿生的立体摄像装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种人眼仿生的立体摄像装置，包括左、右两个摄像机，每个摄像机包括机体、镜头、快门和感光器，两个机体分别与云台铰接相连，两个机体分别与左臂和右臂固定相连，左臂、右臂与中心臂铰接相连。本发明通过移动中心臂可以使得两台摄像机光轴夹角发生变化，从而使两台摄像机的汇聚点从近距点到远距点变化。避免了拍摄较近场景或者较远场景时的重影现象，提高了视频的拍摄质量。感光器内的感光板呈球冠状，接近人的眼睛视觉区域形状。因此摄像机非关注区域与图像的边缘区域，以相对较低的分辨率呈现给观看者，整个成像情况与人眼实际感知情况基本一致，在立体显示的时候就不会造成观看者长时间观看立体视频产生视觉疲劳等不适感的问题。

Description

人眼仿生的立体摄像装置

技术领域

     本发明涉及一种摄像装置，具体涉及一种仿照人眼的摄像装置。

背景技术

    目前立体摄像装置仅仅是焦距可调，汇聚点不可调与微调。在拍摄场景较远或者较近，场景与摄像机的距离超出汇聚点调节范围时，立体显示的时候会造成双目复视产生重影的问题，影响视频拍摄质量。

另外，在立体摄像机感光器设计方面，无论是CCD还是CMOS的感光器，其形状都是矩形平面，分辨率都为特定的均匀分辨率。当观众观看由这种立体摄像机拍摄的立体视频的时候，会产生两种问题：1. 在显示器的边缘部分会造成观看的不舒适感，这些边缘区域在左右视点中是非融合区域，由于立体摄像机感光器感光单元均匀分布，其分辨率是一定的，在相应的显示器上这些非融合的边缘部分依旧以相同的分辨率呈现给观看者，当观看者关注的焦点聚焦到这些边缘位置时，会极力将左右眼看到这些非融合边缘信息融合成立体信息，势必会造成观看的不舒适感。2. 在拍摄场景中，非边缘区域内，对于非受人关注的区域，其视差与人眼感知视差不匹配，视差过大会产生双目复视的问题，势必会造成观看的不舒适感，长时间观看会引起视觉疲劳甚至是眩晕、恶心等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有摄像装置在拍摄较远或者较近场景的时候出现重影、视频在显示端显示时人眼长时间观看产生不舒适感的问题，提供一种能避免重影现象、提高拍摄质量的人眼仿生的立体摄像装置。

本发明的技术方案是以下述方式实现的：一种人眼仿生的立体摄像装置，包括左、右两个摄像机，每个摄像机包括机体、镜头、快门和感光器，两个机体分别与云台一端铰接相连，两个机体分别与左臂和右臂固定相连，左臂、右臂与中心臂铰接相连。

所述感光器中的感光板呈内凹的球冠状。

所述感光器中感光单元的密度由中心向四周逐渐降低。

所述感光器是CCD感光器或者CMOS感光器。

本发明中，通过移动中心臂可以使得两台摄像机光轴夹角发生变化，从而使两台摄像机的汇聚点从近距点到远距点变化。当拍摄近景时通过推拉中心臂可以将两台摄像机的汇聚点调节至较近处，当拍摄远景时通过推拉中心臂可以将两台摄像机的汇聚点调节至较远处，同时配合调焦来实现某一场景的立体视频的拍摄。避免了拍摄较近场景或者较远场景时的重影现象，提高了视频的拍摄质量。另外，感光器内的感光板呈球冠状，接近人的眼睛视觉区域形状。这样对于摄像机非关注区域与图像的边缘区域，均以相对较低的分辨率呈现给观看者，整个成像情况与人眼实际感知情况基本一致，在立体显示的时候就不会造成观看者长时间观看立体视频产生视觉疲劳等不适感的问题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中感光器的外形示意图。

图3是左摄像机感光器感光单元分布示意图。

图4是右摄像机感光器感光单元分布示意图。

图5是本发明的立体摄像机拍摄图像融合示意图。

图6是CCD感光器的机头示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的人眼仿生的立体摄像装置，包括左、右两个摄像机，每个摄像机包括机体1、镜头2、快门3和感光器4，两个机体1分别与云台7一端铰接相连，两个机体分别与左臂5和右臂6固定相连，左臂5和右臂6与中心臂8铰接相连。

本实施例中，通过推拉中心臂8，使得左臂5和右臂6分别带动左右两个摄像机绕云台7转动，进而调整了两个摄像机的汇聚点。这与人的左右眼看物体的原理相似，人左右眼在看物体的时候汇聚点会有远近变化，而本发明两个摄像机的汇聚点也能随着远近变化，实现了汇聚点从较近视点C经过A点到较远视点B的变化。如图5所示，a区域为左右视点融合区域，此区域左右眼都能看到，成像为立体图像；图中b，c区域为非融合区域，也就是b区域只有左眼能看到，c区域只有右眼能看到，成像为非立体图像。

作为本实施例的进一步改进，所述感光器4中的感光板4-1呈内凹的球冠状，感光器4中感光单元的密度由中心向四周逐渐降低。本发明采用的感光器是CCD感光器，图6显示的是左摄像机中CCD感光器的结构示意图，包括透镜阵列4-1、滤色板4-2和CCD感光阵列4-3，其中CCD感光阵列成球冠状，且透镜阵列的分布是球冠的中心透镜密度大、球冠外延透镜密度小。由摄像机镜头进入的光线通过透镜阵列4-1经过一定程度的会聚后通过滤色板4-2产生RGB三种基色，投射到透镜阵列对应的CCD感光单元上，将光信号转化为电信号进行存储。感光器的感光单元均为球体切片，其与透镜阵列对应分布在内凹球冠状的感光器基板上。假设一矩形CCD感光器尺寸为1/1.8英寸，宽高比为4:3，分辨率为全分辨率1920*1024，则CCD面积为95.53平方毫米，感光单元数目为1920*1024*3（一个像素对应着RGB三个子像素），其感光单元的点密度为1920*1024*3/95.53=61742.28点/平方毫米。可以类比，本发明感光器的高密度分布区域感光单元点密度同样设置为61742.28点/平方毫米。从高密度分布区域向四周扩散，随着与中心距离的增加感光单元的密度以近似线性的比例下降，相比中心高密度分布区域，边缘的低密度分布区域的感光单元密度降低了2/3，感光单元之间间距增大为中心高密度分布区域的3倍以上。这样，对于摄像机非关注区域与图像的边缘区域，可以保证以相对较低的分辨率呈现给观看者，整个成像情况与人眼实际感知情况一致，在立体显示的时候就不会造成观看者长时间观看立体视频产生视觉疲劳等不适感的问题。

从图3和图4可以看到，该立体摄像机感光板非矩形，具体为一内凹的球冠，其上的感光单元为球体切面。图3为左摄像机感光板俯视图，其中感光单元分布在虚线内部，虚线勾勒的区域与人左眼的成像区域相匹配，感光单元非均匀分布在由中心向外扩展的圆环与过中心的若干条直线的交点上，环与环之间的距离由内向外逐渐变大，以保证感光单元密度由中心向外逐渐变小，虚线外侧无感光单元。图4为右摄像机感光板俯视图，其中感光单元分布在虚线内部，虚线勾勒的区域与人右眼的成像区域相匹配，感光单元分布与左摄像机感光器特点相同，虚线外侧无感光单元。

左右摄像机感光器中感光单元密度由中心向四周逐渐降低，在成像的时候，保证了中心焦点处成像最清晰，越向四周扩展图像越模糊。对于边缘区域与非边缘区域内的非受人关注区域以相对较低的分辨率成像，从而降低了人眼对这部分区域的敏感度，在立体显示的时候显著地降低了观看者因各种问题造成的不适感。

本发明中，CCD感光器也可以用CMOS感光器替代。

以上仅作为本发明所述方法的一个具体实施例来说明，也可以推广至与之类似的其他实施例，它们均处于本发明所述方法的范畴。正如本领域技术人员所共知，与所述实施例相类似的所有其它硬件或软件的具体实现均处于本发明所述装置及方法的涵盖范围之内。

Claims (2)

1.一种人眼仿生的立体摄像装置，包括左、右两个摄像机，每个摄像机包括机体（1）、镜头（2）、快门（3）和感光器（4），其特征在于：两个机体（1）分别与云台（7）一端铰接相连，两个机体分别与左臂（5）和右臂（6）固定相连，左臂（5）、右臂（6）与中心臂（8）铰接相连，所述感光器（4）中的感光板（4-1）呈内凹的球冠状，感光器的感光单元为球体切片，感光单元非均匀分布在由中心向外扩展的圆环与过中心的若干条直线的交点上，环与环之间的距离由内向外逐渐变大，以保证感光单元密度由中心向外逐渐变小。

2.根据权利要求1所述的人眼仿生的立体摄像装置，其特征在于：所述感光器（4）是CCD感光器或者CMOS感光器。