CN110121881B - 一种双镜头智能摄像设备及其摄像方法 - Google Patents

Abstract

一种双镜头智能摄像设备及其摄像方法，所述摄像设备包括第一摄像模组、第二摄像模组、快门、第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构及控制器，所述快门与所述第二摄像模组连接，在第一驱动机构的驱动下，第一摄像模组和第二摄像模组同步作水平转动；在第二驱动机构的驱动下，第一摄像模组和第二摄像模组同步绕水平轴旋转；在第三驱动机构的驱动下，第二摄像模组独立作水平移动和/或俯仰转动；所述快门、第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构均在所述控制器的控制下动作。该双镜头智能摄像设备利用广角摄像模组对移动的拍摄目标进行同步和追踪，再利用变焦长焦摄像模组对拍摄目标进行候位拍摄，提高摄像质量。

Description

一种双镜头智能摄像设备及其摄像方法

技术领域

本发明涉及图像采集领域，特别涉及一种双镜头智能摄像设备及其摄像方法。

背景技术

目前市面销售的放大镜类型包括手持式、台式非智能移动的、定焦、固定放大倍率的光学设备。摄像设备通常为单镜头设备，实现图像采集功能。

现有技术至少存在以下缺陷：

a.单镜头对移动物体的捕捉率低或者对图像采集的像素和质量低；

b.面对飞行速度超过一定阈值的物体，难以清晰成像。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种双镜头智能摄像设备及其摄像方法，所述技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种双镜头智能摄像设备，包括：第一摄像模组、第二摄像模组、快门、第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构及控制器，所述快门与所述第二摄像模组连接，

在第一驱动机构的驱动下，所述第一摄像模组和第二摄像模组同步作水平转动；在第二驱动机构的驱动下，所述第一摄像模组和第二摄像模组同步绕水平轴旋转；在第三驱动机构的驱动下，所述第二摄像模组独立作水平移动和/或俯仰转动；所述快门、第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构均在所述控制器的控制下动作。

进一步地，所述第一摄像模组包括第一镜头和第一图像传感器，所述第二摄像模组包括第二镜头和第二图像传感器，所述第一镜头的视角范围大于第二镜头，所述第二镜头的透光率大于第一镜头。

进一步地，所述第一驱动机构为水平360°可旋转的平台，所述第二驱动机构为定轴旋转台，所述第三驱动机构为三维移动装置。

进一步地，所述第二摄像模组还包括用于抖动检测的陀螺仪传感器。

另一方面，本发明提供了一种利用上述的双镜头智能摄像设备进行摄像的方法，包括：

获取目标拍摄物体，使目标拍摄物体在第一摄像模组的第一图像传感器上成像；

获取目标拍摄物体在第一图像传感器上单位时间内移动的距离和方向，以确定物体移动速度；

计算第一驱动机构和第二驱动机构的驱动速度和方向，使得在第一驱动机构和第二驱动机构的驱动下，第一摄像模组追踪所述目标拍摄物体；

根据确定的所述物体移动速度，计算第三驱动机构的驱动速度和方向，使得在第三驱动机构的驱动下，第二摄像模组到达预摄位置；

根据所述预摄位置及物体移动速度，计算启动时间；

停止第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构的驱动，同时开始计时，直至达到所述启动时间，则启动快门。

进一步地，所述启动快门之前还包括：

根据所述物体移动速度，匹配设置快门速度。

进一步地，所述启动快门之前还包括：

根据第一摄像模组的第一镜头的焦距、光学倍率及第一图像传感器的尺寸及目标拍摄物体在第一图像传感器上成像的尺寸，得到物体与第一镜头之间的距离；

根据所述物体与第一镜头之间的距离，设置对焦焦距。

进一步地，第三驱动机构驱动第二摄像模组之前还包括：

检测所述目标拍摄物体是否同时在第一镜头和第二镜头的视场交叉范围内，若否，则触发第三驱动机构驱动第二摄像模组运动，使目标拍摄物体处于第一镜头和第二镜头的视场交叉范围内。

进一步地，所述触发第三驱动机构驱动第二摄像模组运动，使目标拍摄物体处于第一镜头和第二镜头的视场交叉范围内包括：

选定第一镜头视场与第二镜头视场相交的点作为起点；

选定当前目标拍摄物体在第一镜头视场内的点作为终点；

以起点和终点所在的直线作为目标调节后光轴；

根据第二镜头的当前光轴与所述目标调节后光轴，得到待调节角度；

第三驱动机构驱动第二摄像模组向靠近目标调节后光轴的方向转动所述待调节角度。

进一步地，所述启动快门之后还包括：

通过无线或有线通信方式将拍摄到的图像发送至移动终端。

本发明提供的技术方案带来的有益效果如下：

1)双镜头摄像设备相当于光学放大镜，由多级镜片组成，且能够实现变焦放大；

2)通过跟踪马达实现跟踪目标物体，通过CCD、CMOS或其他图像传感器实现电子成像，通过电子图像可以提取图像特征，识别成像物体；

3)体积小巧，方便制成可穿戴、可移动的光学设备；

4)通过将识别镜头移动至预摄位置，等待物体到达预摄位置即启动快门，清晰成像。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的双镜头智能摄像设备的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的利用双镜头智能摄像设备进行摄像的方法流程图；

图3是本发明实施例提供的快门、焦距第一执行顺序的设置方法流程图；

图4是本发明实施例提供的快门、焦距第二执行顺序的设置方法流程图；

图5是本发明实施例提供的第二镜头调整示意图；

图6是本发明实施例提供的第二镜头的调整方法流程图。

其中，附图标记为：1-第一摄像模组，2-第二摄像模组，3-第一驱动机构，4-第二驱动机构，5-陀螺仪传感器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语′第一′、′第二′等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语′包括′和′具有′以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

在本发明的一个实施例中，提供了一种双镜头智能摄像设备，参见图1，包括：第一摄像模组1、第二摄像模组2、快门、第一驱动机构3、第二驱动机构4、第三驱动机构及控制器，所述快门与所述第二摄像模组2连接，即启动快门时，则第二摄像模组2进行拍摄，所述第一摄像模组1包括第一镜头和第一图像传感器，所述第二摄像模组2包括第二镜头和第二图像传感器。

本发明实施例的拍摄思想如下：先利用广角镜头视角宽泛的特点，对移动的目标拍摄物体进行同步和追踪，再利用变焦/长焦镜头的高像素和成像清晰度的特点，对追踪到的物体进行候位拍摄，即根据移动物体的运动方向进行预判，在该方向上提前一定时间到达指定位置，然后等候物体移动到该处则启动快门，综上所述，第一摄像模块1为广角摄像模组，所述第一镜头为广角镜头，第二摄像模组2为变焦长焦摄像模组，所述第二镜头为变焦长焦镜头，在本发明的一个优选实施例中，所述第一图像传感器和第二图像传感器为CCD传感器，但是本发明不将第一图像传感器和第二图像传感器限定为CCD类型，除了CCD，采用其他常用图像传感器，比如CMOS同样可以实现本发明，可选地，所述第一图像传感器与第二图像传感器的尺寸和像素参数一致，但是并不得作为对本发明实施方式的一种限制，作为一个优选的实施例，所述第一镜头的视角范围大于第二镜头，所述第二镜头的透光率大于第一镜头，镜头的透光率为镜头的一种光学特性，在正常情况下，透光率越大，则成像更清晰，在本发明实施例中，凸显的是第一镜头的广角特性，便于利用第一镜头对目标拍摄物体进行捕捉和追踪同步，二第二镜头凸显的是其成像特性，便于利用第二镜头对目标拍摄物体进行清晰成像，并且，第二图像传感器的像素和分辨率越高，所述目标拍摄物体的成像就越清晰。

在第一驱动机构3的驱动下，所述第一摄像模组1和第二摄像模组2同步作水平转动，其中，所述第一驱动机构3如图1所示，为一个水平360°可旋转的平台；在第二驱动机构4的驱动下，所述第一摄像模组1和第二摄像模组2同步绕水平轴旋转，其中，所述第二驱动机构4为定轴旋转台，在所述第二驱动机构4的驱动下，所述第一摄像模组1和第二摄像模组2均绕水平轴作旋转运动，可以分别绕不同的水平轴旋转，在优选的一个实施例中，所述第一摄像模组1和第二摄像模组2绕同一水平轴旋转；在第三驱动机构的驱动下，所述第二摄像模组2独立作水平移动和/或俯仰转动，其中，所述第三驱动机构为三维移动装置，优选地，所述第三驱动机构至少包括两个驱动马达，驱动马达分别在不同的维度上单独驱动所述第二摄像模组2进行转动，比如包括两个马达，其中一个马达驱动第二摄像模组2在二维平面的运动，另一个马达驱动第二摄像模组2定轴滚动，或者，包括三个马达，分别驱动第二摄像模组2在X/Y/Z轴上的移动，本发明对第三驱动机构的具体结构不作限定，只要能够驱动第二摄像模组2在三维空间内的移动，均可以实现本发明的技术方案；所述快门、第一驱动机构3、第二驱动机构4和第三驱动机构均在所述控制器的控制下动作，在本发明的实施例中，所述快门为电子快门，根据控制器发出的信号指令对所述快门进行电子触发。

为了实现摄像防抖，优选地，如图1所示，所述第二摄像模组2还包括用于抖动检测的陀螺仪传感器5，利用陀螺仪传感器产品能够检测出第二摄像模组的运动倾向，补偿手机拍摄时的震动幅度，最终实现防抖，提高拍摄画面质量。

作为另一实施例，在上述实施例的基础上，所述双镜头智能摄像设备还设置有无线通信模块，用于通过无线通信方式将拍摄到的图像发送至移动终端，具体地，所述无线通信模块包括WIFI模块和/或3G模块。

实施例2

在本发明的一个实施例中，提供了一种利用实施例1所述的双镜头智能摄像设备进行摄像的方法，参见图2，所述方法包括以下流程：

S11、获取目标拍摄物体，使目标拍摄物体在第一摄像模组的第一图像传感器上成像。

具体地，当某一物体自主进入第一摄像模组的第一镜头视角范围内，或者，第一摄像模组在转动过程中捕捉到进入镜头的物体，则称为获取到目标拍摄物体。在本发明的实施例中，由于是拍摄移动物体，所以在确定获取到目标拍摄物体之前，还需要对物体是否发生移动进行确认。

S12、获取目标拍摄物体在第一图像传感器上单位时间内移动的距离和方向，以确定物体移动速度。

在S12中确定的物体移动速度是物体的相对速度，而不是绝对速度，若要计算绝对速度，还需要先得到物体距离第一图像传感器的距离，进而可以计算目标拍摄物体的绝对速度。由于此处S12是为了下述步骤而作准备的，而下述的驱动第一摄像模组和第二摄像模组均可以参考物体的相对速度，因此，在S12中可以仅仅获取相对速度，显然，获取绝对速度也可以为第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构提供参考和数据依据。

S13、计算第一驱动机构和第二驱动机构的驱动速度和方向，使得在第一驱动机构和第二驱动机构的驱动下，第一摄像模组追踪所述目标拍摄物体。

具体地，根据上述的物体移动速度，即目标拍摄物体在第一图像传感器上的移动方向和速度，计算第一驱动机构和第二驱动机构的驱动速度和方向，原则上可以与目标拍摄物体在第一图像传感器上的移动方向和速度保持实时一致，实现第一摄像模组对所述目标拍摄物体的同步追踪。

S14、根据确定的所述物体移动速度，计算第三驱动机构的驱动速度和方向，使得在第三驱动机构的驱动下，第二摄像模组到达预摄位置。

具体地，实现同步追踪以后，对目标拍摄物体的飞行轨迹作出预判断，预判断的结果是某一时间后目标拍摄物体所在的位置，确定其为预摄位置，然后第三驱动机构驱动第二摄像模组到达预摄位置。此外，第一驱动机构和第二驱动机构还在驱动第一摄像模组(第二摄像模组)对目标拍摄物体进行追踪同步，因此可以看出，第三驱动机构是在第二摄像模组同步追踪的前提下预先到达预摄位置，即执行S14时，S13继续执行。

S15、根据所述预摄位置及物体移动速度，计算启动时间。

具体地，计算以所述物体移动速度从当前位置至所述预摄位置经历的时间作为快门的启动时间。

并且，本发明对S14与S15的先后执行顺序不作限定，除了上述执行顺序，还可以先确定预摄位置、计算启动时间后再驱动第二摄像模组达到预设位置。

S16、停止第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构的驱动，同时开始计时，若达到所述启动时间，则执行S17。

S17、启动快门。

具体地，在第二摄像模组到达预摄位置后停止三个驱动机构动作，即第一摄像模组和第二摄像模组均保持静止，并计时，在达到所述启动时间的瞬间，启动快门，理想地，在达到启动时间时，目标拍摄物体达到预摄位置，优选地，在执行S14之前，预调用第三驱动机构动作，使驱动第二摄像模组转动直至所述目标拍摄物体位于第二镜头中心，进而在启动快门时，所述目标拍摄物体位于第二摄像模组的第二镜头的中心。

参见图3，所述S17之前还包括：

S1701、根据所述物体移动速度，匹配设置快门速度。

具体地，本发明为智能摄像设备预设有快门设置规则，形成移动速度-快门速度映射表，通过查询所述移动速度-快门速度映射表，则可以匹配相应的快门速度。

S1702、根据第一摄像模组的第一镜头的焦距、光学倍率及第一图像传感器的尺寸及目标拍摄物体在第一图像传感器上成像的尺寸，得到物体与第一镜头之间的距离。

S1703、根据所述物体与第一镜头之间的距离，设置对焦焦距。

具体地，计算物体与第一镜头之间的距离为现有的光学测量技术，在此不再赘述。同样地，本发明为智能摄像设备预设有对焦焦距设置规则，形成距离-对焦映射表，通过查询所述距离-对焦映射表，在得到物体与第一镜头之间的距离后，则可以匹配相应的对焦焦距。

综合S1701-S1703，即在S14至S16的执行期间设置好快门速度和对焦焦距，使得在快门启动时立即以设置好的快门速度和对焦焦距对所述目标拍摄物体进行摄像，以得到效果最佳的图像采集结果。

在本发明中不限定S1701与S1702和S1703的执行次序，即除了图3所示的执行顺序，也可以参照图4的执行次序，在此不再赘述。

为了确保第二摄像模组能够拍摄到目标拍摄物体，第三驱动机构驱动第二摄像模组之前还包括：

检测所述目标拍摄物体是否同时在第一镜头和第二镜头的视场交叉范围内，若否，则触发第三驱动机构驱动第二摄像模组运动，使目标拍摄物体处于第一镜头和第二镜头的视场交叉范围内；若是，则继续执行S14-S17。

如图5所示，若目标拍摄物体没有同时在第一镜头和第二镜头的视场交叉范围内，则按照以下方法对第二镜头进行调整，方法流程如图6所示：

S1401、选定第一镜头视场与第二镜头视场相交的点作为起点；

S1402、选定当前目标拍摄物体在第一镜头视场内的点作为终点；

S1403、以起点和终点所在的直线作为目标调节后光轴；

S1404、根据第二镜头的当前光轴与所述目标调节后光轴，得到待调节角度，即图5中第一光轴与第二光轴之间的夹角；

S1405、第三驱动机构驱动第二摄像模组向靠近目标调节后光轴的方向转动所述待调节角度，即可使转动后的第二摄像模组的第二镜头中包含所述目标拍摄物体。

在本发明的另一个实施例中，所述启动快门之后还包括：

通过无线通信方式将拍摄到的图像发送至移动终端，所述无线通信方式包括WIFI通信方式或者3G、4G或者5G通信方式。本发明对图像发送至移动终端的方式不作限定，此处无线通信方式只是优选的一种方式，也可以通过有线的方式进行通信以传送图像信息。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双镜头智能摄像设备，其特征在于，包括：第一摄像模组(1)、第二摄像模组(2)、快门、第一驱动机构(3)、第二驱动机构(4)、第三驱动机构及控制器，所述快门与所述第二摄像模组(2)连接，

在第一驱动机构(3)的驱动下，所述第一摄像模组(1)和第二摄像模组(2)同步作水平转动；在第二驱动机构(4)的驱动下，所述第一摄像模组(1)和第二摄像模组(2)同步绕水平轴旋转；在第三驱动机构的驱动下，所述第二摄像模组(2)独立作水平移动和/或俯仰转动；所述快门、第一驱动机构(3)、第二驱动机构(4)和第三驱动机构均在所述控制器的控制下动作；

在第一驱动机构和第二驱动机构的驱动下，所述第一摄像模组(1)对移动的目标拍摄物体进行同步追踪，并对目标拍摄物体的运动轨迹作出预判，预判的结果是某一时间后目标拍摄物体所在的位置，确定其为预摄位置，在第二摄像模组同步追踪的前提下利用第三驱动机构驱动第二摄像模组(2)到达预摄位置后，所述第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构同时停止驱动，等候物体移动到所述预摄位置处则启动快门。

2.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述第一摄像模组(1)包括第一镜头和第一图像传感器，所述第二摄像模组(2)包括第二镜头和第二图像传感器，所述第一镜头的视角范围大于第二镜头，所述第二镜头的透光率大于第一镜头。

3.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述第一驱动机构(3)为水平360°可旋转的平台，所述第二驱动机构(4)为定轴旋转台，所述第三驱动机构为三维移动装置。

4.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述第二摄像模组还包括用于抖动检测的陀螺仪传感器(5)。

5.一种利用权利要求1-4中任意一项所述的双镜头智能摄像设备进行摄像的方法，其特征在于，包括：

获取目标拍摄物体，使目标拍摄物体在第一摄像模组的第一图像传感器上成像；

获取目标拍摄物体在第一图像传感器上单位时间内移动的距离和方向，以确定物体移动速度；

计算第一驱动机构和第二驱动机构的驱动速度和方向，使得在第一驱动机构和第二驱动机构的驱动下，第一摄像模组追踪所述目标拍摄物体；

根据确定的所述物体移动速度，计算第三驱动机构的驱动速度和方向，使得在第三驱动机构的驱动下，第二摄像模组到达预摄位置；

根据所述预摄位置及物体移动速度，计算启动时间；

停止第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构的驱动，同时开始计时，直至达到所述启动时间，则启动快门。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述启动快门之前还包括：

根据所述物体移动速度，匹配设置快门速度。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述启动快门之前还包括：

根据第一摄像模组的第一镜头的焦距、光学倍率及第一图像传感器的尺寸及目标拍摄物体在第一图像传感器上成像的尺寸，得到物体与第一镜头之间的距离；

根据所述物体与第一镜头之间的距离，设置对焦焦距。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，第三驱动机构驱动第二摄像模组之前还包括：

检测所述目标拍摄物体是否同时在第一镜头和第二镜头的视场交叉范围内，若否，则触发第三驱动机构驱动第二摄像模组运动，使目标拍摄物体处于第一镜头和第二镜头的视场交叉范围内。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述触发第三驱动机构驱动第二摄像模组运动，使目标拍摄物体处于第一镜头和第二镜头的视场交叉范围内包括：

选定第一镜头视场与第二镜头视场相交的点作为起点；

选定当前目标拍摄物体在第一镜头视场内的点作为终点；

以起点和终点所在的直线作为目标调节后光轴；

根据第二镜头的当前光轴与所述目标调节后光轴，得到待调节角度；

第三驱动机构驱动第二摄像模组向靠近目标调节后光轴的方向转动所述待调节角度。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述启动快门之后还包括：

通过无线或有线通信方式将拍摄到的图像发送至移动终端。

Images