CN110830784B - 一种移轴立体摄像机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移轴立体摄像机。一个移轴立体摄像机中左右两个彼此独立、相同和中心线彼此平行设置的镜头组沿着水平方向上，朝向彼此相对的方向上平移L＝T÷(2A)的距离。移轴立体摄像机获得的两个具有不同视角的影像不仅没有梯形畸变，而且实景中一个关注物体的立体深度与关注物体的立体影像会聚点的立体深度之间的关系是线性关系。本发明还公开了一个同屏芯片，解决了眼睛的焦平面与立体影像的像平面分离的问题，一种健康立体播放器，使得立体影像测量过程更智慧、更简单和更准确。本发明可应用于医疗内窥镜、腔镜、工业内窥镜、立体摄像机、立体测量和其他立体影像制作和应用领域。

Description

一种移轴立体摄像机

技术领域

本发明涉及一种双镜头立体摄像机、立体影像线性光学设计、眼睛的焦平面和立体影像的像平面重合技术、立体影像测量技术及立体影像定位追踪技术。

背景技术

两个摄像机通常使用会聚法或平行法拍摄立体影像。会聚法获得的立体影像效果与眼睛观察一个关注物体的方式和效果相同，但是获得的两个影像存在梯形畸变的问题。平行法获得的一个关注物体的方式和效果与眼睛观察一个位于无穷远处的关注物体的方式和效果相同。但是当关注物体距离有限远时，平行法获得的关注物体的立体影像的立体效果与眼睛观察关注物体的效果不同，而且不是一个理想的立体表现方式。

等效会聚法获得的影像不仅与眼睛观察世界的方式一致，而且实景中一个关注物体的立体深度与关注物体的立体影像会聚点的立体深度之间的关系可以通过一组线性数学公式表述。但是对于拥有一个图像传感器的移芯立体摄像机的完全光学成像带来挑战，因为一个图像传感器无法分割平移。

现代的图像传感器技术不断推出超高清影像解析度的图像传感器，超过了立体影像传输和播放标准的要求。拥有一个图像传感器的立体摄像机不仅能够满足立体影像解析度、传输和播放标准，而且解决了立体影像的同步问题。但是，一个图像传感器上获得的立体影像需要通过算法平移后才具有线性特性。

目前，所有立体播放器都是一种基于平面屏幕的显示技术。这种技术的最大问题是眼睛的焦平面与立体影像的像平面是分离的，这是人的眼睛观看立体影像一段时间后感觉疲劳和生理不适的最主要的原因之一。

主流的双目立体影像测量方法是一种基于会聚法的技术，但是会聚法中存在的梯形畸变和三角函数都对立体影像测量结果造成额外的误差。

本发明提出的一种移轴立体摄像机解决了上述不同应用领域中存在的问题，具有操作简单、较低成本、易于推广和普及的特点。

发明内容

本发明的目的是提供一种移轴立体摄像机，首先，解决了实景中一个关注物体的立体深度与关注物体的立体影像会聚点的立体深度之间的关系满足一组线性数学公式的技术问题；第二，解决了眼睛的焦平面与立体影像的像平面分离的技术问题；第三，解决了将一个立体播放器变成为一个健康立体播放器的技术问题；第四，解决了立体影像测量的过程更智慧、更简单和结果更准确的技术问题。

一个移轴立体摄像机是由两个彼此独立、相同和中心线彼此平行设置的镜头组和一个或两个相同的图像传感器CCD或CMOS组成。两个镜头组可以沿着一条位于两个镜头组中心线构成的一个平面上并与两个镜头组中心线相垂直的直线方向上，分别朝向彼此相对的方向上平移L＝T÷(2A)的距离。移轴时，一个或二个图像传感器的位置不变。其中，T是人双眼之间的距离，A是屏幕放大率。

一个移轴立体摄像机中两个镜头组完全相同，包括(不限于)镜头组的焦距、视角、光圈、镜头组中心位置，镜头组中的镜片设计和类型、镜片数量、镜片材料、镜片表面镀膜、镜头模组外壳内表面涂层、光学设计、结构设计及其他参数。

一个移轴立体摄像机中两个镜头组之间的距离因为移轴而发生变化，但是移轴立体摄像机中的一个或二个图像传感器的位置保持不变。一个移轴立体摄像机分为独立视间距和非独立视间距两种设计。独立视间距设计是一个移轴立体摄像机的视间距t的变化过程和移轴过程是两个彼此独立的过程和操作。一个典型的例子是一个移轴立体摄像机的两个镜头组中分别设置有一个光学转向系统，例如一对转向直角棱镜。一对转向直角棱镜将一个镜头组分割成前面的物镜镜头组和后面的成像镜头组两个部分。一对转向直角棱镜中心线位于一个移轴立体摄像机中的两个镜头组中心线构成的一个平面上，前置直角棱镜的直角射出面中心线与后置直角棱镜的直角射入面中心线与两个镜头组中心线垂直。一个镜头组中，物镜镜头组采集的影像进入前置直角棱镜，前置直角棱镜的斜面将影像弯折90°后进入后置直角棱镜，后置直角棱镜斜面将影像再次弯折90°后进入到成像镜头组，成像镜头组将影像投射到图像传感器的成像表面上成像。移轴时，两个镜头组中的后置直角棱镜和成像镜头组同时或分别朝向彼此相对的方向上平移L＝T÷(2A)的距离。两个镜头组中的两个物镜镜头组和前置直角棱镜之间的距离则保持不变。非独立视间距设计是无论是移轴前还是移轴后，一个移轴立体摄像机的两个镜头组中心线之间的距离与移轴立体摄像机的视间距t相等。一个独立视间距设计的移轴立体摄像机获得的立体影像的立体效果具有更多的表现方式和质量。

移轴后，一个移轴立体摄像机的视间距t在3毫米至200毫米之间。

一种移轴立体摄像机输出两种不同的移轴影像格式，一个移轴左右格式和两个独立的移轴影像格式。对于一个设置有一个图像传感器的移轴立体摄像机，左右两个镜头组中心线分别通过一个图像传感器成像表面的左半部中心和右半部中心。移轴时，两个镜头组分别沿着水平方向上朝向彼此相对的方向上平移L＝T÷(2A)＝(T×w)÷(4W)的距离。移轴后，左右两个镜头组采集的左右两个影像分别在一个图像传感器成像表面的左半部和右半部上成像并输出一个移轴左右格式的影像。一个移轴左右格式的影像是由一个左影像和一个右影像按照左右排列的方式被放置在一起，构成一个完整格式的影像。

对于一个设置有两个图像传感器的移轴立体摄像机，左右两个镜头组中心线分别通过左右两个图像传感器成像表面中心。移轴时，左右两个镜头组分别沿着水平方向上朝向彼此相对的方向上平移L＝T÷(2A)＝(T×w)÷(2W)的距离。移轴后，左右两个镜头组采集的左右两个影像分别在左右两个独立的图像传感器成像表面上成像并输出左右两个独立的移轴影像。其中，w是图像传感器有效成像表面的水平长度，W是屏幕有效播放表面的水平长度。

一种移轴左右格式的影像和两个独立的移轴影像与传统的左右格式的影像和两个独立的影像相比具有优势；第一，移轴格式的影像中，实景中一个关注物体的立体深度与关注物体的立体影像会聚点的立体深度之间是一种线性关系；第二，实景中一个关注物体对应着唯一一个没有变形的关注物体的立体影像；第三，一个位于立体摄像机中心轴线上的关注物体成像在图像传感器有效成像表面的中心。

移轴后，两个镜头组获得的两个影像满足要求的影像解析度格式时的最小成像圆是两个镜头组的最小移轴成像圆。一个移轴立体摄像机中两个镜头组的最小移轴成像圆直径相等。对于一个设置有一个图像传感器的移轴立体摄像机，两个镜头组的最小移轴成像圆直径是D_min＝2√[(w/4+L)²+(g/2)²]。对于一个设置有两个图像传感器的移轴立体摄像机，两个镜头组的最小移轴成像圆直径是D_min＝2√[(w/2+L)²+(g/2)²]。其中，g是要求的影像解析度格式的垂直高度。

两个摄像机拍摄立体影像时通常使用两种拍摄方法，会聚法和平行法。使用会聚法拍摄一个关注物体的方式获得的立体影像效果与眼睛观察一个关注物体的方式和效果相同。左右两个摄像机将镜头组中心线会聚在一个位于立体摄像机中心轴线上的关注物体上时，左右两个摄像机采集的左右两个影像分别在左右两个图像传感器有效成像表面的中心成像。但是，获得的左右两个影像存在梯形畸变而无法完美融合。使用平行法拍摄一个关注物体的方式与眼睛观察一个位于无穷远处的一个关注物体的方式相同，获得的影像没有梯形畸变。但是，对于一个位于有限距离处的关注物体，平行法获得的关注物体的立体影像与眼睛观察一个关注物体的方式不同，出屏的立体效果也不是一个理想的立体表现方式。

等效会聚原理是一个由两个彼此独立，相同和中心线彼此平行设置的镜头组组成的立体摄像机中，两个镜头组或两个图像传感器沿着一条位于两个镜头组中心线构成的平面上并与两个镜头组中心线垂直的直线方向上分别进行等量平移，使得两个镜头组采集的一个位于立体摄像机中心轴线上的关注物体的两个影像分别在两个图像传感器有效成像表面中心成像。等效会聚法是一种基于等效会聚原理的一种立体拍摄方法。拍摄前，将一个由两个彼此独立，相同和中心线彼此平行设置的镜头组组成的立体摄像机中两个镜头组或两个图像传感器分别沿着一条位于两个镜头组中心线构成的平面上并与两个镜头组中心线垂直的直线方向上平移L＝T÷(2A)或h＝T÷(2A)的距离。使用等效会聚法获得的一个关注物体的立体影像的立体效果与会聚法获得的一个关注物体的立体影像的立体效果相同，但是两个影像中没有梯形畸变。实际上，等效会聚原理和使用等效会聚法最重要的意义是将实景中一个关注物体的立体深度与关注物体的立体影像会聚点的立体深度之间建立了一种线性关系。物理意义是实景中一个关注点、一条关注直线和一个关注平面对应的一个关注点、一条关注直线和一个关注平面的立体影像是唯一和无变形的。

根据上述[0016]中所述，使用等效会聚法拍摄实景中一个关注物体是实景中关注物体的立体深度与关注物体的立体影像会聚点的立体深度之间成为线性关系的充分必要条件。两种立体摄像机是根据等效会聚原理设计的；第一种是移轴立体摄像机。拍摄前，一个移轴立体摄像机中的两个镜头组沿着一条位于两个镜头组中心线构成的一个平面上并与两个镜头组中心线垂直的一条直线上，分别朝向彼此相对的方向上平移L＝T÷(2A)的距离。平移时，移轴立体摄像机中一个或两个图像传感器的位置保持不变。移轴后，一个移轴立体摄像机将一个位于中心轴线上的一个关注物体成像在两个图像传感器有效成像表面中心。对于一个设置有一个图像传感器的立体摄像机，一个移轴立体摄像机是一个理想的光学设计和解决方案。第二种是移芯立体摄像机。拍摄前，一个移芯立体摄像机中的两个图像传感器沿着一条位于两个镜头组中心线构成的一个平面上并与两个镜头组中心线垂直的方向上，分别朝着彼此相反的方向上平移h＝T÷(2A)的距离。平移时，移芯立体摄像机中两个镜头组的位置保持不变。移芯后，一个移芯立体摄像机将一个位于中心轴线上的一个关注物体成像在两个图像传感器有效成像表面中心。上述两种立体摄像机中，平移公式L＝T÷(2A)和h＝T÷(2A)的形式、坐标系和坐标系原点都是相同的。但是，两种不同的立体摄像机中的t代表的意义却是不同的。移轴立体摄像机中的t是移轴后两个镜头组中心线之间的距离。移芯立体摄像机中的 t是左右两个镜头组中心线之间的距离。移轴与移芯之间的关系是L＝t×h÷(t+2h)。

一种立体影像平移指令是根据等效会聚原理，将一个由两个彼此独立、相同和中心线平行设置的镜头组或摄像机组成的立体摄像机采集的两个影像沿着一条位于两个镜头组或摄像机中心线构成的一个平面上并与两个镜头组或摄像机中心线垂直的直线方向上，分别朝向彼此相对的方向上平移h＝T÷(2A)的距离。平移后，两个影像的立体效果与通过等效会聚法获得的两个影像的立体效果相同。对于一个设置有一个图像传感器的移芯立体摄像机，因为一个图像传感器无法被分割平移，所以一种立体影像平移指令对于拥有一个图像传感器的移芯立体摄像机提供了一个光学替代解决方案。一种立体影像平移指令同样可以应用于移轴立体摄像机和拥有两个图像传感器的移芯立体摄像机。影像平移的方法有多种，下面的一个例子只是其中的一个并从原理上对影像平移进行一个说明。对于一个左右格式的影像；第一步，一个左右格式的影像中的左影像的右边缘与右影像的左边缘相交的一条垂直线作为分割线。左影像中，沿着一条距离分割线为h＝T÷(2A)＝(T×w)÷(4W)的垂直直线上对左影像进行剪切，保留剪切后垂直直线左边的影像。右影像中，沿着一条距离分割线为h＝T÷(2A) ＝(T×w)÷(4W)的垂直直线上对右影像进行剪切，保留剪切后垂直直线右边的影像。第二步，将保留的左影像向右移动h＝T÷(2A)＝(T×w)÷(4W)的距离。将保留的右影像向左移动h ＝T÷(2A)＝(T×w)÷(4W)的距离。左右两个影像被重新拼接成为一个新的左右格式的影像。一个新的左右格式的影像中，左影像的左边缘和右影像的右边缘处分别有两个宽度均为h的垂直影像空白区。对于左右两个独立的影像；第一步，左影像中，沿着一条距离右边缘为h＝T ÷(2A)＝(T×w)÷(2W)的垂直直线上对左影像进行剪切，保留剪切后垂直直线左边的影像。右影像中，沿着一条距离左边缘为h＝T÷(2A)＝(T×w)÷(2W)的垂直直线上对右影像进行剪切，保留剪切后垂直直线右边的影像。这种平移方法造成左影像的左边缘和右影像的右边缘处分别有两个宽度均为h的垂直影像空白区。相较于上述[0017]中所述一种移轴立体摄像机和移芯立体摄像机，一种立体影像平移指令的优势有(不限于)；第一，解决了拥有一个图像传感器的移芯立体摄像机无法平移图像传感器的问题；第二，平移后，立体影像的立体效果与移轴或移芯立体摄像机获得立体影像的立体效果相同；第三，不仅可以应用在移轴和移芯立体摄像机，而且还可以应用在所有由左右两个彼此独立，相同和中心线平行设置的镜头组或摄像机组成的立体摄像机；第四，不仅可以应用于设置有一个图像传感器的立体摄像机，还可以应用于设置有两个图像传感器的立体摄像机；第五，对于经常改变关注物体的拍摄需求，重新设定一个新关注物体的过程简单、易于操作和使用方便；第六，可以随时改变不同关注物体的立体影像会聚点，获得改变整个立体影像原始场景的立体效果和表现方式。但是，这种技术的缺点也很明显；第一，平移后，影像的左右两个外边缘宽度为h处的一个垂直区域的影像被剪切，相当于减小了镜头组视角；第二，造成影像延迟。

一种移轴装置是将一个移轴立体摄像机中两个镜头组沿着一条位于两个镜头组中心线构成的一个平面上并与两个镜头组中心线垂直的直线方向上，分别朝向彼此相对的方向上平移L＝T÷(2A)距离的一种装置。对于一个设置有一个图像传感器的移轴立体摄像机，每个镜头组的平移为L＝(T×w)÷(4W)的距离。对于一个设置有两个图像传感器的移轴立体摄像机，每个镜头组的平移为L＝(T×w)÷(2W)的距离。移轴时，移轴立体摄像机中所有图像传感器的位置保持不变。一个移轴装置有二种不同的移轴设置模式。第一种设置模式是固定式。当终端立体播放器已经确定后，一个移轴立体摄像机在封装前就可以将两个光学镜头组需要的移轴量L预先设定。这种镜头组拥有固定不变的移轴量，所以不需要再设置一个移轴装置，但是这种移轴立体摄像机获得的立体影像需要在确定的立体播放器中播放才能获得最佳的立体效果。如果终端立体播放器发生了变化，可以通过一种立体影像平移指令对移轴L进行额外的补偿，以获得理想的立体效果。第二种设置模式是可调式。一个移轴装置上设置有一个带有原始零点和刻度的移轴微调机构和旋钮。调整微调机构上的旋钮就可以同步地改变两个镜头组之间的距离。当旋钮朝向一个方向旋转时，两个镜头组朝向彼此相对的方向上平移。当旋钮朝向相反方向旋转时，两个镜头组则朝向彼此相反的方向上平移。因为两个镜头组之间的距离的改变都很小，所以镜头移轴装置是一个精密的微调装置。

一个影像处理器是一个设置有一个或二个图像处理芯片ISP、一个或二个无线模块、一个影像同步器、一个触摸屏幕、一个数据存储器和操作系统，还包括一个集成和存储有多条指令，由处理器加载并执行的一个同屏芯片的装置。

一个影像处理器中设置的图像处理芯片的数量与一个移轴立体摄像机中拥有的图像传感器的数量相同。对于设置有一个图像传感器的移轴立体摄像机，一个图像处理芯片对来自一个图像传感器的移轴左右格式中的左右两个影像进行处理、修正和优化。对于设置有两个图像传感器的移轴立体摄像机，两个图像处理芯片分别对来自两个图像传感器的两个独立的移轴影像进行处理、修正和优化。这种修正，处理和优化包括(不限于)；白平衡，增加色彩饱和度，提高锐度、亮度、对比度、降低噪点、影像边缘和细节修复、压缩和其它参数。

一个影像处理器中的一个或二个无线通讯模块分别将经过图像处理芯片处理器修正、处理和优化的影像、图片、语音和文字通过无线方式实时地输出到立体播放器、触模屏幕、远程控制中心、数据库、其它第三方并可以与第三方实时地进行多媒体互动和交流。

一个影像处理器中的一个触摸屏幕提供了一个操作系统的人机互动的操作界面。操作方式有触屏笔、手指、鼠标和键盘。一个触摸屏幕可以是传统触摸屏幕或立体触摸屏幕。一个操作系统通过一个触摸屏幕和操作界面实现人机互动、操作指令对页面和影像进行管理、影像输入、输出、存储、加载并执行一个同屏芯片集成和存储的指令、通过有线或无线方式将经过修正、处理、优化和移轴后的移轴左右格式或两个独立的移轴影像输出到立体播放器、触模屏幕、远程控制中心和数据库、开放接口与其他操作系统和第三方应用软件兼容、下载各种应用和APP的链接、其他第三方并可以与其他第三方实时地进行多媒体互动和交流。

一个影像处理器中的一个同屏芯片是一个集成和存储有一种立体影像平移指令、一种立体影像测量指令、一种立体影像定位追踪指令、一种立体影像同屏指令和一种等效会聚点重设指令的芯片。一个同屏芯片作为一个应用芯片设置在影像处理器中，由处理器加载并执行立体影像的定位、匹配、追踪、测量、等效会聚点重设和同屏的功能。

一个立体影像采集空间坐标系(x’,y’,z’)的原点(0’,0’,0’)位于两个中心线彼此平行设置的摄像机镜头中心连线的中点处。一个立体影像播放空间坐标系(x”,y”,z”)的原点(0”, 0”,0”)位于人的双眼连线的中点处。将一个立体影像采集空间坐标系(x’,y’,z’)和一个立体影像播放空间坐标系(x”,y”,z”)放置在一起，并将两个坐标系的原点(0’,0’,0’)和(0”,0”,0”) 重合在一起成为一个新坐标系(x,y,z)和(0,0,0)。新坐标系中，一个移轴立体摄像机采集实景中一个关注物体的立体深度与关注物体的立体影像会聚点的立体深度之间的关系式为 Z_C＝Z_D×[T÷(A×F×t)]×Z。公式表明，实景中一个关注物体的立体深度Z与关注物体的立体影像会聚点的立体深度Z_C之间的关系是一种线性关系。公式中，Z_D为坐标系原点到平面屏幕的距离，Z为实景中一个关注物体的立体深度，Z_C为关注物体的立体影像会聚点的立体深度。

目前市场中所有的主流立体影像显示技术都是一种基于平面屏幕立体影像会聚原理的技术。左右两个摄像机采集的一个关注物体的左右两个具有不同视角的影像被同时投射到一个平面屏幕上并且左眼和右眼分别只能看到屏幕上的左影像和右影像时，大脑对左右眼睛分别看到的左右两个具有不同视角的影像进行融合，感受到一个立体影像。

实际生活中，观察一个关注物体时眼睛会自动地会聚在关注物体上。大脑对眼睛获得的两个具有不同视角的影像进行融合后感受到的一个立体影像出现在关注物体上。在一个平面屏幕播放系统中，人的左眼和右眼分别聚焦在平面屏幕上的左影像和右影像上，所以平面屏幕是眼睛的焦点平面。Z_D是一个常数。根据实际生活中的经验，眼睛聚焦在一个平面屏幕上的左右两个影像上，经过大脑融合后两个影像的会聚点也应该出现在屏幕上，Z_C＝Z_D。但是上述[0025]中所述的公式Z_C＝Z_D×[T÷(A×F×t)]×Z表明Z_C不等于Z_D，或眼睛的焦点平面与立体影像会聚点的像平面是不重合的。这种现象是造成眼睛在观看立体影像一段时间后感觉疲劳、晕眩和生理上不适的根本原因之一。

一种立体影像同屏指令是根据等效会聚原理，屏幕放大率A与实景中一个关注物体的立体深度Z之间的关系按照公式A＝[T÷(F×t)]×Z变化时，一个由两个彼此独立、相同和中心线彼此平行设置的镜头组或摄像机组成立体摄像机采集的实景中一个关注物体的立体影像的会聚点始终保持在屏幕上。上述[0025]中所述的公式Z_C＝Z_D×[T÷(A×F×t)] ×Z表明，人眼睛的焦点平面和立体影像的像平面重合的充分必要条件是[T÷(A×F×t)] ×Z＝1或A＝[T÷(F×t)]×Z＝k×Z，其中，k＝T÷(F×t)是一个常数。实景中一个关注物体的立体深度坐标Z发生一个变化ΔZ时，ΔA＝k×ΔZ。根据定义，A＝W/w，ΔA＝W/Δw，Δw＝W÷(k×ΔZ)。公式中，参数W是一个常数，参数w则被看做是一个变量。当实景中一个关注物体与摄像机之间的距离Z发生变化时，w将同步地发生等效变化。这种改变的等效结果就是播放屏幕中立体影像被放大或缩小，相当于一个可变焦镜头的变焦过程。当实景中一个关注物体距离摄像机变得愈远时，ΔZ>0，则ΔA>0，Δw<0，相当于立体摄像机的焦距变大，视角变小，图像传感器上的成像变小，所以屏幕中的影像变得愈来愈小。视觉效果看起来，相当于实景中一个关注物体的立体影像在屏幕中变得变得愈来愈远。同理，当实景中一个关注物体距离摄像机愈近时，ΔZ<0，则ΔA<0，Δw>0，相当于立体摄像机的焦距变小，视角变大，图像传感器上的成像变大，所以屏幕中的影像变得愈来愈大。视觉效果看起来，相当于实景中一个关注物体的立体影像在屏幕中变得变得愈来愈近。屏幕中影像的变化方式，过程和透视效果与人的眼睛对实景中一个关注物体的观察方式、经验和透视效果是一致的。上述说明是为了满足同屏条件，对影像放大率A的变化的一种定性说明。具体和明确的ΔA的定量结果需要引入两个影像的视差的概念，详细的推导将在下面说明中导出。屏幕垂直放大率是B＝V/v，其中，V是屏幕有效播放表面垂直高度，v是图像传感器有效成像表面垂直高度。当实景中一个关注物体的立体深度变化ΔZ后，屏幕中的立体影像也将被放大或缩小，而且屏幕的水平和垂直两个方向上的放大变化率相等，ΔB＝ΔA。

对于一个移轴立体摄像机，屏幕放大率A可以被用来确定或改变一个移轴立体摄像机的等效会聚点M的空间坐标(0,0,Z_conv)，其中，Z_conv＝(F×t)÷(2L)＝(A×F×t)÷T＝C×A，其中，C＝(F×t)÷T＝1/k是一个常数。因为L＝T÷(2A)，所以，改变A或L都可以获得同样的结果。当一个移轴立体摄像机的等效会聚的点M被设定在一个关注物体上时，关注物体的空间坐标是(0,0,Z＝Z_conv)。关注物体的左右两个影像被投射到屏幕上时，左右两个影像在平面屏幕上的影像是重合的，大脑中感受到关注物体的立体影像出现在屏幕上，这时关注物体的左右两个影像的视差为零。当一个立体摄像机的等效会聚点M被设定在一个关注物体的后方时，关注物体的空间坐标是(0,0,Z>Z_conv)。关注物体的左右两个影像被投射到屏幕上时，大脑中感受到关注物体的立体影像出现在屏幕的后面，这时，左右两个影像的视差为正。当一个立体摄像机的等效会聚点M被设定在一个关注物体和立体摄像机之间时，关注物体的空间坐标是(0,0,Z<Z_conv)。关注物体的左右两个影像被投射到屏幕上时，大脑中感受到与关注物体的立体影像出现在屏幕和观众之间，这时，关注物体的左右两个影像的视差为负。

所述的平移公式L＝T÷(2A)表明，L与t无关。对于一个独立视间距设计的移轴立体摄像机，两个镜头组中的后置直角棱镜和成像镜头组之间的距离t可以根据上述[0029]中所述的公式Z_conv＝(A×F×t)÷T确定。

一个关注物体与对应的立体影像的立体深度放大率为η＝(Z_c2－Z_c1)÷(Z₂－Z₁)＝(Z_D×T)÷(A×F×t)＝(Z_D/Z_conv)。公式表明，立体深度放大率η与眼睛到屏幕之间的距离成正比。

根据高斯定律和摄像机镜头的横向放大率的定义：

m＝x′/x＝y′/y＝s′/s

其中，s′＝F×(1－m)为像距，s＝F×(1/m－1)为物距。一个关注物体的立体影像在屏幕中的横向放大率都是m×A(x和y方向)。

根据摄像机镜头的纵向放大率定义：

上式中，s1和s2分别为实景中一个关注物体沿着纵向的前后两个端面的深度坐标，m₁和m₂分别为镜头在实景中一个关注物体的前后两个端面处的横向放大率。在一个线性空间中，根据影像放大率的定义，横向放大率与关注物体的位置无关，或m＝m₁＝m₂。上式同时表明；摄像机镜头的纵向放大率

与屏幕放大率A无关，因为公式中使用m×A代替m。

让：

得到Z_D×[T÷(A×F×t)]＝(Z_D/Z_conv)＝m²

公式η＝(Z_D/Z_conv＝m²或Z_D＝m²×Z_conv。公式表面，当人的眼睛与立体屏幕的距离Z_D＝m²×Z_conv时，人的眼睛感受到一个关注物体的立体影像是一个被放大了m×A 倍(x和y方向)和m²倍(z方向)没有变形的立体影像。

一种立体影像测量指令是根据两个彼此独立，相同和中心线彼此平行设置的摄像机与一个关注物体之间构成的几何关系和等效会聚原理，建立一个关注物体上一个关注点的左右两个影像的视差与实景中该关注点空间坐标之间的关系；建立一个关注物体表面影像的面积与实景中该关注物体表面实际面积之间的关系。一种立体影像测量指令能够精确地确定一个关注点的空间座标(x,y,z)取决于是否能够精确地定位该关注点的左右两个影像分别在一个左右格式的影像截图或左右两个独立的影像截图中的左影像截图和右影像截图中的横坐标X_L和X_R。一个关注点的左右两个影像在一个左右格式的影像截图或左右两个独立的影像截图中的左影像截图和右影像截图中都位于同一个水平线上或Y_L＝Y_R，其中，Y_L和Y_R分别是关注点在左影像截图和右影像截图中的纵坐标。一个立体摄像机中左右两个摄像机采集的左右两个影像沿着水平方向上存在着视差，垂直方向上没有视差。一个关注点的左右两个影像的水平视差为P＝(X_R－X_L)，垂直视差为零V＝(Y_R－Y_L)＝0。一个左右格式的影像截图或左右两个独立的影像截图中的左影像截图和右影像截图中的左右两个坐标系原点分别位于左影像截图和右影像截图的中心。坐标符号规定为；X_L和X_R分别位于左右两个坐标系中心垂直轴线的右半部时为正，分别位于左右两个坐标系中心垂直轴线的左半部时为负，分别位于左右两个坐标系中心上时为零。

对于一个移轴左右格式和传统的左右格式的影像，实景中一个关注点的左右两个影像在一个左右格式的影像截图中的视差为P＝(X_R－X_L)，关注点的空间座标是；

x＝t×(X_L+T/2)÷[T－(X_R－X_L)]－t/2

y＝Y_L÷(m×A)＝Y_R÷(m×A)

z＝(A×F×t)÷[T－(X_R－X_L)]

对于左右两个独立的移轴影像和传统的左右两个影像，实景中一个关注点的左右两个影像在左右两个独立的影像截图中的视差为P＝(X_R－X_L)，关注点的空间座标是；

x＝t×(X_L+T/2)÷[T－(X_R－X_L)]－t/2

y＝Y_L÷(m×A)＝Y_R÷(m×A)

z＝(A×F×t)÷[T－(X_R－X_L)]

下面的一种立体影像测量指令的测量过程和方法说明中仅以一个关注点的左右两个影像在一个左右格式的影像截图中的定位和测量过程及方法为例。对于一个关注点的左右两个影像在左右两个独立的影像截图中的定位和测量过程及方法与在一个左右格式的影像截图中的定位和测量过程及方法完全相同。

一种立体影像测量指令根据一个关注物体上的一个关注点的左右两个影像确定关注点的空间坐标(x,y,z)的过程是；第一步，获得一个包括关注点的左右两个影像的一个左右格式的影像截图；第二步，使用触屏笔点击并确定屏幕上关注点的左影像在左影像截图中的横坐标X_L；第三步，当关注点的左影像在左影像截图中的位置位于一个具有几何特征的参照物影像上时，例如，一条非水平直线，一条曲线，物体表面上的几何突变处或具有几何特征处，关注点的右影像在右影像截图中的横坐标X_R位于一条通过X_L并横跨左右两个影像截图的水平直线上，与关注点的左影像在左影像截图中具有相同几何特征的参照物影像的交点处。使用触屏笔点击并确定关注点的右影像在右影像截图中的横坐标X_R。一个关注点的左右两个影像在一个左右格式影像截图中的横坐标X_L和X_R被定位后，关注点的两个影像的视差为P＝ (X_R－X_L)和空间坐标(x,y,z)就被确定了。

一种立体影像测量过程从下面的两个步骤开始。第一步，从影像中获得一个包括了关注物体表面上的一个或多个关注点，关注表面，关注体积，表面裂纹或受损表面凹凸部分的左右格式的影像截图；第二步，菜单中选择本次测量的目地(不限于)，点－摄像机、点－点、点－直线、点－平面、表面面积、体积、表面裂纹、表面裂纹面积、表面裂纹横截面、表面受损参数、表面受损面积、表面受损横截面和最大深度。

一个关注点a到摄像机镜头的距离的测量过程和方法：第一步，从影像中获得一个左右格式的影像截图；第二步，菜单中选择“点－摄像机”；第三步，使用触屏笔点击并确定关注点a的左影像在左影像截图中的横坐标X_La，屏幕上将自动出现一条通过X_La坐标处并横跨左右两个影像截图的水平线；第四步，使用触屏笔在右影像截图的水平线上点击并确定关注点a的右影像在右影像截图中的横坐标X_Ra。一个关注点a到摄像机的距离为；

D_c＝√[x_a ²+y_a ²+(z_a－c)²]

其中，c为摄像机中心到物镜外表面中心的距离。

两个关注点a和b的距离的测量过程和方法：第一步，从影像中获得一个左右格式的影像截图；第二步，菜单中选择“点－点”；第三步，分别确定两个关注点a和b的左右两个影像在左右两个影像截图中的横坐标X_La，X_Ra，X_Lb和X_Rb。两个关注点a和b之间的距离为；

D_ab＝√[(x_b－x_a)²+(y_b－y_a)²+(z_b－z_a)²]

一个关注点a到一条空间直线的距离的测量过程和方法：第一步，从影像中获得一个左右格式的影像截图；第二步，菜单中选择“点－线”；第三步，分别确定关注点a的左右两个影像在左右两个影像截图中的横坐标X_La和X_Ra；第四步，分别确定空间中一条直线上的两个特征点b和c的左右两个影像在左右两个影像截图中的横坐标X_Lb，X_Rb，X_Lc和X_Rc。一个关注点a到一条经过了两个特征点b和点c的直线的距离为；

D_a-bc＝√{[x_a－λ(x_c－x_b)－x_b]²+[y_a－λ(y_c－y_b)－y_b]²+[z_a－λ(z_c－z_b)－ z_b)]²}

其中，λ＝[(x_b－x_a)×(x_c－x_b)+(y_b－y_a)×(y_c－y_b)+(z_b－z_a)×(z_c－z_b)]÷[(x_c－x_b)²+(y_c－y_b)²+(z_c－z_b)²]

一个关注点a到一个空间平面的距离的测量过程和方法：第一步，从影像中获得一个左右格式的影像截图；第二步，菜单中选择“点－平面”；第三步，分别确定关注点a 的左右两个影像在左右两个影像截图中的横坐标X_La和X_Ra；第四步，分别确定位于一个空间平面上但不在一条直线上的三个特征点b，c和d的左右两个影像在左右两个影像截图中的横坐标X_Lb，X_Rb，X_Lc，X_Rc，X_Ld和X_Rd。一个关注点a到一个包括了不在一条直线上的三个特征点b，c和d的平面的距离为；

D_a-(bcd)＝[IA_xa+B_ya+C_za+DI]÷√(A²+B²+C²)

其中，A，B，C由下面的行列式中获得，D＝－(A_xb+B_yb+C_zb)

在触模屏幕上移动触屏笔，手指或鼠标从一个像素点到下一个相邻像素点的三种不同路径分别是沿着水平方向，垂直方向和一个以水平和垂直像素为直角边的三角形斜边方向。触模屏幕上的一条曲线可以近似地看做是由一条众多个彼此相邻的像素之间的水平直线，垂直直线和相邻的两个像素之间的水平和垂直线为直角边的三角形斜边拼接而成的拼接曲线。触模屏幕的分辨率PPI越大，一条曲线的实际长度与一条拼接曲线的长度就越接近。同样，一条闭环曲线中包围的面积与一条闭环拼接曲线包围的所有像素单元面积的总和就越接近。两个相邻像素之间的水平距离为a，垂直距离为b，一个闭环拼接曲线包围的所有像素面积的总合为Ω＝∑(a×b)+∑(a×b)÷2。关注物体的实际表面面积为Q＝Ω÷(m²×A×B)。

一个关注表面面积的测量过程和方法：第一步，从影像中获得一个左右格式的影像截图；第二步，菜单中选择“面积”，系统将自动地保留其中的一个影像截图并放大至全屏幕；第三步，使用触屏笔在屏幕中沿着关注表面的影像边缘画出一个闭环拼接曲线，闭环拼接曲线包围的影像面积是关注表面影像的面积。关注表面面积是关注表面影像的面积除以(m²×A×B)。

上述[0042]中所述的关注表面面积只是关注表面的实际面积在一个与立体摄像机中心线(Z轴)垂直的平面上投影的面积。第四步，回到左右格式的影像截图中，当关注物体表面是一个平面或曲率半径与表面长度相比大很多的一个曲面时，跟据上述[0040]中所述的方法，分别确定平面表面上三个不在同一条直线上的特征点b，c和d的左右两个影像在左右两个影像截图中的横坐标X_Lb，X_Rb，X_Lc，X_Rc，X_Ld和X_Rd。一个关注表面的实际面积等于上述[0042]中所述的方法获得的关注表面面积除以关注物体表面的法向矢量N与立体摄像机中心线(Z轴)之间夹角的余弦。

一个关注平板体积的测量过程和方法：第一步，从影像中获得一个左右格式的影像截图；第二步，菜单中选择体积；第三步，根据上述所述[0043]中所述的方法获得关注平板表面的实际面积；第四步，当关注平板是一个曲率半径与表长度相比大很多的一个曲面时，分别确定关注平板上两个具有典型厚度的特征点a和b的左右两个影像在左右两个影像截图中的横坐标X_La，X_Ra，X_Lb和X_Rb。一个关注平板的厚度等于两个特征点a和点b之间的距离乘以矢量ab与关注平板表面的法向矢量N之间夹角的余弦。一个关注平板的实际体积等于上述第三步中获得的关注平板表面的实际面积乘以上述第四步中获得的平板的厚度。

一个物体表面裂纹横截面的测量过程和方法：第一步，调整立体摄像机中心线的位置和方向与裂纹的纵向方向一致并与物体表面平行，当触模屏幕中看到一个具有典型特征和感兴趣的裂纹横截面开口时采集一个左右格式的影像截图；第二步，使用触屏笔分别确定关注物体表面与裂纹横截面开口的左右两个边缘处的两个交点a和b的左右两个影像在左右两个影像截图中的横坐标X_La，X_Ra，X_Lb和X_Rb；第三步，菜单中选择“裂纹横截面”，系统将自动地保留其中的一个影像截图并放大至全屏幕。使用触屏笔在裂纹横截面开口的左右两个边缘上分别确定多个具有拐点，转折点和峰值点的特征点的横坐标X_L1，X_L2，X_L3，……和X_R1，X_R2，X_R3，……。裂纹开口左边缘上的特征点X_L#和裂纹开口右边缘上的特征点X_R#之间没有任何关系。每一个特征点X_L#和X_R#的横坐标与上述的两个交点a和b在同一个裂纹横截面上，所有裂纹横截面的左右两个开口边缘上的特征点的视差与点a和点b的视差相同，或点a和点b的会聚深度坐标Zc与裂纹横截面的左右两个裂纹开口边缘上所有特征点的立体影像深度坐标Zc是相同的。裂纹横截面的开口左边缘是由点a为起点的依次连接着裂纹横截面开口左边缘上所有彼此相邻特征点X_L#的直线组成。裂纹横截面的开口右边缘是由点b为起点的依次连接着裂纹横截面开口右边缘上所有彼此相邻特征点X_R#的直线组成。裂纹横截面的左右两个边缘形成一个“V”字状的横截面开口。选择的特征点愈多，裂纹横截面的边缘与实际裂纹横截面的边缘愈接近。点a与裂纹横截面开口左边缘上每一个特征点X_L#之间的垂直距离Y_L#和点b与裂纹横截面开口右边缘上每一个特征点X_R#之间的垂直距离Y_R#，点a与点b之间的距离或裂纹横截面宽度都列在横截面图上。

一个物体表面凹凸部分横截面和最大深度的测量过程和方法：这里仅以物体表面受损或腐蚀造成的凹陷为例进行说明。第一步，调整立体摄像机中心线的位置和方向与物体表面平行，当屏幕中看到了物体表面凹陷中具有典型特征和感兴趣的部分时采集一个左右格式的影像截图，保留其中的一个影像截图并放大至全屏幕；第二步，分别确定物体表面与受损横截面边缘相交的两个交点a和b的左右两个影像在左右两个影像截图中的横坐标X_La，X_Ra， X_Lb和X_Rb；第三步，菜单中选择“受损横截面”，并在菜单的下一层指令中输入受损表面的曲率半径+R，(凸曲面)或－R(凹曲面)。屏幕上将出现一个通过点a和点b的一条曲率半径为 R的曲线。如果受损表面的曲率半径无法获得，使用触屏笔在两个交点a和b之间画出一条拼接曲线。拼接曲线与点a的左边表面曲线和点b的右边表面曲线平滑地链接在一起。第四步，使用触屏笔在两个交点a和b之间沿着横截图中受损部分边缘画出一条拼接曲线。受损横截面的闭环拼接曲线是由一条包括了点a和点b之间的一条曲率为R的曲线和一条拼接曲线组成。第五步，回到左右两个影像截图中，在拼接曲线上点击并确定受损截面最低点C的横坐标X_Lc和X_Rc。一个物体表面受损横截面的面积，点a和点b之间的距离及分别距离横截面最低点c的垂直距离Yc都列在横截面图上。

实际测量过程中，当遇到测量目的和要求与上述基本测量方法不同的情况时、需要根据不同的情况提出不同的和合理的测量方法和解决方案。新的测量方法和解决方案可以是上述基本测量方法的组合或其它新的方法。

一种立体影像定位追踪指令是根据等效会聚原理，一个由两个彼此独立、相同和中心线彼此平行设置的镜头组或摄像机采集的一个关注点或一条关注直线的左右两个影像中的左影像或右影像在一个左右格式的影像截图或左右两个独立的影像截图中的左影像截图或右影像截图中的位置被定位后，定位和追踪该关注点或关注直线的右影像或左影像在同一个左右格式影像截图或左右两个独立的影像截图中的右影像截图或左影像截图中的位置。一种立体影像定位追踪指令包括了影像定位、影像匹配和影像追踪三个不同的过程。首先，定位过程是使用一个矩形方框将一个关注点或一条关注包围在其中，矩形方框的四个周边分别与左右两个影像截图中的两个坐标轴相互平行，矩形方框的中心是矩形方框的同名点。定位过程就是确定矩形方框的同名点分别在左右两个影像截图中的位置。包围一个关注点的矩形方框是一个正方形方框，关注点也是正方形方框的同名点。包围一条关注直线的矩形方框是一个长方形方框。长方形方框的中心是关注直线的中点或同名点，而且长方形方框的一个对角线是关注直线。第二，匹配过程是一种主要以特征匹配结合一种简化的灰度匹配的指令，对仅限于一个有限的矩形方框中的影像进行特征和灰度搜索、对比、比较和匹配的过程。匹配的内容包括左右两个影像分别与参照物、角点、边缘点、边缘线和其他几何特征处之间的关系，矩形方框中的颜色特征、表面纹路、颜色和纹路变化模式和规律。第三，追踪过程是当一个关注点或一条关注直线的左右两个影像被定位后，关注点或关注直线的影像移动到一个新的位置时，自动追踪已经被定位和被矩形方框包围的关注点或关注直线的左右两个影像分别在左右两个影像截图中任意时刻矩形方框的同名点的新位置、坐标、视差和与立体摄像机之间的距离。一个关注点或一条关注直线的影像移动的原因可以是关注点或关注直线的位置发生了变化及立体摄像机的位置或角度发生了变化。

一个关注点或一条关注直线的影像定位过程：第一步，对于一个关注点a，使用触屏笔在关注点a的左影像处点击屏幕。一个正方形方框将关注点a包围在其中，正方形方框的中心是关注点a的左影像，或同名点，坐标为(X_La，Y_La)。对于一条关注直线bc，使用触屏笔从直线bc的左影像的一个端点b沿着屏幕滑到直线bc的左影像的另一个端点c。一个矩形方框将关注直线的左影像包围在其中，矩形方框的中心是关注直线bc的左影像的中点或同名点。关注直线bc的左影像是矩形方框的一条对角线。关注直线bc的左影像的两个端点b和点c 的坐标分别是(X_Lb，Y_Lb)和(X_LC，Y_LC)。第二步，匹配过程开始在右影像截图中搜索和定位与左影像在左影像截图中同名点的相同特征。同名点在左右两个截图中具有下面的几个特征；第一个特征是一个关注点或一条关注直线的左影像在左影像截图中的参照物上、角点、边缘点、边缘线和其他几何特征处，右影像截图中的同名点也位于相同的几何特征的参照物上、角点、边缘点、边缘线和相同的几何特征处；第二个特征是一个关注点和一条关注直线的同名点在左右两个影像截图中的位置都位于一条横跨左右两个影像截图的水平线上；第三个特征是一条关注直线的两个端点b和点c的的纵坐标相等，Y_Lb＝Y_LC；第四个特征是包围了一个关注点或一条关注直线的矩形方框中的颜色、表面纹路、颜色和纹路变化的模式和规律具有一致性；第五个特征是图形和特征匹配，搜索、对比和比较过程仅限于一个有限的矩形方框中进行。匹配完成后，确定关注点和关注直线的右影像在右影像截图中的同名点的坐标分别是(X_Ra，Y_Ra)、(X_Rb，Y_Rb)和(X_RC，Y_RC)，同名点对应的视差分别是，(X_Ra－X_La)，(X_Rbc－X_Lbc)。

上述[0028]中所述的眼睛的焦点平面和立体影像的像平面重合的充分必要条件是A＝[T÷(F×t)]×Z＝k×Z，并对同屏原理的视觉效果做了一个定性的说明。根据上述[0032]中所述的如何获得一个关注点的两个影像的视差及过程，这里对同屏原理做一个定量的计算，获得屏幕放大率需要变化的量化结果。当实景中一个关注物体的立体深度Z变化时，一种立体影像定位追踪指令将自动地追踪关注物体位置的变化，并将同名点的视差的变化带入公式(1)中得到；ΔZ＝(A×F×t)÷{[T－(X_R2－X_L2)]^-1－[T－(X_R1－X_L1)]^-1}。将公式(1)的ΔZ结果代入公式(2)中得到；ΔA＝[T÷(F×t)]×ΔZ＝[T÷(F×t)]×ΔZ＝(A×T)× {[T－(X_R2－X_L2)]^-1－[T－(X_R1－X_L1)]^-1}。公式(1)中，屏幕放大率A(＝W/w)是一个常数。公式(2)中，屏幕放大率A来自于公式(1)与ΔA无关。根据同屏原理对立体播放屏幕中的立体影像的放大和缩小不会对实景中的一个关注点的位置有任何的影响。这就是上述[0028]中所述的等效变化、等效过程和等效结果中“等效”的意义。一种立体影像同屏指令使屏幕中播放的影像按照公式获得的ΔA与实景中一个关注物体的立体深度Z同步地变化。这时，关注物体的左右两个影像会聚点就会直接落实在屏幕上，眼睛的焦点平面的位置与立体影像的像平面的位置就重合在一起了。一个关注物体与立体摄像机之间的距离可以通过外设一个激光或红外测距器进行实时测量，或通过内置在影像处理器中的一个同屏芯片进行测量。一个同屏芯片与外设装置相比，具有更快速、更高效率、更小延迟、操作更方便、体积更小、成本更低和更人性化的优势。

一种等效会聚点重设指令是在立体影像播放过程中通过屏幕中的一个物体的立体影像设定该物体为一个新关注物体后，通过新关注物体的立体影像将立体摄像机的等效会聚点重新设置在新关注物体上。根据上述[0029]中所述的公式Z_conv＝(A×F×t)÷T，改变屏幕放大率A就可以改变一个关注物体等效会聚点M的位置Z_conv。实际上，一种等效会聚点重设指令结合其他指令共同完美地解决了目前存在的三种应用需求和问题。第一个应用是立体播放器能够成为一个健康立体播放器；第二个应用是观众可以与一个立体播放器中正在播放的内容进行互动；第三个应用是在拍摄中，立体摄像机镜头拍摄的主体从一个关注物体转移到另一个新关注物体时，一个移芯立体摄像机的等效会聚点需要从原先设定的关注物体转移到新关注物体。

一个健康立体播放器的定义是一个立体播放器中播放的立体影像中的关注物体的立体影像会聚点出现在屏幕上的一个立体播放器。首先，在一个立体播放器中设置一个同屏芯片，大部分的立体播放器就可以变成为健康立体播放器。其次，在一个立体播放器中设置一个同屏芯片后，观众就能够与立体播放器中正在播放的内容进行一种全新的介入式互动、感受和参与其中的效果。首先，屏幕中出现的多个被方框包围的不同角色或关注物体的影像，观众使用遥控器确定其中的一个最感兴趣的一个新关注物体或新角色。实际上，观众在屏幕中确定的新关注物体的影像是新关注物体的左右两个影像会聚后的一个立体影像。其次，一个同屏芯片将从输入的一个左右格式的影像或左右两个独立的影像中获得一个影像截图，并根据上述[0048]和[0049]中所述的过程和方法，分别确定左右两个影像截图中包围左右两个新关注物体影像的方框的同名点的坐标，从而获得左右两个同名点的视差P＝(X_R－X_L)并带入公式Z＝(A×F×t)÷[T－(X_R－X_L)]和公式Z_C＝Z_D×[T÷(A×F×t)]×(A×F×t) ÷[T－(X_R－X_L)]＝(Z_D×T)÷[T－(X_R－X_L)]中，获得Z_C。让获得的Z_C＝Z_conv＝(A×F ×t)÷T，确定了新关注物体的等效会聚点M的位置或立体深度Z_conv和需要移芯的距离h＝(F ×t)÷(2Z_conv)。总结上述过程；首先，设置在一个立体播放器中的一个同屏芯片从输入的立体影像中获取一个左右格式或左右两个独立的影像截图，对一个刚确定的新关注物体的左右两个影像进行定位、匹配和追踪，并获得新关注物体的立体影像会聚点的立体深度Z_C，让Z_C＝Z_conv；第二步，对关注物体的移芯量进行修正h。如果播放中的内容来自于一个根据等效会聚原理设计的立体摄像机，移芯量h代表的是对一个重新设定的新关注物体的移芯量的修正。如果内容来自于一个使用平行法拍摄的立体摄像机，移芯量h代表的是将立体摄像机改变成为一个满足等效会聚原理的立体摄像机。如果内容来自于一个使用会聚法拍摄的立体摄像机，眼睛的焦点平面与立体影像的像平面仍然无法完美重合。第三步，一个同屏芯片通过上面所述的过程和方法对新关注物体的左右两个影像进行定位、匹配和追踪，包括同名点位置、坐标、视差和与立体摄像机之间的距离，实时地改变屏幕放大率并确保新关注物体的立体影像的会聚点落实在立体播放器屏幕上。

上述所述的基本测量方法在使用中显得不方便、缺少效率和不容易准确地确定一个关注点的右影像在右影像截图中的位置。一个同屏芯片将上述基本测量过程简化到一步或两步就可以精确定位一个关注点的右影像在右影像截图中的位置，使得立体影像的实时测量过程变得更简单、更高效率、更人性化和精确。同时，菜单中增加了直线/直径/高度、图形配型、体积。

一个同屏芯片的测量过程和方法是；首先，手动方式确定一个关注点的左影像在一个左右格式的影像截图中的左影像截图中的横坐标X_L。一个同屏芯片将对关注点的左右两个影像围绕着同名点处的相同特征进行匹配，获得同名点在右影像截图中的横坐标X_R，计算出关注点的视差P＝(X_R－X_L)和测量结果。

一个关注点a到摄像机镜头距离的测量过程和方法：第一步，从影像中获得一个左右格式的影像截图，保留其中的一个影像截图并放大至全屏幕；第二步，菜单中选择“点－摄像机”；第三步，使用触屏笔点击并确定点a的位置。一个同屏芯片将计算出一个关注点 a到两个摄像机物镜外表面上中点连线的中点的距离为；

D_c＝√[x_a ²+y_a ²+(z_a－c)²]

两个关注点a和b之间的直线距离的测量过程和方法：第一步，从影像中获得一个左右格式的影像截图，保留其中的一个影像截图并放大至全屏幕；第二步，菜单中选择“直线/直径/高度”；第三步，使用触屏笔点击并确定点a的位置并保持触屏笔在屏幕上滑动到点 b的位置。一个同屏芯片将计算出两个关注点a和b之间的距离为；

D_ab＝√[(x_b－x_a)²+(y_b－y_a)²+(z_b－z_a)²]

一个关注点a到一条空间直线的距离的测量过程和方法：第一步，从影像中获得一个左右格式的影像截图，保留其中的一个影像截图并放大至全屏幕；第二步，菜单中选择“点－线”；第三步，使用触屏笔点击并确定点a的位置；第四步，使用触屏笔点击并确定位于一条直线上的点b的位置并保持触屏笔在屏幕上滑动到点c的位置。一个同屏芯片将计算出一个关注点a到一条经过了两个特征点b和点c的直线的距离为；

D_a-bc＝√{[x_a－λ(x_c－x_b)－x_b]²+[y_a－λ(y_c－y_b)－y_b]²+[z_a－λ(z_c－z_b)－ z_b)]²}

一个关注点a到一个空间平面的距离的测量过程和方法：第一步，从影像中获得一个左右格式的影像截图，保留其中的一个影像截图并放大至全屏幕；第二步，菜单中选择“点－平面”；第三步，使用触屏笔点击并确定点a的位置；第四步，使用屏幕笔点击并确定点b的位置并保持触屏笔在屏幕上连续滑动到点c和点d的位置，其中点b，点c和点d是不都在一条直线上的三个点。一个同屏芯片将计算出一个关注点a到一个包括了不都在一条直线上的三个特征点b，c和d的平面距离为；

D_a-(bcd)＝[IA_xa+B_ya+C_za+DI]÷√(A²+B²+C²)

一个同屏芯片不仅可以应用于移轴立体摄像机，而且可以应用于所有由两个彼此独立、相同、中心线彼此平行设置的立体摄像机，并使立体摄像机采集的立体影像具有与使用等效会聚法获得的立体影像同样的立体效果。

本发明提出的一种移轴立体摄像机不仅解决了目前立体摄像机采集立体影像时和播放立体影像时存在的问题，拥有高度集成的结构设计，人性化的操作方法，而且具有操作简单、影像还原度高、影像延迟小、成本较低、易于推广和普及的特点。

附图说明

图1-1一种单图像传感器双棱镜移轴立体摄像机俯视图示意图；

图1-2一种单图像传感器双棱镜移轴立体摄像机A方向视图示意图；

图2-1一种单图像传感器移轴立体摄像机俯视图示意图；

图2-2一种单图像传感器移轴立体摄像机A方向视图示意图；

图3-1一种单图像传感器可变视间距移轴立体摄像机俯视图示意图；

图3-2一种单图像传感器可变视间距移轴立体摄像机A方向视图示意图；

图4-1一种双图像传感器移轴立体摄像机俯视图示意图；

图4-2一种双图像传感器移轴立体摄像机A方向视图示意图；

图5-1移轴前，图像传感器与移轴最小成像圆相对位置示意图；

图5-2移轴后，图像传感器与移轴最小成像圆相对位置示意图；

图6-1一个立体影像采集空间示意图；

图6-2一个立体影像播放空间示意图；

图7-1立体影像会聚法拍摄原理示意图；

图7-2立体影像平行法拍摄原理示意图；

图7-3立体影像等效会聚法拍摄原理示意图；

图8等效会聚法与视差原理示意图；

图9-1像平面位于屏幕上示意图；

图9-2像平面位于焦平面前方示意图；

图9-3像平面位于焦平面后方示意图；

图9-4像平面与焦平面同屏原理示意图；

图10一个关注点的左右两个影像在一个左右格式截图中的位置示意图；

图11移轴后，空间中任意一点的坐标与图像传感器视差原理示意图；

图12测量一个关注点到立体摄像机的距离示意图；

图13测量两个关注点之间的距离示意图；

图14测量一个关注点到一条直线的距离示意图；

图15测量一个关注点到一个平面的距离示意图；

图16测量一个平面物体表面面积示意图；

图17测量一个平板物体体积示意图；

图18-1采集一个表面裂纹横界面示意图；

图18-2测量一个表面裂纹横截面示意图；

图19-1采集一个表面受损凹陷横截面示意图；

图19-2测量一个表面受损凹陷横截面示意图。

具体实施方式：

本发明的具体实施方式表示本发明具体化的一个例子，与权利要求书和说明书中的内容和特定事项具有对应关系。本发明不限定实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内，能够通过对各种不同的实施方式实现具体化。所有示意图中的说明案例都是所述的多个可实施技术方案中的一个例子。

图1-1所示的是一种单图像传感器双棱镜移轴立体摄像机俯视图示意图。图中，左右两个两个独立和相同的镜头组(a)和(b)。移轴后，两个镜头组(a)和(b)同时朝向彼此相对的方向上平移L的距离，两个镜头组(a)和(b)的中心线从移轴前7的位置处平移到8的位置处，彼此相距为t。t是移轴立体摄像机的视间距。一个分隔板2设置在移轴立体摄像机中心线上。两个直角棱镜3的一个直角三角形状的表面6上镀有涂层，并被粘结在一起。

图1-2所示的是一种单图像传感器双棱镜移轴立体摄像机A方向视图示意图。图中，镜头组(b)中，镜头组1采集的影像通过一个直角棱镜3的直角入射平面进入直角棱镜3后被斜面全反射向下折弯90°，投射到一个图像传感器5的有效成像表面4的左半部上成像。

图2-1所示的是一种单图像传感器移轴立体摄像机俯视图示意图。图中，左右两个两个独立和相同的镜头组(a)和(b)。移轴后，两个镜头组(a)和(b)同时朝向彼此相对的方向上平移L的距离，两个镜头组(a)和(b)的中心线从移轴前7的位置处平移到8的位置处，彼此相距为t。t是移轴立体摄像机的视间距。一个分隔板2设置在移轴立体摄像机中心线上。

图2-2所示的是一种单图像传感器移轴立体摄像机A方向视图示意图。图中，镜头组(b)中，镜头组1采集的影像被直接投射到一个图像传感器5的有效成像表面4的左半部上成像。

图3-1所示的是一种单图像传感器可变视间距移轴立体摄像机俯视图示意图。图中，左右两个独立和相同的镜头组(a)和(b)中都设置有一对转向棱镜9和10。一对转向棱镜9 和10将镜头组(a)或(b)分成了前面的物镜镜头组1和后面的成像镜头组11。一个镜头组中，物镜镜头组1采集的影像进入前置直角棱镜9棱镜后被直角棱镜9的斜面折弯90°进入直角棱镜10，直角棱镜10的斜面将影像再次折弯90°进入到成像镜头组11，成像镜头组11将影像投射到一个图像传感器5的有效成像表面4的左半部分或右半部分上成像。移轴后，两个镜头组(a) 和(b)中的后置直角棱镜10和成像镜头组11同时朝向彼此相对的方向上平移了L的距离。两个镜头组(a)和(b)中的后置直角棱镜10和成像镜头组11的中心线从移轴前7的位置处平移到8的位置处，彼此相距为t。移轴过程中，物镜镜头组1和前置直角棱镜9的位置不变，彼此相距为 t’。t’是移轴立体摄像机的视间距。一个分隔板2设置在移轴立体摄像机中心线上。

图3-2所示的是一种单图像传感器可变视间距移轴立体摄像机A方向视图示意图。图中所示的A方向视图，镜头组(b)的成像路径。

图4-1所示的是一种双图像传感器移轴立体摄像机俯视图示意图。图中，左右两个独立和相同的镜头模组(a)和(b)。一个镜头组中，镜头组1采集的影像被直接投射到一个图像传感器5的有效成像表面4上成像。移轴后，两个镜头组(a)和(b)同时朝向彼此相对的方向上平移了L的距离，两个镜头组(a)和(b)的中心线分别从移轴前7的位置处平移到8的位置处，彼此相距为t。t是移轴立体摄像机的视间距。

图4-2所示的是一种双图像传感器移轴立体摄像机A方向视图示意图。图中所示的A方向视图，镜头组(b)的成像路径。

图5-1所示的是移轴前，图像传感器与移轴最小成像圆相对位置示意图。图中，一个图像传感器的有效成像表面4被一个垂直中心线为7，半径为r的成像圆12覆盖。图像传感器有效成像表面4的中心与成像圆12的中心重合。图像传感器的有效成像表面4的水平长度为 w，垂直高度为v。

图5-2所示的是移轴后，图像传感器与移轴最小成像圆相对位置示意图。移轴时，成像圆12沿着水平方向朝右方向上平移了L的距离，图像传感器的有效成像表面4的位置不变。移轴后，成像圆12在新位置处的垂直中心线8与移轴前成像圆12的垂直中心线7之间的水平距离为L。成像圆12的最小直径为；

D_min＝2R＝2√[(w/2+L)²+(v/2)²]

图6-1所示的是一个立体影像采集空间示意图。左右两个摄像机13和14同时围绕着摄像机镜头中心向内方向转动，直到两台摄像机13和14的中心线会聚到实景中一个关注物体17上时开始拍摄。这种拍摄立体影像的方法称为会聚法。左右两个摄像机13和14的镜头中心之间的距离为t。关注物体17前方的景物称为前景物18，后方的景物称为后景物19。

图6-2所示的是一个立体影像播放空间示意图。左右两个摄像机13和14采集的左右两个影像被同时投射到一个宽度为W的平面屏幕22上，左右两个影像23和24在屏幕上的投影之间的水平距离是左右两个影像23和24的视差P。当人的左眼20和右眼21分别只能看到屏幕22上左右影像23和24的投影时，人的大脑中将左眼和右眼看到的两个影像23和24的投影进行融合后感受到的关注物体17、18和19的立体影像25、26和27。

根据图6-2所示的几何关系得到下面关系式，

Z_C＝Z_D×T÷(T－P) (1)

其中，Z_C–双眼连线的中点到屏幕上左右两个影像会聚点的距离

Z_D–双眼连线的中点到屏幕的距离

T–双眼之间的距离

P–视差，左右两个影像23和24在屏幕上投影之间的水平距离

ΔP＝P_max－P_min＝T×Z_D(1/Z_cnear－1/Z_cfar) (2)

其中：P_max–屏幕上左右两个影像23和24的最大视差

P_min–屏幕上左右两个影像23和24的最小视差

Z_cnear–双眼到左右两个影像23和24的会聚点的最近距离，(P<0负视差，观众空间)

Z_cfar–双眼到左右两个影像23和24的会聚点的最远距离，(P>0正视差，屏幕空间)

定义，P_rel＝ΔP/W

其中：P_rel–平面屏幕单位宽度的视差变化

W–平面屏幕的水平长度

图7-1所示的是立体影像会聚法拍摄原理示意图。图中，左右两个摄像机13和14通过会聚法对一个位于立体摄像机中心线上的关注物体28进行拍摄时，关注物体28成像在左右两个图像传感器15和16的中心。

图7-2所示的是平行法平行法拍摄原理示意图。图中，左右两个摄像机13和14中心线彼此相互平行，对一个位于立体摄像机中心线上的关注物体28进行拍摄时，关注物体28在左右两个图像传感器15和16上的成像偏离了两个图像传感器15和16的中心。

图7-3所示的是立体影像等效会聚法拍摄原理示意图。图中，两个摄像机13和14中心线彼此平行，对一个位于立体摄像机中心线上的关注物体28进行拍摄。拍摄前，将左右两个摄像机13和14中的镜头组分别沿着水平方向上朝着彼此相对的方向上平行移动L的距离。一个位于立体摄像机中心线上的关注物体28成像在左右两个图像传感器15和16的中心。

图8所示的是等效会聚法与视差原理示意图。图中，移轴后，左右两台摄像机13 和14对空间中的一个关注物体17进行拍摄。

根据图8所示的几何关系我们得到下面关系式，

d＝t×F×(1/Z_conv－1/Z)＝2L－(t×F)÷Z (3)

其中，d–空间中的一点17在左右两个图像传感器上的视差

L–一个摄像机中心线沿着水平方向上的平移

t–移轴后两个摄像机中心线之间的距离

F–摄像机镜头的等效焦距

Z–空间中的一点17的立体深度

Z_conv–等效会聚点28的距离

根据公式(3)推得下式；

Δd＝d_max－d_min＝t×F×(1/Z_near－1/Z_far) (4)

其中：d_max–左右两个图像传感器上的两个影像的最大视差

d_min–左右两个图像传感器上的两个影像的最小视差

Z_near–空间中的前景物18的立体深度

Z_far–空间中的后景物19的立体深度定义，d_rel＝Δd/w

其中：d_re–图像传感器单位宽度的视差变化

w–图像传感器有效成像表面的水平长度让，P_rel＝d_rel

推得：t＝[(Z_D÷A×F)×(1/Z_cnear－1/Z_cfar)÷(1/Z_near－1/Z_far)]×T (5) 其中：A–屏幕放大率W/w

公式(5)表明，两个摄像机的视间距与人的双眼之间的距离是不相等的。

让：P＝A×d和公式(3)代入到公式(1)中：

Z_C＝(Z_D×T)÷(T－P)＝(Z_D×T)÷(T－A×d)

＝(Z_D×T×Z)÷[A×F×t－(2A×L－T)×Z] (6)

公式(6)表明，Z_C与Z之间不是线性关系。理想成像是立体影像采集空间中任意一点，一条直线和一个平面对应着立体影像播放空间中唯一的一个点，一条直线和一个平面。理想成像的充分和必要条件是实景中一个关注物体的立体深度Z与关注物体的立体影像会聚点的立体深度Z_C之间的关系是线性关系。公式(6)中看出，Z_C与Z之间的线性关系的充分必要条件是，

(2A)×L－T＝0或L＝T÷(2A)

公式(6)被线性化后简化成为下式，

Z_C＝Z_D×[T÷(A×F×t)]×Z (7)

公式(7)表明，实景中一个关注物体的立体深度与关注物体的两个影像会聚点的立体深度之间的关系是线性关系。

图9-1所示的是像平面位于屏幕上示意图。图中，当左右两个影像23和24在屏幕20上的投影重合，左右两个影像23和24的视差P＝0，大脑融合后的一个立体影像25的会聚点位于在屏幕22上。

图9-2所示的是像平面位于焦平面前方示意图。图中，左右两个影像23和24在屏幕20上的投影位置反向交叉时，左右两个影像23和24的视差P<0，大脑融合后的一个立体影像26的会聚点出现在屏幕与观众之间。

图9-3所示的是像平面位于焦平面后方示意图。图中，左右两个影像23和24在屏幕20上的投影位置正向交叉时，左右两个影像23和24的视差P>0，大脑融合后的一个立体影像27的会聚点出现在屏幕的后方。

图9-4所示的是像平面与焦平面同屏原理示意图。图中，通过改变屏幕放大率A的方式，使得左右两个影像23和24在屏幕20上的投影位置始终保持重合。经过大脑融合后的一个立体影像25，26和27的会聚点始终保持在屏幕20上。

图10所示的是一个关注点的左右两个影像在一个左右格式截图中的位置示意图。图中，一个关注点a的左影像31在一个左右格式影像截图中的左影像截图29中的横坐标为X_L，根据符号规则，X_L<0。关注点a的右影像32在一个左右格式影像截图中的右影像截图30中的横坐标为X_R，X_R>0。关注点a的左影像31在左影像截图29和右影像32在右影像截图30中的位置都位于同一个横跨屏幕的水平线33上。关注点a的左影像31在左影像截图29中的纵坐标 Y_L与右影像32在右影像截图30中的纵坐标Y_R相等。关注点a的左影像31与右影像32的视差为 P＝(X_R－X_L)。

对于一个移轴左右格式和传统左右格式的影像，一个关注点a的左右两个影像在一个左右格式的影像截图29和30中的视差为P＝(X_R－X_L)，代入到公式(1)中得到；

Z_C＝Z_D×T÷(T－P)＝(Z_D×T)÷[T－(X_R－X_L)] (8a)

将公式(7)代入公式(8a)中，简化后得到，

Z＝(A×F×t)÷[T－(X_R－X_L)] (9a)

对于两个独立的移轴影像和传统两个独立的影像，左右两个影像截图是两个独立的影像截图。一个关注点a的左右两个影像在两个独立的影像截图中的视差为P＝(X_R－X_L)，代入到公式(1)中得到；

Z_C＝Z_D×T÷(T－P)＝(Z_D×T)÷[T－(X_R－X_L)] (8b)

将公式(7)代入公式(8b)中，简化后得到公式：

Z＝(A×F×t)÷[T－(X_R－X_L)] (9b)

图11所示的是移轴后，空间中一点的坐标与图像传感器视差原理示意图。根据图11中所示的几何关系，得到下面的关系式，

d1+L＝F×(x+t/2)÷Z；d2－L＝F×(x－t/2)÷Z

得到坐标x和Z的公式：

x＝[Z×(d1+L)÷F]－t/2 (10)

对于一个移轴左右格式的影像和传统左右格式的影像，将d1＝X_L/A，L＝T/2A和公式(9a)带入公式(10)中，简化后得到，

x＝t×(X_L+T/2)÷[T－(X_R－X_L)]－t/2 (11a)

一个关注点a的空间座标a(x,y,z)是；

x＝t×(X_L+T/2)÷[T－(X_R－X_L)]－t/2

y＝Y_L÷(m×A)＝Y_R÷(m×A)

z＝(A×F×t)÷[T－(X_R－X_L)]

对于两个独立的移轴影像和传统的两个独立的影像，将d1＝X_L/A，L＝T/2A和公式(9b)带入公式(10)中简化后得到；

x＝t×(X_L+T/2)÷[T－(X_R－X_L)]－t/2 (11b)

一个关注点a的空间座标a(x,y,z)是；

x＝t×(X_L+T/2)÷[T－(X_R－X_L)]－t/2

y＝Y_L÷(m×A)＝Y_R÷(m×A)

z＝(A×F×t)÷[T－(X_R－X_L)]

图12所示的是测量一个关注点到立体摄像机的距离示意图。跟据上述[0081]中所述的过程和方法，确定一个关注点a的左右两个影像31和32分别在左右两个影像截图29和30 中的横坐标X_La和X_Ra。一个关注点a到立体摄像机13和14物镜外表面中心连线的中点的距离为；

D_c＝√[x_a ²+y_a ²+(z_a－c)²]

其中，c为摄像机13或14镜头组中心到物镜表面中心之间的距离。

图13所示的是测量两个关注点之间的距离示意图。跟据上述[0081]中所述的过程和方法，分别确定两个关注点a和b的左右两个影像31和32在左右两个影像截图29和30中的横坐标X_La，X_Ra，X_Lb和X_Rb。两个关注点a和b之间距离为；

D_ab＝√[(x_b－x_a)²+(y_b－y_a)²+(z_b－z_a)²]

图14所示的是测量一个关注点到一条通过了两个特征点的一条直线的距离示意图。第一步，跟据上述[0081]中所述的过程和方法，分别确定一个关注点a的左右两个影像31 和32在左右两个影像截图29和30中的横坐标X_La和X_Ra。第二步，分别确定位于一条直线上的两个特征点b和c的左右两个影像31和32在左右两个影像截图29和30中的横坐标X_Lb，X_Rb，X_Lc和X_Rc。一个关注a到一条通过了两个特征点b和c的一条直线的距离为；

D_{a- bc} ＝√{[x_a－λ(x_c－x_b)－x_b]²+[y_a－λ(y_c－y_b)－y_b]²+[z_a－λ(z_c－z_b)－ z_b)]²}

其中，λ＝[(x_b－x_a)×(x_c－x_b)+(y_b－y_a)×(y_c－y_b)+(z_b－z_a)×(z_c－z_b)]÷[(x_c－x_b)²+(y_c－y_b)²+(z_c－z_b)²]

图15所示的是测量一个关注点到一个平面的距离示意图。第一步，跟据上述[0081] 中所述的过程和方法，分别确定一个关注点a的左右两个影像31和32在左右两个影像截图29 和30中的横坐标X_La和X_Ra。第二步，在平面34上分别确定不都在同一条直线上的三个特征点 b，c和d的左右两个影像31和32在左右两个影像截图29和30中的横坐标X_Lb，X_Rb，X_Lc，X_Rc， X_Ld和X_Rd。一个关注点a到一个包括了三个特征点b，c和d的一个平面34的距离为；

D_a-(bcd)＝[IA_xa+B_ya+C_za+DI]÷√(A²+B²+C²)

其中，A，B，C由下面的行列式中获得，D＝－(A_xb+B_yb+C_zb)

图16所示的是测量一个平面物体表面面积示意图。一个被一条闭环曲线35包围的关注平面36的表面面积的测量方法和步骤；第一步，跟据上述[0041]和[0042]中所述的过程和方法，使用触屏笔在触摸屏幕上画出一条包括了一个关注平面36表面面积的一条闭环曲线 35。获得被一条闭环曲线35包围的面积。第二步，跟据上述[0039]中所述的过程和方法，分别确定包括了关注平面36的表面上不都在一条直线上的三个特征点b，c和d的左右两个影像在左右两个影像截图中的横坐标X_Lb，X_Rb，X_Lc，X_Rc，X_Ld和X_Rd。一个关注平面36的表面的实际面积等于第一步中获得的正投影面积除以由关注平面36表面上的三个特征点b，c和d确定的一个法向矢量N与Z轴之间夹角的余弦。

图17所示的是测量一个平板物体体积示意图。一个关注平板的体积的测量方法和步骤；第一步，根据上述[0087]中所述的过程和方法，获得一个关注平板37的表面38的实际面积。第二步，根据上述[0043]中所述的过程和方法，获得关注平板37上的两个具有厚度特征点a和b处的实际厚度等于两个特征点a和b的长度乘以两个特征点构成的矢量ab与关注平板37的表面法向矢量N之间夹角的余弦。一个关注平板37的实际体积等于平板37的表面38的实际面积乘以实际厚度。

图18-1所示的是采集一个表面裂纹横截面示意图。图中，一个关注物体表面上出现了一个裂纹39。表面裂纹横截面40处的开口形状和深度的测量方法和步骤：根据上述[0045] 中所述的过程和方法，第一步，调整立体摄像机中心线与裂纹39的纵向方向一致并与物体表面平行。当屏幕中看到物体表面裂纹横截面40中一个具有代表性的位置时采集一个左右格式的影像截图29和30。

图18-2所示的是测量一个表面裂纹横截面示意图。第二步，确定裂纹横截面40处的裂纹39的左右两个边缘与关注物体表面的两个交点a和b之间的距离V，V为裂纹39在裂纹横截面40处的表面裂纹宽度。第三步，使用触屏笔，手指或鼠标分别确定裂纹39的左边缘上的特征点X_L1，X_L2，X_L3，……和右边缘上的特征点X_R1，X_R2，X_R3，……。裂纹39的左右两个边缘分别以点a和点b为起点依次分别连接裂纹39的左右边缘上彼此相邻特征点X_L#和X_R#的直线段组成。每一个特征点X_L#和X_R#与点a和点b之间的垂直高度y_L#和y_R#分别代表了该特征点距离关注物体表面的深度。

图19-1所示的是采集一个表面受损凹陷横截面示意图。图中，一个关注物体表面上出现了一个凹陷部分41。物体表面凹陷部分横截面42的测量方法和步骤：第一步，调整立体摄像机中心线与物体凹陷处表面平行并在触模屏幕中看到物体表面凹陷41中一个具有代表性的部分时采集一个左右格式的影像截图29和30。

图19-2所示的是测量一个表面受损凹陷横截面示意图。第二步，确定横截面42与物体表面的两个交点a和b之间的距离U。第三步，在触模屏幕的菜单中选择“受损横截面”并输入物体表面在受损部分横截面处的曲率半径+R(凸曲面)或－R(凹曲面)。触摸屏幕上将出现一个通过点a和点b和曲率半径为R的曲线43。第四步，使用触屏笔，手指或鼠标在两个交点a和b之间沿着影像截图中凹陷部分边缘画出一条曲线44。物体表面上的一个凹陷横截面42上的一条闭环曲线是由一条曲率半径为R的曲线43和凹陷部分影像边缘的一条曲线44组成。第五步，在一个影像截图中确定横截面42的最低点c的位置。点a和点b分别距离点c之间的深度y_a和y_b以及横截面42的面积(图中阴影部分)。

Claims (1)

1.一种移轴立体摄像机，其特征在于，包括；两个镜头组、一个移轴装置和一个影像处理器；所述的一种移轴立体摄像机是由两个彼此独立、相同、中心线平行设置的镜头组和一个或二个相同的图像传感器CCD或CMOS组成，两个镜头组沿着一条位于两个镜头组中心线构成的一个平面上并与两个镜头组中心线垂直的直线方向上分别朝向彼此相对的方向上平移L＝T÷(2A)的距离，两个镜头组平移时，一个或两个图像传感器保持不动；对于一个设置有一个图像传感器的移轴立体摄像机，两个镜头组采集的两个影像分别在一个图像传感器成像表面的左半部和右半部上成像，输出一个移轴左右格式的影像；对于一个设置有两个独立的图像传感器的移轴立体摄像机，两个镜头组采集的两个影像分别在各自镜头组中的一个图像传感器成像表面上成像，输出两个独立的移轴影像；所述的一种移轴装置是将一个移轴立体摄像机中的两个镜头组沿着一条位于两个镜头组中心线构成的一个平面上并与两个镜头组中心线垂直的直线方向上分别朝向彼此相对的方向上平移L＝T÷(2A)距离的一种装置；上述公式中，T是人双眼之间的距离，A是屏幕放大率；

所述的一个影像处理器是一个设置有一个或二个图像处理芯片ISP，一个触摸屏幕，一个数据存储器，还包括一个集成和存储有多条指令，由处理器加载并执行的一个同屏芯片组成的装置；

其中，一种立体影像同屏指令是根据等效会聚原理，屏幕放大率A与实景中一个关注物体的立体深度Z之间按照公式A＝[T÷(F×t)]×Z变化时，一个由两个彼此独立、相同和中心线彼此平行设置的镜头组或摄像机组成的立体摄像机采集的实景中一个关注物体的立体影像的会聚点始终保持在屏幕上；其中，F是镜头组或摄像机镜头的焦距，t是两个镜头组或摄像机镜头中心线之间的距离；

一种立体影像测量指令是根据两个彼此独立，相同和中心线彼此平行设置的镜头组或摄像机与实景中一个关注物体之间构成的几何关系和等效会聚原理，建立一个关注物体上一个关注点的左右两个影像的视差与实景中该关注点空间坐标之间的关系；建立一个关注物体表面影像的面积与实景中该关注物体表面实际面积之间的关系；

对于一个移轴左右格式的影像，一个关注点的空间坐标是；

x＝t×(XL+T/2)÷[T－(XR－XL)]－t/2

y＝YL÷(m×A)＝YR÷(m×A)

z＝(A×F×t)÷[T－(XR－XL)]

对于左右两个独立的移轴影像，一个关注点的空间坐标是；

x＝t×(XL+T/2)÷[T－(XR－XL)]－t/2

y＝YL÷(m×A)＝YR÷(m×A)

z＝(A×F×t)÷[T－(XR－XL)]

其中，XL、XR、YL和YR分别是一个关注点的左右两个影像在一个左右格式的影像截图或左右两个独立的影像截图中的左影像截图和右影像截图中的横坐标和纵坐标；m是镜头组或摄像机镜头的放大率；

一种立体影像定位追踪指令是根据等效会聚原理，一个由两个彼此独立、相同和中心线彼此平行设置的镜头组或摄像机采集的实景中一个关注点或一条关注直线的左右两个影像中的左影像或右影像在一个左右格式的影像截图或左右两个独立的影像截图中的左影像截图或右影像截图中的位置被定位后，定位和追踪该关注点或关注直线的右影像或左影像在同一个左右格式影像截图或左右两个独立的影像截图中的右影像截图或左影像截图中的位置；

一种等效会聚点重设指令是在立体影像播放过程中通过屏幕中的一个物体的立体影像设定该物体为一个新关注物体后，通过新关注物体的立体影像将立体摄像机的等效会聚点重新设置在新关注物体上。

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