CN1647115A - 用于控制一个立体照相机的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及控制一组立体照相机移动的系统。该系统包括一组显示设备(4510，4520)，一个指示器控制器(3920)，一个计算设备(4510或4520)，一个发射机(4530或4540)以及一个接收机(4550或4560)和一个照相机控制器(4580或4590)。所述的一组显示设备(4510，4520)显示至少一个立体图像，所述立体图像包括一对二维平面图像。所述的指示器控制器(3920)控制显示在所述二维平面图像上的至少一个输入设备指示器的移动，所述的至少一个输入设备指示器被设定，移动到所述二维平面图像上的一个目标位置。所述的计算设备(4510或4520)为所述的至少一个指示器的目标位置确定每一个位置值。所述的发射机(4530或4540)，向一组立体照相机(30，32)传送所确定的位置值。所述的接收机(4550或4560)，接收所述位置值。所述的照相机控制器(4580或4590)，根据接收到的位置值，控制所述立体照相机(30，32)的移动。

Description

用于控制一个立体照相机的方法和系统

技术领域

本发明涉及一个用于生成和/或显示一个更真实的立体图像的方法和系统。特别地，本发明涉及控制一个照相机或一组立体照相机的的方法和系统。

背景技术

一般地，人类可以通过眼睛去感应环境来识别一个物体。而且，由于两只眼睛互相之间有一个预定的空间间隔，两只眼睛感应到的该物体，一开始被感觉为两个图像，每一个图像由左眼或右眼中的其中一个形成。当这两个图像部分地交迭，人脑识别到该物体。这里，在所述由人脑感应到的图像的被交迭的部分，由于由左眼和右眼传送来的两个不同的图像被合成在大脑中，就有一个三维的感觉。

通过使用上述的原理，就研制了使用照相机和显示的不同的传统的三维(3D)图像生成和复制系统。

作为这些系统其中的一个例子，美国专利4,729,017公开了“立体显示方法和装置”。具有一个相对简单的结构，所述装置允许一个观察者通过肉眼观察一个立体图像。

这些系统的另一个例子，美国专利5,978,143公开了“立体记录和显示系统”。该专利公开了立体显示的图像内容可以被观察者很容易地在场景内控制，这被所述立体照像机记录。

这些系统的另一个例子，美国专利6,005,607公开了“立体计算机图形图像生成装置和立体电视装置”。这个装置立体地显示从三维结构信息中生成的二维图像。

发明内容

本发明的一个方面提供一种方法，计算一个照相机的拍摄比率。该方法包括，提供至少一个照相机，包括一个光调整设备，所述调整设备，被配置来调整进入到所述照相机的光的量。该方法还包括，使用所述的至少一个照相机拍摄一个场景，存储所述照相机的最大和最小拍摄比率，当所述场景被拍摄时，为所述光调整设备探测一个调整程度。该方法还包括，根据所述最大和最小比率和所探测到的调整程度，计算至少一个拍摄比率，其中所述拍摄比率与被所述照相机拍摄的所述场景的范围有关。

本发明的另一个方面提供一个装置，用于计算一个拍摄比率，与至少一个照相机一起使用。该装置包括一个焦点调整部分，一个探测部分，一个存储器，以及一个拍摄比率计算部分。所述焦点调整部分，包括多个刻度。所述探测部分，探测所述焦点调整部分的一个当前刻度位置。所述存储器，存储所述照相机的最大和最小拍摄比率。所述拍摄比率计算部分，根据所述最大和最小比率和探测到的刻度位置，计算所述照相机的拍摄比率，其中所述拍摄比率与由所述照相机拍摄的所述场景的范围相关。

本发明的另一个方面提供一个装置，用于计算一个拍摄比率，与至少一个照相机一起使用。该装置包括一个虹膜；一个探测部分，一个存储器，以及一个拍摄比率计算部分。所述探测部分，来探测所述虹膜的开口程度。所述存储器，来存储所述照相机的最大和最小拍摄比率。所述拍摄比率计算部分，根据所述最大和最小拍摄比率和探测到的开口程度，计算所述照相机的拍摄比率，其中所述拍摄比率与由所述照相机拍摄的所述场景的范围相关。

本发明的另一个方面提供一个照相机，具有计算拍摄比率的一个装置。所述照相机包括一个图像数据处理部分，一个焦点调整部分，一个探测部分，一个存储器，一个拍摄比率计算部分，以及一个输出部分。所述图像数据处理部分，处理一个拍摄图像。所述焦点调整部分，包括多个刻度。所述探测部分，探测所述焦点调整部分的当前刻度位置。所述存储器，存储所述照相机的最大和最小拍摄比率。所述拍摄比率计算部分，根据所述最大和最小拍摄比率和所述刻度位置，计算所述照相机的拍摄比率，其中所述拍摄比率与由所述照相机拍摄的所述场景的范围相关。所述输出部分，输出所述计算出的拍摄比率和被拍摄的图像。

本发明的另一个方面提供一个方法，根据一个观察者眼睛的移动，来控制一组立体照相机的移动。所述方法包括，显示至少一个立体图像；当所述观察者观看所述至少一个立体图像时，探测观察者的至少一只眼睛的移动；以及向位于远程地点的一组立体照相机，传送代表探测到的观察者眼睛移动的数据。该方法还包括，在所述远程地点，接收所述眼睛移动数据；根据所接收的眼睛移动数据，确定照相机调整值；以及根据所述照相机调整值，控制所述的一组立体照相机的移动，使得所述照相机跟随观察者的眼睛移动。

本发明的另一个方面提供一个方法，根据一个观察者眼睛的移动，来控制一对投影部分的移动。该方法包括，提供一对投影部分，投射一个场景的三维结构数据到一对二维平面上。该方法还包括，由所述的一对投影部分，从所述三维结构数据生成至少一个立体图像，所述的立体图像包括一对二维平面图像。该方法还包括，显示所述的立体图像；当所述观察者观看所述立体图像时，探测观察者的至少一只眼睛的移动；以及根据探测到的眼睛移动数据，确定照相机调整值。该方法包括，根据所述照相机调整值，控制所述投影部分的移动，使得所述投影部分跟随观察者的眼睛移动。

本发明的另一个方面提供一个系统，根据一个观察者眼睛的移动，来控制立体照相机的移动。该系统包括，一组显示设备，一个眼睛移动探测器，一个发射机，一个接收机，一个照相机控制器。所述的一组显示设备，显示至少一个立体图像，所述立体图像包括一对二维平面图像。所述的眼睛移动探测器，探测观察者对着所述的一组显示设备的眼睛中的至少一只眼睛的移动。所述的发射机，向一组立体照相机，传送代表探测到的观察者眼睛移动的数据。所述的接收机，接收所述眼睛移动数据。所述的照相机控制器，根据所接收的眼睛移动数据，控制所述的立体照相机的移动。

本发明的另一个方面提供一个照相机系统，用于追踪一个观察者接目镜的移动。该系统包括，一组立体照相机，一个接收机，以及一个照相机控制器。所述的接收机，接收代表观察者接目镜移动的移动数据。所述的照相机控制器，根据所述的接目镜移动数据，控制所述照相机的移动，使得所述照相机向所述观察者接目镜移动的方向移动。

本发明的另一个方面提供一个方法，根据一个观察者眼睛的移动，来控制立体照相机的移动。该方法包括，接收代表一个观察者接目镜移动的移动数据，根据所述接目镜移动数据，计算照相机位置调整值。该方法还包括，根据所述照相机位置调整值，控制所述立体照相机的移动，使得所述照相机向所述接目镜移动的方向移动。

本发明的另一个方面提供一个照相机系统，用于追踪一个观察者眼睛的移动。该系统包括，多组立体照相机，一个接收机，一个计算设备，以及至少一个照相机选择器。所述的接收机，接收表示一个观察者接目镜移动的移动数据。所述的计算设备，根据所述接目镜移动数据，生成一个照相机选择信号。所述的至少一个照相机选择器，根据所述照相机选择信号，从所述的多组照相机中选择一组立体照相机。

本发明的另一个方面提供一个方法，根据一个观察者接目镜的移动，控制立体照相机的移动。该方法包括，提供多组立体照相机；接收表示一个观察者接目镜移动的移动数据；以及根据所述接目镜移动数据，确定一个照相机选择信号。该方法还包括，根据所述照相机选择信号，从所述的多组照相机中选择一组立体照相机，以及使用选择的该组立体照相机拍摄具有一个或多个物体的一个场景。

本发明的另一个方面提供，一个控制一组立体照相机的移动的方法。该方法包括，在一组显示设备上，显示至少一个立体图像，该立体图像包括一对二维平面图像。该方法还包括，在所述二维平面图像上，提供至少一个输入设备指示器，并且在所述二维平面图像上，将所述的至少一个输入设备指示器从一个第一位置移动到一个第二位置。该方法还包括，为所述的至少一个设备指示器的所述第二位置，确定一个位置值，并向位于一个远程地点的一组立体照相机，传送所确定的位置值。该方法包括，在所述远程地点，接收所确定的位置值，以及根据接收的位置值，控制所述立体照相机的移动。

本发明的另一个方面提供一个系统，用于控制一组立体照相机的移动。该系统包括，一组显示设备，一个输入设备，一个计算设备，一个发射机，一个接收机，以及一个照相机控制器。所述的一组显示设备，显示至少一个立体图像，所述立体图像包括一对二维平面图像。所述的输入设备，控制显示在所述二维平面图像上的至少一个输入设备指示器的移动，所述的至少一个输入设备指示器被设定移动到所述二维平面图像上的一个目标位置。所述的计算设备，为所述的至少一个指示器的目标位置，确定一个位置值。所述的发射机，向一组立体照相机传送所确定的位置值。所述的接收机，接收所述位置值。所述的照相机控制器，根据接收到的位置值，控制所述立体照相机的移动。

本发明的另一个方面提供一个系统，用于控制一组立体照相机的移动。该系统包括，一组显示设备，一个输入设备，一个观察点结构，一个计算设备，一个发射机，一个接收机，以及一个照相机控制器。所述的一组显示设备，显示至少一个立体图像，所述立体图像包括一对二维平面图像。所述的输入设备，控制显示在所述二维平面图像上的至少一个输入设备指示器的移动，所述的至少一个输入设备指示器被设定移动到所述二维平面图像上的一个目标位置。所述的观察点结构，规定至少一个开口，允许追踪观察者的眼睛的移动，所述开口与所述显示设备的每一个屏幕的中心点对齐。所述的计算设备，确定所述的至少一个输入设备指示器的所述目标位置，并且根据所述目标位置，计算观察者每一只眼睛的所述中心点的位置值。所述的发射机，向一组立体照相机传送所计算的位置值。所述的接收机，接收所述位置值。所述的照相机控制器，根据接收到的位置值，控制所述立体照相机的移动。

本发明的另一个方面提供一个系统，用于控制立体照相机的移动。该系统包括，一组显示设备，一个发射机，一个接收机，以及一个照相机控制器。所述的一组显示设备，显示至少一个立体图像和至少一个输入设备指示器，并确定所述的至少一个输入设备指示器的目标位置值，所述立体图像包括一对二维平面图像，所述至少一个输入设备指示器位于所述二维平面图像上。所述的发射机，向位于一个远程照相机地点的一组立体照相机传送所确定的位置值。所述的接收机，在所述远程照相机地点，接收所述位置值。所述的照相机控制器，根据所述位置值，控制所述立体照相机。

本发明的另一个方面提供，一个显示立体图像的方法。该方法包括，在一组显示设备上，显示至少一个立体图像，该立体图像包括一对二维平面图像，并提供用于空间放大率的调整数据，所述空间放大率相关于被拍摄的一个场景的尺寸。该方法还包括向远程的一组立体照相机发送所述放大率调整数据；以及根据所述放大率调整数据，调整所述立体照相机之间的距离。

本发明的另一个方面提供一个系统，用于显示立体图像。该系统包括，一组显示设备，一个输入设备，一个发射机，一个接收机，一组立体照相机，以及一个照相机控制器。所述的一组显示设备，显示至少一个立体图像，所述立体图像包括一对二维平面图像。所述的输入设备，提供用于空间放大率的调整数据，所述空间放大率相关于被拍摄的一个空间的尺寸。所述的发射机，传送所述放大率调整数据。所述的接收机，接收所述放大率调整数据。所述的照相机控制器，根据所述放大率调整数据，调整所述立体照相机之间的距离。

本发明的另一个方面提供一个照相机系统，用于与一组显示设备通信数据。该系统包括，一组立体照相机，一个接收机，以及一个照相机控制器。所述的一组立体照相机，生成至少一个立体图像。所述的接收机，从所述的一组显示设备，接收用于空间放大率的调整数据，所述的空间放大率相关于被所述的一组立体照相机拍摄的空间的尺寸。所述的照相机控制器，根据所述放大率调整数据，调整所述的一组立体照相机之间的距离。

本发明的另一个方面提供一个控制一组立体照相机的方法。该方法包括，提供一组立体照相机，并生成至少一个立体图像，该立体图像包括，分别由所述的一组立体照相机生成的一对二维平面图像。该方法还包括接收用于空间放大率的调整数据，所述的空间放大率相关于被所述的一组立体照相机拍摄的空间的尺寸，以及根据所述空间放大率调整数据，调整所述的立体照相机之间的距离。

本发明的另一个方面提供一个显示立体图像的方法。该方法包括，提供一对投影部分，互相之间距离一个预定的间隔，并被配置来投影一个场景的三维结构数据到一对二维平面上。该方法还包括，由所述的一对投影部分，从所述三维结构数据生成至少一个立体图像，所述的立体图像包括一对二维平面图像。该方法还包括，在一对显示设备中，分别显示所述的一对二维平面图像，并向所述显示设备提供用于空间放大率的调整数据，所述空间放大率相关于所述场景的尺寸。该方法包括，根据所述放大率调整数据，调整所述投影部分之间的距离。

本发明的另一个方面提供一个系统，用于显示立体图像。该系统包括，一对投影部分，一对显示设备，一个输入设备，以及一个计算设备。所述的一对投影部分，互相之间距离一个预定的间隔，从一个场景的三维结构数据生成至少一个立体图像，所述的立体图像包括一对二维平面图像。所述的一对显示设备，分别显示所述的一对二维平面图像。所述的输入设备，提供用于空间放大率的调整数据，所述空间放大率相关于所述场景的尺寸。所述的一个计算设备，根据所述放大率调整数据，调整所述投影部分之间的距离。

附图说明

图1A显示了一个典型的三维图像生成和复制装置。

图1B显示了另一个典型的三维图像生成和复制装置。

图2A和图2B显示了一个照相机的拍摄比率。

图3A和图3B显示了一个显示设备的屏幕比率，该设备显示一个被拍摄的图像。

图4A显示了，根据一个照相机的焦距的变化，一个物镜和一个胶片之间距离的变化。

图4B显示了，根据该照相机的所述焦距的变化，所述拍摄比率的变化。

图4C显示了，拍摄比率和照相机的焦距之间的关系。

图4D显示了一个示范性的表格，呈现了一个照相机的最大和最小的拍摄比率。

图5A显示了根据本发明的一个方面的一个拍摄比率计算装置。

图5B显示了根据本发明的另一个方面的一个拍摄比率计算装置。

图6A显示了一个示范性的流程图，用来解释图5A中的拍摄比率计算装置的运行。

图6B显示了一个示范性的流程图，用来解释图5B中的拍摄比率计算装置的运行。

图7显示了一个照相机，包括如图5A和5B所示的拍摄比率计算装置。

图8显示了用于显示立体图像的一个系统，以使得拍摄比率(A∶B∶C)基本上相同于屏幕比率(D∶E∶F)。

图9显示了一个示范性的流程图，用于解释图8的所述图像尺寸调整部分的运行。

图10是一个概念图，用于解释每一个显示设备中的所述图像尺寸调整。

图11显示了一个示范性的流程图，用于解释图8中显示的系统的整体运行。

图12显示了根据本发明的一个方面的所述显示系统的例子。

图13显示了根据本发明的一个方面的一个三维(三维)显示系统，包括一个眼睛位置固定设备。

图14显示了被显示的图像和一个观察者的眼睛之间的关系。

图15显示了根据本发明的一个方面的一个三维图像显示系统。

图16显示了一个示范性的流程图，用于解释图15所示的系统的运行。

图17是一个概念图，用于解释图15中所述显示设备的运行。

图18显示了根据本发明的另一个方面的一个三维图像显示系统。

图19显示了一个示范性的流程图，用于解释图18中的系统的运行。

图20显示了一个概念图，用于解释图18中的系统的运行。

图21A显示了一个接目镜运动探测设备。

图21B是一个概念图，用于解释所述接目镜的运动。

图22是一个概念图，用于解释所述被显示的图像的中心点的运动。

图23显示了根据本发明的一个方面的用于一个三维显示系统的一个照相机系统。

图24显示了对应于图23所示的所述照相机系统的一个显示系统。

图25显示了一个示范性的流程图，用于解释图23和24所示的所述照相机和显示系统的运行。

图26A是一个概念图，显示了一组立体照相机的参数。

图26B是一个概念图，显示了一个观察者眼睛的参数。

图27是一个概念图，显示了一组立体照相机的运动。

图28是一个概念图，用于根据观察者和物体之间的距离，解释所述接目镜的运动。

图29显示了根据本发明的另一个方面的一个三维显示系统，用于控制一组立体照相机。

图30显示如图29所示的所述照相机控制器的一个示范性的框图。

图31显示了一个示范性的流程图，用于解释根据本发明的一个方面的所述照相机控制器的运行。

图32A显示了一个示范性的图表，该图表用来控制水平的和垂直的发动机。

图32B显示了一个概念图，解释了所述照相机的运动。

图33显示了一个示范性的流程图，用于解释图29所示的系统的运行。

图34显示了根据本发明的另一个方面的，用于一个三维显示系统的一个立体照相机控制器系统。

图35显示了一个示范性的表格，呈现了照相机调整值和被选择的照相机之间的关系。

图36A是多组立体照相机的一个顶部俯视图。

图36B是所述多组立体照相机的一个前部正视图。

图37显示了一个示范性的流程图，用于解释图34所示系统的运行。

图38显示了根据本发明的另一个方面的一个三维显示系统。

图39显示了一个三维显示图像的例子。

图40A-40H显示了概念图，解释了在三维鼠标光标和接目镜位置之间的关系。

图41显示了图38所示的所述显示设备的一个示范性的框图。

图42显示了一个示范性的流程图，用于解释图41中的显示设备的运行。

图43A-43C显示了概念图，解释了计算所述接目镜的所述中心点的位置和两个位置之间的距离的方法。

图44是一个概念图，用于解释被显示的图像的中间点的位置的确定方法。

图45显示了根据本发明的另一个方面的一个三维显示系统。

图46显示了图45所示的所述显示设备的示范性框图。

图47是一个概念图，用于根据所述接目镜的运动，解释所述照相机控制。

图48显示了一个示范性的流程图，用于解释图45所示的系统的运行。

图49显示了根据本发明的另一个方面的一个三维显示系统。

图50显示了图49所示的所述照相机控制器的一个示范性的框图。

图51显示了一个示范性的流程图，用于解释图50中的所述照相机控制器。

图52显示了一个示范性的表格，用于解释在空间放大率和照相机距离之间的关系。

图53显示了一个示范性的流程图，用于解释图49所示的整个系统的运行。

图54显示了根据本发明的另一个方面的一个三维显示系统。

图55显示了一个示范性的表格，用于解释所述照相机运动和显示角度之间的关系。

图56显示了一个示范性的流程图，用于解释图54所示的系统的整体运行。

图57显示了根据本发明的另一个方面的一个三维显示系统。

图58显示了图57中的所述显示设备的一个示范性的框图。

图59A和59B是概念图，用于解释所述被显示图像的调整。

图60显示了一个示范性的流程图，用于解释图57中系统的运行。

图61显示了为所述图像传输立体图像和拍摄比率的所述系统的一个示范性的框图。

图62显示了为所述图像在一个持久的存储器上存储立体图像和拍摄比率的所述系统的一个示范性的框图。

图63显示了所述数据示范性的格式，该数据存储在图62中的记录介质中。

图64显示了一对便携式通信设备的示范性框图，包括一对数码相机和一对显示屏幕。

图65显示了一个便携式通信设备的示范性框图，用于根据一个拍摄比率和一个屏幕比率显示立体图像。

图66A和66B显示了一个便携式通信设备的示范性框图，用于控制所述立体图像的位置。

图67显示了一个便携式通信设备的示范性框图，用于控制立体图像的空间放大率。

图68显示了一个概念图，用于解释具有单独的显示屏幕的一个便携式通信设备。

图69A和69B显示了一个示范性框图，用于解释从三维结构数据生成所述立体图像。

图70显示了一个三维显示系统，用于使所述立体照相机和显示设备之间的分辨率一致。

具体实施方式

图1A显示了一个典型的三维图像生成和复制装置。图1A中的所述系统使用两个显示设备来显示立体图像。所述装置包括一组立体照相机110和120，互相之间以一个预定的距离分隔开。所述照相机110和120可以被分隔开相同于一个观察者的两只眼睛之间的距离，用于在两个不同的位置拍摄一个物体100。每一个照相机110和120分别向所述显示设备140和150同时或相继地提供每一个被拍摄的图像。所述显示设备140和150被定位，使得观察者能够分别通过他的左眼和右眼观察到显示在所述设备140和150上的每一个图像。所述观察者能够通过同时地或相继地感应和合成所述左边的和右边的图像来识别一个三维图像。也就是说，当所述观察者用每一只眼睛看到一对立体图像时，一个单个的图像(物体)被觉察到，具有三维的性质。

图1B显示了另一个典型的三维图像生成和复制装置。图1B中的所述系统使用一个显示设备来显示立体图像。所述装置包括一组立体照相机110和120，互相之间以一个预定的距离分隔开，用于在两个不同的位置拍摄同一个物体100。每一个照相机110和120向一个合成设备130提供每一个拍摄的图像。所述合成设备130从所述左边的和右边的照相机110和120接收两个图像，并且相继地将所接收到的图像照射到一个显示设备160上。所述合成设备130可以被定位于一个照相机地点，或一个屏幕地点。所述观察者佩戴特殊的眼镜170，该眼镜允许每一只眼看到每一个被显示的图像。所述眼镜170可以包括一个过滤器或一个光栅，允许所述观察者交替地看到每一个图像。所述显示设备160可以包括一个液晶显示器(LCD)或一个三维眼镜，如一个头戴式显示器(HMD)。这样，所述观察者能够识别一个三维图像，通过每一只眼睛相继地感知所述左边的和右边的图像。

这里，根据两个照相机和要被所述照相机拍摄的所述物体之间的距离，以及所述被拍摄物体的尺寸，所述被显示的图像的尺寸就确定了。而且，由于显示在所述显示设备上的所述左边的和右边的图像之间的距离，与一个观察者的左眼和右眼之间的距离，具有相同的比率，所述观察者感觉到以三维形式观察所述实际的物体。

在上述的技术中，当物体运动，照相机运动，或者关于所述物体，执行一个放大(拉近)或缩小(放远)图像功能，不处于一个固定的物体被一个固定的照相机拍摄的状态时，所述物体可以被所述照相机拍摄。在这些情况下，所述照相机和所述被拍摄的物体之间的距离，或者所述被拍摄的物体的尺寸改变。这样，一个观察者可以感觉到所述图像，具有一种距离感觉，这种距离感和所述照相机与所述物体间的实际距离不同。

而且，即使当所述物体和所述立体照相机之间的距离在拍摄过程中是固定的时，每一个观察者具有其特定的眼间距离，生物测量，这是通过测量所述观察者的眼睛的中心点之间的距离。例如，一个成人的眼间距离和一个儿童的眼间距离就非常不同。而且，所述眼间距离在相同年龄的观察者之间也有变化。同时，在现有的三维显示系统中，每一个立体图像的中心点之间的距离被固定在一般成年人的距离值(如，70毫米)，如图1A和1B示出。然而，如上所述，每一个观察者具有他自己个人的眼间距离。这可能会引起头疼，当所述观察者观察立体图像并且三维感觉被扭曲时。在一些情况中，甚至感觉不到三维。

为了显示一个真实的三维图像，本发明的一个方面要调整显示图像或显示设备，使得所述显示设备中的屏幕比率(D∶E∶F)基本相等于所述照相机中的拍摄比率(A∶B∶C)。在下文中，术语三维图像和立体图像将表达相同的意思。并且，一个立体图像包括由一对立体照相机生成的一对二维平面图像。立体图像包括多个立体图像。

拍摄比率(A∶B∶C)和屏幕比率(D∶E∶F)

图2A和图2B显示了一个照相机的拍摄比率。该比率涉及一个范围，或所述空间的尺寸，与通过一个照相机的取景器看到的范围成正比，该照相机能够在一个场景中进行拍摄。所述拍摄比率包括三个参数(A，B，C)。参数A和B被分别定义为所述空间的水平和垂直长度，包括被所述照相机20拍摄的所述物体22。参数C被定义为在所述照相机20和所述物体22之间的垂直距离。一般地，一个照相机具有它自己本身的，能够拍摄一个物体的水平和垂直范围，并且所述水平和垂直长度的比率通常是不变的，如，4∶3或16∶9。这样，一旦所述水平或垂直长度中的一个被确定了，另外一个长度也就被自动确定了。本发明的一个实施例中，所述照相机20包括一个视频照相机，一个静态式照相机，一个模拟照相机，或一个数码照相机。

为了做说明，假设所述物体22被置于与所述照相机20相距10米处，并且被拍摄使得所述物体22被包括在一个单一的胶片或一个图像帧中，如图2A和图2B所示。如果所述水平距离(A)是20米，所述垂直距离(B)将是“15米”，相对于4∶3的照相机比率。因为所述照相机20和所述物体之间的距离是10米，所述拍摄比率是20∶15∶10＝2∶1.5∶1。在本发明的一个实施例中，当拍摄一个物体时的所述拍摄比率可以根据一个照相机物镜的光学特性被确定，如，最大的拍摄比率和最小的拍摄比率。

图3A和图3B表示了一个显示设备的屏幕比率，该设备显示一个拍摄图像。所述屏幕比率涉及一个观察者能够通过一个显示设备看到的范围。所述屏幕比率包括三个参数(D∶E∶F)。参数D和E被分别定义为显示在所述显示设备24中的所述图像的水平的和垂直的长度。参数F被定义为在所述显示设备和一个观察者的眼睛26之间的垂直距离。方便起见，在图3A和图3B中，只有一只眼睛26和一个显示设备24被显示出，而没有显示出两只眼睛和一组显示设备。F可以使用一个距离探测传感器被自动地测量，或手工进行测量，或可以被固定。在本发明的一个实施例中，参数D和E被调整，使得所述拍摄比率(A∶B∶C)和所述屏幕比率(D∶E∶F)相等。这样，在所述显示设备24中的所述被调整的图像的尺寸，相对应于被所述照相机20拍摄的图像的尺寸。这表明一个观察者看到的被显示的图像的尺寸与由所述照相机20生成的图像的尺寸成比例。这样，通过总是保持“A∶B∶C＝D∶E∶F”的关系，一个更真实的三维图像就被提供给观察者。这样，通过本发明的一个实施例，如果所述照相机以较大拍摄比率拍摄一个物体，所述图像也就采用一个较大屏幕比率被显示。

图4A显示了，根据所述照相机20的焦距的变化，一个物镜和一个胶片之间距离的变化。(注意，虽然本说明书中使用了术语“胶片”，这个术语并不局限于模拟图像记录介质。比如，一个电荷耦合元件CCD设备或互补金属氧化物半导体CMOS图像传感器可以被用来在数字环境中获取图像)。所述照相机20可以具有更多的焦距范围，但是图4A中只示例出了四个焦距范围。

如图4A所示，根据所述照相机20的焦距，在一个胶片和物镜之间的距离范围从d1到d4。所述焦距可以通过所述照相机20的一个焦点调整部分(将在下文做解释)进行调整。当所述焦距是“无穷大”(∞)时，所述距离(d1)是最短的。当所述照相机20被设置成具有一个无穷大的焦距时，所述照相机20通过所述物镜接收最大量的光。当所述焦距是0.5米，在该处所述照相机通过所述物镜接收最少量的光时，所述距离(d4)是最长的。也就是说，进入所述照相机20的光的量，根据所述照相机20的焦距而变化。

因为所述物镜的位置通常是固定的，为了从d1到d4改变所述距离，所述胶片的位置范围，根据所述焦距，是从P_s到P_e，等于“d”。所述照相机20的所述焦距调整部分调整所述胶片的位置，从P_s到P₁。所述照相机20的所述焦距调整可以手工执行，或可以自动实现。

图4B显示了，根据所述照相机20的所述焦距的变化，拍摄比率的变化。所述拍摄比率(A∶B∶C)可以被表示成(A/C∶B/C)。当所述照相机被设置成具有一个无穷大的焦距，所述值A/C或B/C是最大的值，如图4B所示是“2.0/1”。相反，当所述照相机20被设置成具有，例如，一个“0.5米”的焦距时，所述值A/C或B/C是最小的值，如图4B所示是“1.0/1”。也就是说，所述照相机接收的光越多，所述拍摄比率越大。相似的，所述焦距越大，所述拍摄比率越大。

图4C显示了，拍摄比率和照相机的焦距之间的关系。所述照相机的焦距可以被确定，例如，通过探测所述照相机的所述焦点调整部分的当前的刻度位置。如图4C所示，当所述照相机具有一个“0.3米到无穷大”的焦距范围，当所述照相机拍摄一个物体时，所述焦点调整部分位于刻度在0.3米和无穷大之间的一个位置上。在这种情况下，所述拍摄比率呈线性变化，如图4C所示。如果所述照相机具有一个焦点调整部分，当拍摄一个物体时，该部分自动进行调整，所述拍摄比率可以被确定，通过探测自动被调整的当前的焦距。

图4D显示了一个示范性的表格，呈现了一个照相机的最大和最小的拍摄比率。如上所述，当所述焦距最长时，例如，图4D所示的无穷大的距离，一个照相机具有最大的拍摄比率(A∶B∶C＝3∶2∶1)。而且，当所述焦距最短时，例如，图4D所示的“0.3米”，所述照相机具有最小的拍摄比率(A∶B∶C＝1.5∶1∶1)。所述照相机的最大和最小的拍摄比率由其光学特性决定。在一个实施例中，一个照相机制造公司可能在照相机的技术说明书中提供最大和最小的拍摄比率。图4D中的表格用来在所述焦点调整部分位于在“0.3米和无穷大”之间的一个刻度上时，确定拍摄比率。

用来计算一个照相机的拍摄比率的方法和系统

图5A显示了根据本发明的一个方面的一个拍摄比率计算装置。所述装置包括一个焦点调整部分(FAP)52，一个FAP位置探测部分54，一个存储器56，以及一个拍摄比率计算部分58。在一个实施例中，所述拍摄比率计算装置可以被嵌入到所述照相机20中。

所述焦点调整部分52调整所述照相机20的物镜的焦点。所述焦点调整部分52可以手工或自动地执行其功能。在本发明的一个实施例中，所述焦点调整部分52可以包括在“0.3米和无穷大”之间的10个刻度，并且，当照相机20拍摄一个物体时，所述焦点调整部分52位于这其中一个刻度上。在本发明的一个实施例中，所述焦点调整部分52可以使用一个已知的，被用在一个典型照相机中的焦点调整部分。

所述FAP位置探测部分54在所述刻度之中，探测所述焦点调整部分52的当前刻度位置。在本发明的一个实施例中，所述FAP位置探测部分54可以包括一个已知的位置探测传感器，这个传感器探测所述焦点调整部分52位于的刻度值。在本发明的另一个实施例中，因为所述刻度位置的变化与所述物镜和胶片之间的距离成比例，如图4A所示，所述FAP位置探测部分54可以包括一个已知的距离探测传感器，这个传感器测量所述物镜和胶片之间的距离。

所述存储器56存储代表所述照相机20的最大和最小拍摄比率的数据。在本发明的一个实施例中，所述存储器56包括一个只读存储器(ROM)，一个快擦型存储器或一个可编程只读存储器。这也适用于在说明书中描述的其他所有的存储器。

所述拍摄比率计算部分58，根据所述探测到的刻度位置以及最大和最小的拍摄比率，计算一个拍摄比率(A∶B∶C)。在本发明的一个实施例中，所述拍摄比率计算部分58包括一个数字信号处理器(DSP)，使用以下公式I和II计算所述比率(A∶B∶C)。

公式I：

$A=\left(\frac{A_{\max }-A_{\min }}{c}\right)\×\left(\frac{S_{\mathrm{cur}}}{S_{\mathrm{tot}}}\right)+\frac{A_{\min }}{c}$

公式II：

$B=\left(\frac{B_{\max }-B_{\min }}{c}\right)\×\left(\frac{S_{\mathrm{cur}}}{S_{\mathrm{tot}}}\right)+\frac{B_{\min }}{c}$

在公式I和公式II中，参数A_max和B_max分别代表所述最大拍摄比率的水平和垂直长度值(A和B)，在图4D中用“3”和“2”作为例子。参数A_min和B_min分别代表所述最小拍摄比率的水平和垂直长度值(A和B)，在图4D中用“1.5”和“1”作为例子。参数S_cur和S_tot分别代表当前探测到的刻度值和总的刻度值。参数“c”代表所述最大或最小拍摄比率的距离值。因为所述拍摄比率(A∶B∶C)代表所述三个参数A，B和C之间的相对比例，所述参数可以被简化，如图4D所示。例如，所述拍摄比率，A∶B∶C＝300∶200∶100，就相同于A∶B∶C＝3∶2∶1。在本发明的一个实施例中，所述参数“c”具有值“1”，如图4D所示。

在本发明的另一个实施例中，所述拍摄比率计算部分58计算一个拍摄比率(A∶B∶C)，使得所述比率落在所述最大和最小拍摄比率之间，同时，与所述探测到的刻度位置的值成比例。这样，只要所述比率落在所述最大和最小拍摄比率之间，并且，与所述探测到的刻度位置的值成比例，任何其他的公式可以用来计算所述拍摄比率。

参考图6A，图5A中的拍摄比率计算装置的运行得到解释。所述照相机20拍摄一个物体(602)。在本发明的一个实施例中，所述照相机20包括一个单一的照相机。在本发明的另一个实施例中，所述照相机20包括一对立体照相机，如图1A所示。在以上任何一种情况下，为了方便，对于所述装置运行的描述将根据单一的照相机进行。

所述最大和最小拍摄比率被从所述存储器56提供到所述拍摄比率计算部分58(604)。在本发明的一个实施例中，所述拍摄比率计算部分58可以在其中存储所述最大和最小拍摄比率。在这种情况下，所述存储器56可以从所述装置中省略掉。

所述FAP位置探测部分54，在所述照相机20拍摄所述物体时，探测所述焦点调整部分52的当前的位置(606)。当所述照相机拍摄物体时，焦距可以被改变。所述焦点调整部分52的探测到的当前位置被提供给所述拍摄比率计算部分58。

所述拍摄比率计算部分58从公式I计算一个当前拍摄比率的水平值(A)(608)。假设，所述被探测到的当前位置值是“5”，在总的刻度值“10”中。使用公式I和图4D中的表格，所述水平值A如下得到。

$A=\left(\frac{A_{\max }-A_{\min }}{c}\right)\×\left(\frac{S_{\mathrm{cur}}}{S_{\mathrm{tot}}}\right)+\frac{A_{\min }}{c}=\left(\frac{3-1.5}{1}\right)\×\left(\frac{5}{10}\right)+\frac{1.5}{1}=2.25$

所述拍摄比率计算部分58从公式II计算一个当前拍摄比率的垂直值(B)(610)。在上述的例子中，使用公式II以及图4D中的表格，所述垂直值B如下得到。

$B=\left(\frac{B_{\max }-B_{\min }}{c}\right)\×\left(\frac{S_{\mathrm{cur}}}{S_{\mathrm{tot}}}\right)+\frac{B_{\min }}{c}=\left(\frac{2-1}{1}\right)\×\left(\frac{5}{10}\right)+\frac{1}{1}=1.5$

所述拍摄比率计算部分58从被用于计算参数A和B的所述最大和最小比率中得到参数C(612)。参考图4D中的表格，所述距离值(C)是“1”。所述拍摄比率计算部分58提供一个当前的拍摄比率(A∶B∶C)  (614)。在上述的例子中，所述当前拍摄比率＝2.25∶1.5∶1。

图5B显示了根据本发明的另一个方面的一个拍摄比率计算装置的框图。所述装置包括一个虹膜62，一个虹膜开口探测部分64，一个存储器66，以及一个拍摄比率计算部分68。在本发明的一个实施例中，所述拍摄比率计算装置被嵌入到所述照相机20中。

所述虹膜62是，根据其开口程度，调整进入到所述照相机20的光的数量的一个设备。当所述虹膜62开口程度最大时，最大量的光照射在所述照相机20的胶片上。这个最大的开口，对应着最长的焦距和最大的拍摄比率。相反，当所述虹膜62开口程度最小时，最少量的光进入到所述照相机20。这个最小的开口，对应着最短的焦距和最小的拍摄比率。在本发明的一个实施例中，所述虹膜62可以是被用在一个典型照相机内的一个已知的虹膜。

所述虹膜开口探测部分64探测所述虹膜62的开口程度。所述虹膜62的开口程度可以被量化到一个范围，如，1-10。程度“10”可以表示虹膜62的最大的开口，程度“1”可以表示虹膜62的最小的开口。所述存储器66存储着代表所述照相机20的最大和最小拍摄比率的数据。

所述拍摄比率计算部分68计算一个拍摄比率(A∶B∶C)，根据探测到的开口的程度以及所述最大和最小拍摄比率。在本发明的一个实施例中，所述拍摄比率计算部分68包括一个数字信号处理器(DSP)，使用下列公式III和IV计算所述比率(A∶B∶C)。

公式III：

$A=\left(\frac{A_{\max }-A_{\min }}{c}\right)\×\left(\frac{I_{\mathrm{cur}}}{I_{I\arg \mathrm{est}}}\right)+\frac{A_{\min }}{c}$

公式IV：

$B=\left(\frac{B_{\max }-B_{\min }}{c}\right)\×\left(\frac{I_{\mathrm{cur}}}{I_{I\arg \mathrm{est}}}\right)+\frac{b_{\min }}{c}$

在公式III和IV中，参数A_max和B_max，A_min和B_min，以及“c”，与在公式I和II中使用的参数相同。参数I_cur和I_largest分别代表被探测到的当前的开口程度和最大的开口程度。

参考图6B，拍摄比率计算装置的运行将被描述。关于前两个过程702和704的操作，与图6A中的相同。

当所述照相机20拍摄所述物体时，所述虹膜开口探测部分64探测所述虹膜62的当前开口程度(706)。探测到的所述虹膜62的开口程度被提供给所述拍摄比率计算部分68。

所述拍摄比率计算部分68从公式III计算一个当前拍摄比率的水平值(A)(708)。假设，所述被探测到的当前开口程度是2，在总的开口程度10中。使用公式III和图4D，所述水平值A如下得到。

$A=\left(\frac{A_{\max }-A_{\min }}{c}\right)\×\left(\frac{I_{\mathrm{cur}}}{I_{I\arg \mathrm{est}}}\right)+\frac{A_{\min }}{c}=\left(\frac{3-1.5}{1}\right)\×\left(\frac{2}{10}\right)+\frac{1.5}{1}=1.8$

所述拍摄比率计算部分68从公式IV计算一个当前拍摄比率的垂直值(B)(710)。在上述的例子中，使用公式IV以及图4D，所述垂直值B如下得到。

$B=\left(\frac{B_{\max }-B_{\min }}{c}\right)\×\left(\frac{I_{\mathrm{cur}}}{I_{I\arg \mathrm{est}}}\right)+\frac{B_{\min }}{c}=\left(\frac{2-1}{1}\right)\×\left(\frac{2}{10}\right)+\frac{1}{1}=1.2$

所述拍摄比率计算部分68从被用于计算参数A和B的所述最大和最小比率中得到参数C(712)。参考图4D，所述距离值是“1”。所述拍摄比率计算部分68提供一个当前的拍摄比率(A∶B∶C)(714)。在上述的例子中，当前拍摄比率＝1.8∶1.2∶1。

图7显示了一个照相机，包括如图5A和图5B所示的拍摄比率计算装置。所述照相机20包括一个图像数据处理装置70，一个微型计算机72，一个拍摄比率计算装置74，以及一个数据合成器76。

在本发明的一个实施例中，所述照相机20包括一个模拟照相机和一个数字照相机。当所述照相机20拍摄一个物体时，所述图像数据处理装置70，根据所述微型计算机72的控制，对所述被拍摄的图像执行一个典型的图像处理。在本发明的一个实施例中，所述图像数据处理装置70可以包括一个数字转换器，该转换器将所述被拍摄的模拟图像数字化到数字值，一个存储器来存储所述被数字化的数据，以及一个数字信号处理器(DSP)，该处理器执行所述被数字化的图像数据的一个图像数据处理(都没有示出)。所述图像数据处理装置70提供被处理的数据到一个数据合成器76。

在一个实施例中，所述拍摄比率计算装置74包括图5A或5B所示的装置。所述拍摄比率计算装置74计算一个拍摄比率(A∶B∶C)。计算出来的拍摄比率(A∶B∶C)数据被从装置74提供到所述数据合成器76。

所述微型计算机72控制所述图像数据处理装置70，所述拍摄比率计算装置74，以及所述数据合成器76，使得所述照相机20输出所述被合成的数据78。在本发明的一个实施例中，所述微型计算机72控制所述图像数据处理装置70，使得所述装置适当地处理所述数字图像数据。在本发明的这个实施例中，所述微型计算机72控制所述拍摄比率计算装置74来为所拍摄的图像计算一个拍摄比率。在本发明的这个实施例中，所述微型计算机72控制所述数据合成器76来合成所述经过处理的数据，以及对应于经过处理的数据的所述拍摄比率数据。在本发明的一个实施例中，所述微型计算机72可以提供一个同步信号到所述数据合成器76，来合成所述图像数据和所述比率数据。如上所述，只要所述焦点调整部分的当前的刻度位置或所述虹膜的开口程度不被改变，所述拍摄比率就不变。所述微型计算机72可以探测刻度位置或开口程度的变化，并控制所述数据合成器76，使得所述图像数据和相对应的比率数据被适当地合成。

在本发明的一个实施例中，所述微型计算机72被编程来执行上述的功能，使用可从Intel，IBM和Motorola等公司得到的典型的微型计算机产品。这个产品也可以适用于本说明书描述的其他微型计算机。

所述数据合成器76，根据所述微型计算机72的控制，合成来自于所述图像数据处理装置70的所述图像数据和计算出的拍摄比率(A∶B∶C)数据。所述合成器76输出所述被合成的数据78，其中所述图像数据和所述比率数据可以互相同步。在本发明的一个实施例中，所述合成器76可以包括一个已知的多路复用器。

用来根据一个拍摄比率控制屏幕比率的方法和系统

图8显示了用于显示立体图像的一个系统，以使得拍摄比率(A∶B∶C)基本上相同于屏幕比率(D∶E∶F)。该系统包括一个照相机地点80和一个显示地点82。所述照相机地点80传送一个拍摄比率(A∶B∶C)和被拍摄的图像到所述显示地点82。所述显示地点82显示所被传送的图像，使得屏幕比率(D∶E∶F)基本上相同于所述拍摄比率(A∶B∶C)。在本发明的一个实施例中，所述照相机地点80可以包括一个单一的照相机，并且所述显示地点82可以包括一个单一的显示设备。在本发明的另一个实施例中，所述照相机地点80可以包括一组立体照相机，并且所述显示地点82可以包括一组显示设备，如图8所示。

图8所示的照相机地点80的实施例包括一组立体照相机110和120，以及发射机806和808。所述的左边的和右边的立体照相机110和120，相对于要被拍摄的物体，可以被放置如图1A所示。照相机110和120包括结合图7描述的所述元件。照相机110和120中的每一个分别提供其自己的被合成的数据802和804到发射机806和808。发射机806和808中每一个传送被合成的数据802和804，通过一个网络84，到达所述显示地点82。所述网络84可以包含一个有线传输或一个无线传输。在本发明的一个实施例中，发射机806和808中每一个与所述照相机110和120相分离。在本发明的另一个实施例中，发射机806和808中每一个可以嵌入到所述照相机110和120中。简单起见，假设两个所述的拍摄比率分别为“A1∶B1∶C1”和“A2∶B2∶C2”。

在本发明的一个实施例中，所述的拍摄比率“A1∶B1∶C1”和“A2∶B2∶C2”基本上相同。在本发明的一个实施例中，所述数据802和804可以被合成，并传送到所述显示地点82。在本发明的一个实施例中，所述拍摄比率在每一个照相机和显示地点可以具有一个标准的数据格式，使得所述显示地点能够容易地识别所述拍摄比率。

所述显示地点82包括一组接收机820，832，一组显示设备86，88。每一个接收机820，832接收从所述照相机地点80传送来的被合成的数据，并分别提供每一数据组到所述显示设备86，88。在本发明的一个实施例中，所述接收机820，832中每一个与所述显示设备86，88相分离。在本发明的另一个实施例中，所述接收机820，832可以嵌入到所述显示设备86，88中。所述显示设备86，88包括数据分离器822，834，图像尺寸调整部分828和840，以及显示屏幕830和842。所述数据分离器822和834从所接收到的数据中，分离所述拍摄比率数据(824，838)和所述图像数据(826，836)。在本发明的一个实施例中，所述数据分离器822和834中的每一个包括一个典型的多路复用器。

所述图像尺寸调整部分828，根据所述拍摄比率(A1∶B1∶C1)，和屏幕—观察者距离(F1)以及显示屏幕尺寸值(G1，H1)，来调整要被显示在显示屏幕830上的图像的尺寸。所述屏幕—观察者距离(F1)代表在所述显示屏幕830和观察者的一只眼睛，如，对准屏幕830的左眼，之间的距离。在本发明的一个实施例中，所述距离F1可以是固定的。在这种情况下，观察者的眼睛可以被置于一个眼睛固定结构中，这将在后文中更详细地描述。而且，所述图像尺寸调整部分828可以在其中存储所述固定值F1。所述屏幕尺寸值G1和H1分别代表所述屏幕830的水平和垂直尺寸。在本发明的一个实施例中，所述尺寸值G1和H1可以被存储在所述图像尺寸调整部分828中。

所述图像尺寸调整部分840，根据所述拍摄比率(A2∶B2∶C2)，和屏幕—观察者距离(F2)以及显示屏幕尺寸值(G2，H2)，来调整要被显示在屏幕842上的图像的尺寸。所述屏幕—观察者距离(F2)代表在所述显示屏幕842和观察者的一只眼睛，如，对准屏幕842的右眼，之间的距离。在本发明的一个实施例中，所述距离F2可以是固定的。在本发明的一个实施例中，所述屏幕—观察者距离(F2)和所述屏幕—观察者距离(F1)基本上相同。所述屏幕尺寸值G2和H2分别代表所述屏幕842的水平和垂直尺寸。在本发明的一个实施例中，所述显示屏幕尺寸值G2和H2与所述显示屏幕尺寸值G1和H1基本相同。

所述图像尺寸调整部分828和840的操作会结合图9和图10做更详细地说明。因为，两个图像尺寸调整部分828和840的操作基本相同，简单起见，只解释关于图像尺寸调整部分828的操作。

所述图像数据826，所述拍摄比率数据(A1∶B1∶C1)，和所述屏幕—观察者距离(F1)被提供给所述图像尺寸调整部分828(902)。屏幕比率(D1∶E1∶F1)，根据所述拍摄比率(A1∶B1∶C1)和所述屏幕—观察者距离(F1)，利用下述公式V被计算出(904)。因为值F1已经提供，屏幕比率的参数D1和E1从公式V中得到。

公式V：

A1∶B1∶C1＝D1∶E1∶F1

$D1=A1\×\frac{F1}{C1}$

$E1=B1\×\frac{F1}{C1}$

所述显示屏幕830的水平和垂直屏幕尺寸值(G1，H1)被提供给所述图像尺寸调整部分828(906)。在本发明的一个实施例中，所述屏幕尺寸值G1和H1，以及所述距离值F1是固定的，并被存储在所述图像尺寸调整部分828中。在本发明的另一个实施例中，所述屏幕尺寸值G1和H1，以及所述距离值F1被手工地提供到所述图像尺寸调整部分828中。

图像放大(缩小)比率d和e从下述公式VI中计算出来(908)。所述比率d和e分别代表所述显示屏幕830和842的水平和垂直放大(缩小)比率。

公式VI：

$d=\frac{D1}{G1}$

$e=\frac{E1}{H1}$

这就来关于所述屏幕尺寸(G1，H1)来执行被提供的图像826的放大或缩小。如果，被计算出的值“D1”大于所述水平的屏幕尺寸值(G1)，被提供的图像需要被如“d”一样多地放大。如果，被计算出的值“D1”小于所述水平的屏幕尺寸值(G1)，被提供的图像需要被如“d”一样地缩小。对于计算出的值“E1”也相同地适用。这个放大或缩小使得一个观察者能够以相同于照相机110拍摄所述物体的比率来识别所述图像。所述显示设备86和88的组合向观察者提供一个更真实的三维图像。

要确定所述放大(缩小)比率(d，e)是否大于“1”(910)。如果两个比率(d，e)都大于1，所述图像数据826就被分别按“d”和“e”比率被放大，如图10A所示(912)。在本发明的一个实施例中，所述图像中大于所述屏幕尺寸(G1，H1)的部分被切掉，如图10A所示(914)。

如果并非两个比率“d”和“e”都大于1，就确定所述放大(缩小)比率(d，e)是否小于“1”(916)。如果两个比率d和e都小于1，所述图像数据826就被分别按“d”和“e”比率被缩小，如图10B所示(918)。在本发明的一个实施例中，所述屏幕中的空白部分被填充上背景色，如黑色，如图10B所示(920)。

如果两个比率d和e都等于1，所述图像的尺寸不做任何调整(922)。在这种情况下，因为所述放大(缩小)比率是1，所述图像没有放大或缩小，如图10C所示。

现在，参考图11，描述了图8中显示的系统的整体运行。使用一组立体照相机110和120来拍摄一个物体(1120)，如图1A示例出。照相机110和120中的每一个分别计算所述拍摄比率(A1∶B1∶C1)和(A2∶B2∶C2)(1140)，例如，使用图6所示的方法。

为所述图像计算的所述图像数据和所述拍摄比率，为所述立体照相机110和120中的每一个被合成(1160)。所述被合成的数据在图8中被以标号802和804表示。在本发明的一个实施例中，所述合成在所述图像数据的每一帧中执行。在本发明的一个实施例中，只要所述拍摄比率保持不变，所述合成不被执行，并且只有图像数据，而没有拍摄比率，被传送到所述显示地点82。在这种情况下，当所述拍摄比率被改变，所述合成就重新开始。或者，所述拍摄比率不被合成，而是与所述图像数据分离地进行传送。所述发射机806和808中的每一个，通过所述通信网络84，传送合成数据到所述显示地点82(1180)。

所述接收机820和832中的每一个从所述照相机地点80接收被传送的数据(1200)。所述拍摄比率和图像数据从所述合成数据中分离出来(1220)。除了1200和1220，可供选择的是，所述图像数据和拍摄比率被分别接收到，由于它们在传输中没有被合成。在本发明的一个实施例中，所述的被合成的数据可能不包含拍摄比率。在这种情况下，最近的一次接收到的所述拍摄比率，被用于计算所述屏幕比率。在本发明的一个实施例中，所述屏幕比率可以保持不变，直到接收到新的拍摄比率。

所述显示设备86和88中每一个的所述屏幕比率(D1∶E1∶F1)和(D2∶E2∶F2)，通过使用结合图9描述的方法被计算出(1240)。所述立体图像被显示，使得所述拍摄比率(A1∶B1∶C1)和(A2∶B2∶C2)中的每一个基本上相同于所述屏幕比率(D1∶E1∶F1)和(D2∶E2∶F2)中的每一个(1260)。在这种情况下，所述图像可以根据所述显示设备86和88中每一个的所述屏幕尺寸被放大或缩小，如图9和图10中讨论的一样。

用来控制一个立体图像的显示位置的方法和系统

图12显示了根据本发明的一个实施例的所述显示系统的例子。图12A显示了一个头戴式显示器(HMD)系统。所述HMD系统包括一对显示屏幕1200和1220。简单起见，如图8所示的电子显示机制在这个HMD系统中被省略了。一个观察者在他或她的头上佩戴HMD，并且通过每一个显示屏幕1200和1220观察立体图像。这样，在本发明的一个实施例中，所述屏幕—观察者眼睛之间的距离(F)可以是固定的。在本发明的另一个实施例中，所述距离(F)可以通过一个已知的距离探测传感器进行测量，并提供到所述HMD系统。本发明的另一个实施例，包括如图1B所示的一个三维显示系统。所述显示设备的另一个实施例包括一对投影设备，它们投影一组立体图像到屏幕上。

图12B显示了根据本发明的另一个实施例的一个三维显示系统。所述显示系统包括一个V形镜1240，以及一组显示设备1260和1280。在本发明的一个实施例中，除了进一步分别包括一个反转部分(未示出)，所述显示设备1260和1280与图8中的显示设备86和88基本上相同。所述反转部分反转要被显示的图像的左侧面和右侧面。所述V形镜1240将来自于所述显示设备1260和1280的图像反射到一个观察者的眼中。这样，所述观察者看到来自于所述V形镜1240的一个反射的图像。包括所述V形镜的所述三维系统被美国专利申请10/067,628公开，该申请被本专利的发明者在2002年2月4日提交。简单起见，在下文中，发明性的内容主要根据如图12B所示的显示系统进行描述，但是，本发明同样适用于其他的显示系统，例如，图12A所示的显示系统。

图13显示了根据本发明的一个方面的一个三维显示系统，包括一个眼睛位置固定设备1300。参考图13A和13B，所述眼睛位置固定设备1300，以离所述镜子1240一个预定的距离，位于所述V形镜1240的前方。所述眼睛位置固定设备1300，用来固定在镜子1240和观察者的眼睛之间的距离。所述眼睛位置固定设备1300还用来放置观察者的眼睛，使得观察者的每一只眼睛都基本上垂直于每一个镜像(虚拟的图像)。定义在所述设备1300中的一对孔1320和1340被配置，使得所述观察者能观察所述反射图像的每一个中心点。在本发明的一个实施例中，所述孔1320和1340中的每一个的尺寸足够大，使得所述观察者能够看到位于一预定的距离和位置的所述V形镜1240的一个完整的一半部分(左或右部分)，如图13A和13B所示。在本发明的一个实施例中，所述眼睛位置固定设备1300可以用来按需要固定一个观察者的眼睛的位置，结合本发明的其他方面，如下进行讨论。

图14A显示了所述被显示的图像和一个观察者的眼睛之间的关系。距离(W_d)代表所被显示的图像(1410，1420)中的每一个的中心点(1430，1440)之间的距离。距离(W_a)代表观察者的每一只眼睛的中心点(1450，1460)之间的距离。所述距离W_a因人而异。一般地，所述距离随着人的长大而增加，并且当他或她到达一个特定的年龄时，所述距离就不再发生变化。一个成年人的平均距离可能是70毫米。一些人可能是80毫米，其他一些人可能是60毫米。距离(V_a)代表观察者的每一个接目镜的中心点(1470，1480)之间的距离。这里，一个接目镜表示在眼睛的瞳孔之后的圆的、透明的一块肉。所述接目镜随着眼睛的运动而运动。所述距离V_a根据物体和所述观察者的眼睛之间的距离(F)发生改变。所述距离(F)越大，所述值V_a越大。参考图14B，当观察者看到一个物体远于，例如，10,000米，V_a具有最大值(V_amax)，与所述距离W_a基本上相同。

传统的三维显示系统显示图像，不考虑所述值W_a。这表示所述距离值(W_d)对于所有观察者都一样，而不考虑他们具有不同的W_a值的事实。这些传统的系统引发一些令人不快的问题，如头痛或眼花，以及三维感觉的损坏。为了产生更真实的三维图像，同时减轻观察者的头痛或眼花，所述距离W_d需要通过考虑所述距离W_a再被确定。考虑W_a值可以向观察者提供更好、更真实的三维图像。在本发明的一个实施例中，所述距离W_d被调整，使得所述距离W_d与W_a基本相同。

图15显示了根据本发明的一个方面的一个三维图像显示系统。同样，所述系统可以与其他系统一同使用，例如分别与一个HMD系统或一个具有V形镜的显示系统，如图13A和13B所示，或一个投影显示系统。

图15所示的系统包括一对显示设备1260和1280，以及一对输入设备1400和1500。每一个输入设备1400和1500向每一个显示设备1260和1280提供所述距离值W_a。在本发明的一个实施例中，每一个输入设备1400和1500包括一个键盘，一个鼠标，一个指示设备，或一个遥控器。在本发明的一个实施例中，所述输入设备1400和1500中的其中一个可以省略，另一个输入设备用来向两个显示设备1260和1280提供所述距离值W_a。

所述显示设备1260和1280分别包括接口1510和1550，微型计算机1520和1560，显示驱动器1530和1570，以及显示屏幕1540和1580。在本发明的一个实施例中，显示屏幕1540和1580中的每一个，包括一个液晶显示器(LCD)屏幕，一个阴极射线管(CRT)屏幕，或一个等离子显示器(PDP)屏幕。所述接口1510和1550分别提供在所述输入设备1400和1500与所述微型计算机1520和1560之间的接口。在本发明的一个实施例中，每一个所述接口1510和1550包括一个典型的输入设备控制器和/或一个典型的接口模块(未示出)。

有一些方法来测量和提供所述距离(W_a)。例如，一个验光师可以使用眼睛检查设备来测量一个观察者的W_a值。在这种情况下，观察者可以通过所述输入设备1400和1500来输入所述值(W_a)。另外，例如，一个接目镜运动探测器可以被用来测量所述W_a值。在这种情况下，所述W_a值可以从所述探测器被提供给任何一个输入设备1400，1500或图15中的所述接口1510，1550。

另外一个例子，如图14C所示，所述W_a值可以使用一对长大约1米，直径大约1毫米的平行管200，220来进行测量，它们离观察者的眼睛大约1厘米。所述管子200，220的每一端都是开着的。所述管子距离(P_d)可以通过扩宽或缩小管子200，220之间的距离来在大约40毫米和120毫米之间进行调整。所述管子200，220，在其扩宽或缩小之间距离时，要保持平行。一个标尺240可以被帖到管子200和220上，如图14C所示，使得所述标尺240能够测量在管子200，220之间的距离。当观察者分别通过所述离其较近的孔，完整地看到孔260，280时，所述标尺240标示出所述观察者的W_a值。在另外一个实施例中，红色和蓝色材料(纸，塑料，或玻璃)可以分别覆盖所述孔260，280。在这种情况下，所述管子距离(P_d)就是，当观察者从所述孔260，280，通过合成所述红色和蓝色而观察到紫色的的时候的W_a值。

每一个微型计算机1520和1560，根据提供的W_a值，为被显示的图像确定运动的量，使得所述W_d值基本上相同于W_a值。在本发明的一个实施例中，每一个微型计算机(1520，1560)初始化所述距离值W_d，并根据所述值W_a和初始值W_d，来为被显示的图像确定运动的量。每一个显示驱动器1530和1570根据被确定的运动的量，移动被显示的图像，并在每一个显示屏幕1540和1580上显示被运动的图像。在本发明的一个实施例中，每一个微型计算机(1520，1560)可以包含每一个显示驱动器1530和1570的功能。在这种情况下，所述显示驱动器1530和1570可以省略。

参考图16，对图15所示的系统的运行进行描述。一组立体图像被显示在一对显示屏幕1540和1580上(1610)。所述立体图像可以分别被所述立体照相机110和120提供，如图1A所示。所述被显示的图像的中心点之间的距离(W_d)被初始化(1620)。在本发明的一个实施例中，所述初始值可以包括所述一般成年人的眼间距离值，如，“70毫米”。观察者的接目镜中心点之间的距离(W_a)被提供(1630)。

然后就确定W_a是否等于W_d(1640)。如果W_a等于W_d，所述被显示的图像不进行任何运动(1680)。在这种情况下，因为观察者的眼睛的中心点之间的距离(W_a)与所述被显示的图像的中心点之间的距离(W_d)相同，对所述被显示的图像，不进行任何调整。

如果，W_a不等于W_d，就决定W_a是否大于W_d(1650)。如果W_a大于W_d，所述距离(W_d)需要被增加，直到W_d等于W_a。在这种情况下，被显示在左边屏幕1540上的左边的图像1750被向左侧移动，并且，被显示在右边屏幕1580上的右边的图像1760被向右侧移动，直到这两个值基本上相同，如图17A所示。参考图17B，所述被显示的图像1750和1760的运动被概念化地显示出，针对所述显示系统和一个V形镜。因为所述V形镜向一个观察者反射所述被显示的图像，这些图像已经从所述显示设备1260和1280接收到，为了使观察者通过所述镜子看到被调整过的图像，如图17A所示，所述被显示的图像1750和1760需要关于所述V形镜被移动，如图17B所示。也就是说，当所述被显示的图像1750和1760被移动，如图17B所示的，所述看着V形镜的观察者会感觉到所述图像的运动，如图17A所示。

关于如图12A所示的所述HMD系统，所述被显示的图像运动方向与图17A中显示出的相同。关于结合图15描述的所述投影显示系统，因为所述投影显示系统投射图像到一个屏幕上，该屏幕横过所述投影系统，所述被显示图像的运动方向与如图17A所示的那些方向相反。

如果确定W_a不大于W_d，所述距离W_d需要被减小，直到W_d等于W_a。这样，被显示在显示设备1260上的左边的图像1770被向右侧运动，并且，被显示在显示设备1280上的右边的图像1780被向左侧运动，直到这两个值基本上相同，如图17C和17D所示。图17A和17B中关于被显示图像的运动的解释同样适用于图17C和17D中的系统。

图18显示了根据本发明的另一个实施例的一个三维图像显示系统。所述系统包括一个输入设备1810，一个微型计算机1820，一对伺服机制1830和1835，以及一对显示设备1840和1845。所述输入设备1810向每一个显示设备1840和1845提供一个观察者的输入，如，所述距离值W_a。在本发明的一个实施例中，所述输入设备1810可以是，例如，一个键盘，一个鼠标，一个指示设备，或一个遥控器。简单起见，接口被省略了。

所述微型计算机1820根据被提供的所述值W_a，为所述显示设备1840和1845确定运动的量，使得所述W_d值与所述W_a值基本上相同。在本发明的一个实施例中，所述微型计算机1820初始化所述距离值(W_d)，并且根据所述值W_a和所述初始值W_d，为所述显示设备1840和1845确定运动的量。所述伺服机制1830和1835中的每一个根据被确定的运动的量，分别运动所述显示设备1840和1845。

参考图19，图18中的系统的运行得到解释。每一个立体图像被显示在所述显示设备1840和1845中(1850)。在所述被显示的图像的中心点之间的距离(W_d)被初始化(1855)。在本发明的一个实施例中，所述初始值可以是“70毫米”。一个观察者的两只眼睛的中心点之间的所述距离(W_a)被提供给所述微型计算机1820(1860)。确定W_a是否等于W_d(1870)。如果W_a等于W_d，显示设备1840和1845不作运动(1910)。如果确定W_a大于W_d(1880)，所述伺服机制1830和1835分别向一定方向运动所述显示设备1840和1845(1842，1844)，使得W_d扩大达到W_a，如图20A和20B所示。如果确定W_a不大于W_d，所述伺服机制1830和1835分别向一定方向运动所述显示设备1840和1845(1846，1848)，使得W_d缩小达到W_a，如图20C和20D所示。

在本发明的另一个实施例中，使用一个已知的一个接目镜运动探测器可以自动地探测到所述距离(V_a)。本发明的这个实施例将结合图21A进行描述。所述探测器2100，探测在观察者的接目镜的中心点之间的距离V_a。而且，所述探测器2100探测所述每一个接目镜的位置。在图21A和21B中，A_2L和A_2R代表观察者的接目镜的中心点，A_3L和A_3R代表观察者的眼睛的中心点。从图21A和21B中可以看到，所述A_3L位置是固定的，而所述A_2L位置可移动。所述探测器2100探测所述每一个接目镜的当前位置。在本发明的一个实施例中，所述探测器2100包括一个已知的接目镜探测传感器，如在美国专利5,526,089中被公开的。

所述被探测到的距离和位置值被提供到一个微型计算机2120。所述微型计算机2120接收所述距离值V_a，并为所述被显示的图像确定运动的量，或为所述显示设备确定运动的量，与结合图15-20描述的相类似。所确定的量用来控制所述被显示的图像的运动或所述显示设备的运动。而且，所述微型计算机2120根据所述接目镜的位置值来确定所述图像的中心点的新位置。这样，所述微型计算机2120控制所述显示驱动器(1530，1570)或者所述伺服机制(1830，1835)来运动所述立体图像，从所述图像的当前中心点2210和2230，到达新的中心点，例如，2220和2240，如图22所示。

用来提供立体照相机的运动信息的方法和系统

图23显示了，根据本发明的一个方面的用于一个三维显示系统的一个照相机系统。所述照相机系统用来向一个显示地点提供被拍摄的图像数据和照相机运动探测数据。所述照相机系统包括一组立体照相机2200，2210，运动探测设备2220，2230，合成  2240，2250，以及发射机2280，2290。每一个立体照相机2200，2210拍摄一个图像，并将拍摄到的图像数据提供给每一个合成器2240，2250。

所述运动探测设备2220，2230分别探测所述照相机2200和2210的运动。所述照相机2200和2210的运动可能包括向上和向下方向，以及向左和向右方向的运动，如图23所示。每一个探测设备(2220，2230)向每一个合成器2240和2250提供探测数据。在本发明的一个实施例中，如果探测设备2220和2230中的每一个没有探测到所述照相机2200和2210的任何运动，所述设备2220和2230可以不向合成器2240和2250提供探测数据，或提供代表没有运动的探测信息数据。在本发明的一个实施例中，所述运动探测设备2220和2230中的每一个包括一个典型的运动探测传感器。所述运动探测传感器可以提供文本或图形的探测数据到所述合成器2240和2250。

所述合成器2240和2250合成所述图像数据和所述运动探测数据，并且分别提供合成的数据2260和2270到所述发射机2280和2290。如果所述合成器2240和2250从所述运动探测设备2220和2230接收到代表没有运动的探测信息数据，或者如果所述合成器2240和2250没有接收到任何运动数据，每一个合成器(2240，2250)只向所述发射机2280和2290提供所述图像数据，而没有运动探测数据。在本发明的一个实施例中，每一个合成器2240和2250包括一个典型的多路复用器。所述发射机2280和2290中的每一个通过一个通信网络(未示出)，传输所述合成的数据2260和2270到所述显示地点。

图24显示了对应于图23所示的所述照相机系统的一个显示系统。所述显示系统用于向一个观察者提供照相机运动。所述照相机系统包括一对接收机2300和2310，数据分离器2320和2330，图像处理器2340和2360，微型计算机2350和2370，在屏显示数据(OSD)电路2390和2410，合成器2380和2400，显示驱动器2420和2430，以及显示屏幕2440和2450。

所述接收机2300和23 10中的每一个接收从所述照相机系统传送来的合成的数据，并且分别向所述数据分离器2320和2330提供所述接收的数据。所述数据分离器2320和2330中的每一个从所述接收的数据中分离所述图像数据和所述运动探测数据。所述图像数据被提供给所述图像处理器2340和2360。所述运动探测数据被提供给所述微型计算机2350和2370。所述图像处理器2340和2360为所述图像数据执行典型的图像数据处理，并且分别向所述合成器2380和2400提供被处理的数据。

所述微型计算机2350和2370中的每一个从所述运动探测数据中确定照相机运动信息。在本发明的一个实施例中，每一个微型计算机(2350，2370)为至少四个方向确定照相机运动信息，如，上面，下面，左面，右面。所述微型计算机2350和2370分别向所述OSD电路2390和2410提供被确定的照相机运动信息。每一个所述OSD电路2390和2410根据所确定的运动信息，生成代表照相机运动的OSD数据。在本发明的一个实施例中，所述OSD数据包括箭头指示2442-2448，表示所述照相机2200和2210的运动。所述箭头2442和2448分别表示每个照相机向上和向下运动。所述箭头2444和2446分别表示每个照相机向一个方向运动，使得照相机之间的距离扩大或缩小。

所述合成器2380和2400合成所述被处理的图像数据和所述OSD数据，并且分别提供所述被合成的图像到所述显示驱动器2420和2430。每一个显示驱动器2420和2430在所述显示屏幕2440和2450中的每一个显示所述被合成的图像。

参考图25，图23和24所示的所述照相机和显示系统的运行得到描述。所述立体照相机2200和2210中的每一个拍摄一个物体(2460)。所述的一对运动探测设备2220和2230分别探测所述照相机2200和2210的运动(2470)。被拍摄的图像数据和所述运动探测数据在所述合成器2240和2250中的每一个被合成(2480)。所述被合成的数据2260和2270通过一个通信网络传送到所述显示地点(2490)。其他的实施例可能没有如图表所示的合成和分离。

从所述照相机系统被传送来的数据，通过所述接收机2300和2310被提供给所述数据分离器2320和2330(2500)。所述图像数据和运动探测数据在所述数据分离器2320和2330中被分离(2510)。所述图像数据被提供给所述图像处理器2340和2360，每一个图像处理器2340和2360处理所述图像数据(2520)。所述运动探测数据被提供给所述微型计算机2350和2370，每一个微型计算机2350和2370从所述运动探测数据确定运动信息(2520)。

在所述OSD电路2390和2410中，对应于所述运动信息的OSD数据，根据所述确定的运动信息被生成(2530)。所述被处理的图像数据和所述OSD数据在所述合成器2380和2400中被合成(2540)。所述被合成的数据显示在所述显示屏幕2440和2450上(2550)。当所述OSD数据被显示在所述显示屏幕2440和2450上时，这意味着所述照相机2200和2210中的至少一个已经运动了。这样，所述图像也沿着所述照相机2200和2210运动的方向运动。这用来引导一个观察者的接目镜来追踪所述照相机2200和2210的运动。在本发明的一个实施例中，所述箭头2442-2448就在所述图像通过所述照相机的运动而运动之前被显示，使得一个观察者能够提前预期所述图像的运动。

在本发明的另一个实施例中，所述显示系统通过提供代表所述照相机运动的一个声音消息，允许所述观察者了解所述照相机2200和2210的运动。例如，所述声音消息可以是“所述立体照相机已经向上运动”或“所述照相机已经向右运动”。在本发明的这个实施例中，所述OSD电路2390和2410可以省略。在本发明的另一个实施例中，代表所述照相机运动的所述OSD数据和声音消息都可以提供给所述观察者。

在本发明的一个实施例中，图23和24所示的所述照相机和显示系统具有功能：能够显示所述图像，使得所述拍摄比率(A∶B∶C)等于所述屏幕比率(A∶B∶C)，如结合图7-11讨论过的那样。在本发明的另一个实施例中，所述系统可能包括功能：能够显示立体图像，使得所述立体图像的中心点之间的距离与观察者的眼睛的中心点之间的距离基本上相同，如结合图15-22讨论过的那样。

用来根据观察者的接目镜的运动来控制立体照相机的运动的方

                    法和系统

本发明的另一方面，提供一个三维显示系统，该系统根据观察者接目镜的运动来控制所述照相机的运动。在描述发明的这个方面之前，要先参考图26-28描述一下一个观察者的眼睛和一组立体照相机之间的关系。

图26A是一个概念图，显示了立体照相机的参数。所述照相机30和32中的每一个分别包括物镜34和36。所述照相机参数包括C_2L，C_2R，C_3L，C_3R，S_CL，S_CR，V_c和W_c。C_2L和C_2R分别代表所述物镜34和36的中心点。C_3L和C_3R分别代表所述照相机30和32的旋转轴。S_CL代表连接C_2L和C_3L的线。S_CR代表连接C_2R和C_3R的线。V_c代表C_2L和C_2R之间的距离。W_c代表C_3L和C_3R之间的距离。

所述旋转轴C_3L和C_3R不运动，是所述照相机30和32旋转环绕的轴线。所述旋转轴C_3L和C_3R通过像一个汽车风档雨雪刷一样运转，分别允许所述照相机30和32旋转，如图27B-27E所示。图27A显示了照相机30和32的默认位置。图27B-27D显示了所述照相机30和32的水平运动。图27E显示了所述照相机30和32的垂直运动。在本发明的一个实施例中，当它们在运动时，以及运动以后，如图27B-27E所示，照相机30和32中的每一个基本上互相平行。图27F是其中一个立体照相机的一个正视图，示范出了所述照相机在8个方向的运动。所述对角线的运动46a-46d可以通过合成所述水平的和垂直的运动来执行。例如，所述运动“46a”通过向左和上方运动照相机实现。

图26B是一个概念图，显示了一个观察者的眼睛的参数。眼睛38和40中的每一只分别包括接目镜42和44。每一个接目镜基本上位于眼睛的外表面。这意味着每一眼睛的中心点和每一个接目镜之间的距离基本上等于眼睛的半径。所述接目镜随着眼睛的旋转而运动。所述眼睛参数包括A_2L，A_2R，A_3L，A_3R，S_AL，S_AR，V_a和W_a。A_2L和A_2R分别代表接目镜42和44的中心点。接目镜42和44中的每一个，在接收图像方面，与所述立体照相机30和32的物镜34和36执行基本上相同的功能。这样，所述眼睛参数A_2L和A_2R可以对应所述照相机参数C_2L和C_2R。

A_3L和A_3R分别代表眼睛38和40的旋转轴。所述旋转轴A_3L和A_3R是眼睛38和40旋转环绕的轴。所述旋转轴A_3L和A_3R允许眼睛38和40旋转，如图28B-28D所示。由于，当所述照相机30和32旋转时，所述立体照相机30和32的旋转轴C_3L和C_3R不运动，所以，当眼睛38和40旋转时，观察者的眼睛38和40的旋转轴A_3L和A_3R不运动。这样，所述眼睛参数A_3L和A_3R可以对应于所述照相机参数C_3L和C_3R。

S_AL代表连接A_2L和A_3L的线。S_AR代表连接A_2L和A_3R的线。如图26A和26B所示，所述眼睛参数S_AL和S_AR可以分别对应于所述照相机参数S_CL和S_CR。V_a代表A_2L和A_2R之间的距离。W_a代表A_3L和A_3R之间的距离。相似地，所述眼睛参数V_a和W_a可以分别对应于所述照相机参数V_c和W_c。

参考图28A-28C，可以看到当眼睛38和40的方向改变时，只有S_AL和S_AR的方向改变，而旋转轴A_3L和A_3R是固定的。这意味着，W_a不变，当S_AL和S_AR变化时。这样，为了根据眼睛38和40的运动，控制所述照相机30和32的运动，当所述距离W_c不变时，所述照相机的连线S_CL和S_CR的方向需要根据所述眼睛的连线S_AL和S_AR的方向进行控制。

图28A显示了一个眼睛构造的例子，其中一个观察者观看离他或她至少“10,000米”远的一个物体。这个例子对应于所述的照相机构造，其中所述照相机的焦距无限大。如前文所述，当一个观察者看一个物体，比如，远于“10,000米”，接目镜42和44的中心点A_2L和A_2R之间的所述距离(V_a)与眼睛38和40的中心点A_3L和A_3R之间的距离(W_a)基本上相同。

当一个观察者观察位于他或她前方的一个物体，并且该物体近于“10米”时，观察者的左眼以顺时针方向旋转，右眼以逆时针方向旋转，如图28B所示。结果，距离V_a变得比距离W_a短。如果一个观察者观察位于他或她前方偏右侧的一个物体，每只眼睛都以顺时针旋转，如图28C所示。在这种情况下，距离V_a可能小于距离W_a。图28D示范出了眼睛在8个方向的运动。

图29显示了，根据本发明的另一个方面的，用于控制一组立体照相机的一个三维显示系统。所述系统包括一个照相机地点和一个显示地点。所述显示地点用于传送接目镜运动数据到所述照相机地点。所述照相机地点用来根据所述的接目镜运动数据，控制所述的一组立体照相机30和32。

所述显示地点包括一个接目镜运动探测设备3000，一个发射机3010，一对显示设备2980和2990，一对接收机2960和2970，以及一个V形镜2985。当所述照相机地点通过一对发射机2900和2930传送立体图像到所述显示地点时，所述显示地点接收到所述图像，并且通过所述显示设备2980和2990显示。一个观察者通过所述V形镜看到立体图像，该镜反射被显示的图像到观察者。当观察者观察所述图像时，其接目镜可能以一定方向运动，如，纬度方向的(向上或向下)及经度方向的(顺时针或逆时针)。再一次，另一个显示设备可以被使用，例如，如前文所述的HMD，或一个投影显示设备。

所述接目镜运动探测设备3000，当一个观察者通过所述V形镜观察三维图像时，探测观察者的每一个接目镜的运动。所述运动包括接目镜的当前位置。所述探测设备3000与图21A所示的设备2100基本上相同。所述探测设备3000可以将所述接目镜的运动转化为所述照相机地点的一个微型计算机2940可以识别的数据，并且提供转化的数据到所述发射机3010。在本发明的一个实施例中，所述探测数据可以包括每一个接目镜的一对(x，y)值。

所述发射机3010通过一个通信网络3015，传送所述接目镜运动数据到所述照相机地点。所述探测数据可以包括识别数据，该数据识别在所述照相机地点的左和右接目镜的每一个。在本发明的一个实施例中，所述显示地点可以包括一对发射机，每一个传送左边的和右边的接目镜运动数据到所述照相机地点。在本发明的一个实施例中，在传送所述运动数据之前，可能会执行数据修改，如为适应传送进行编码和/或调制。

所述照相机地点包括一组立体照相机30和32，一个接收机2950，一个微型计算机2940，一对照相机控制器2910和2920，所述的一对发射机2900和2930。所述接收机2950从所述显示地点接收所述接目镜运动数据，并提供该数据到微型计算机2940。所述微型计算机2940从所接收到的数据，确定所述每一个接目镜运动数据，并分别向所述照相机控制器2910和2920提供左边的和右边的接目镜运动数据。在本发明的一个实施例中，所述照相机地点可以包括一对接收机，其中每一个分别从所述显示地点接收左边的和右边的接目镜运动数据。在这种情况下，每一个接收机分别向对应的照相机控制器2910和2920提供每一接目镜探测数据，并且，所述微型计算机2940被省略。

所述照相机控制器2910和2920，根据所接收的接目镜运动数据控制所述照相机30和32中的每一个。即，所述照相机控制器2910和2920控制所述照相机30和32中的每一个，以与所述接目镜42和44的运动方向基本上相同的方向运动。参考图30，所述照相机控制器2910和2920分别包括伺服控制器3140和3190，水平的发动机3120和3160，以及垂直的发动机3130和3180。每一个所述的伺服控制器3140和3190，根据接受到的接目镜运动数据，控制所述水平的和垂直的发动机(3120，3160，3130，3180)。每一个水平的发动机3120和3160分别在水平方向上运动所述照相机30和32。每一个垂直的发动机3130和3180分别在垂直方向上运动所述照相机30和32。

图31显示了一个流程图，用于呈现根据本发明的一个方面的所述照相机控制器2910和2920的运行。图32A显示了一个用于控制水平的和垂直的发动机的图表。图32B显示了一个概念图，解释了所述照相机的运动。参考图31和32，所述照相机控制器2910和2920的运行将被描述。因为所述照相机控制器2910和2920的运行基本上相同，所示只描述照相机控制器2910的运行。所述伺服控制器3140初始化照相机调整值(3200)。在本发明的一个实施例中，所述照相机调整值的初始化，包括设定一个默认值，例如，“(x，y)＝(0，0)”，代表没有运动。这些值对应于所述接目镜运动数据，这是在观察者不用运动他的接目镜就能看到向前的方向的情况下探测到的。在本发明的一个实施例中，所述初始化可以包括设定在所述调整值和照相机30的实际运动量之间的关系，如图32A所示。

所述接目镜运动数据，被提供给所述伺服控制器3140(3210)。在本发明的一个实施例中，所述接目镜运动数据包括(x，y)坐标值，其中x和y分别代表每一个接目镜的水平和垂直运动。

所述伺服控制器3140，根据提供的接目镜运动数据，确定照相机调整值(X，Y)。要确定X是否等于“0”(3230)。如果X是“0”，所述伺服控制器3140不移动所述水平发动机3120(3290)。如果X不是“0”，就确定X是否大于“0”(3240)。如果X大于“0”，所述伺服控制器3140，操作所述水平发动机3120来向右侧运动照相机30(3270)。如图32A所示，例如，如果值X是“1”，所述运动量是“2°”，并且所述方向是顺时针(θ3方向)。例如，如果值X是“2”，所述运动是“4°”，以顺时针方向。

如果X不大于“0”，意味着X小于“0”，所述伺服控制器3140操作所述水平发动机3120，来以逆时针(θ₁)方向运动所述照相机30(3260)。参考图32A和32B，如果值X是“-1”，所述运动量是“2°”，方向是逆时针。如果值X是“-3”，所述运动是“6°”，以逆时针(θ₁)方向。

相似地，决定Y是否等于“0”(3300)。如果Y是“0”，所述伺服控制器3140不移动所述垂直发动机3130(3290)。如果Y不是“0”，要确定Y是否大于“0”(3310)。如果Y大于“0”，所述伺服控制器3140操作所述垂直发动机3130，来以正纬度(向上：θ₂)方向运动所述照相机30(3320)。如果值Y是“2”，运动是“4°”，向上方。

如果Y不大于“0”，所述伺服控制器3140操作所述垂直发动机3130使得所述照相机30向下运动(3330)。如果Y是“-3”，所述运动是“6°”，并且方向是负纬度(向下：θ₄)方向。

现在，图29所示的系统的整体的运行要结合图33进行描述。所述接目镜运动探测设备3000被提供到系统的显示地点(3020)。当观察者观看立体图像时，该观察者的接目镜运动被所述接目镜运动探测设备3000进行探测(3030)。所述接目镜运动数据通过所述发射机3010和通信网络3015传送到所述照相机地点(3040)。如前文所述，可以使用一个发射机或一对发射机。

所述照相机地点的所述接收机2950从所述显示地点接收所述接目镜运动数据(3050)。所述照相机调整值根据所述接目镜运动数据被确定(3060)。所述立体照相机30和32被所确定的照相机调整值控制(3070)。这样，所述立体照相机30和32被控制，使得所述照相机可以追踪所述接目镜的运动。对于所述观察者，他或她注意到，他或她的接目镜一向一个特定的方向运动，立体图像也向所述接目镜运动的方向运动。

图34显示了根据本发明的另一个方面的，用于一个三维显示系统的一个立体照相机控制器系统。简单起见，所述显示地点未示出。本发明的这个方面在多组立体照相机中，选择出对应于所述接目镜运动量的一对立体照相机，而不是控制该对立体照相机的运动。

所述系统包括一个微型计算机3430，一个存储器3440，照相机选择器3420和3425，以及多组立体照相机30a和32a，30b和32b，以及30c和32c。所述存储器3440存储如图35所示的一个表格。该表格显示了照相机调整值和被选择的照相机之间的关系。所述照相机调整值“(0，0)”对应于，例如，一组照相机C33，如图35和36B所示。所述照相机调整值“(1，0)”对应于一组照相机C34，如图35和36B所示。所述照相机调整值“(2，2)”对应于照相机组C15，如图所示。在本发明的一个实施例中，另一组立体照相机从所述的多组照相机中选择出来，例如，C34照相机组中的其中一个以及C32照相机组中的其中一个。

图36A是多组立体照相机的一个顶部俯视图。在本发明的一个实施例中，通过连接所述多组立体照相机的所有物镜得到的轮廓线，与向外面暴露的观察者的眼睛的轮廓线相似。

所述微型计算机3430根据所接收到的接目镜运动数据来确定照相机调整值。所述微型计算机3430还根据存储在所述存储器3440中的表格，来确定第一和第二照相机选择信号。所述第一选择信号根据观察者的左接目镜的运动确定，并用来控制所述照相机选择器3420。所述第二选择信号根据观察者的右接目镜的运动确定，并用来控制所述照相机选择器3425。所述微型计算机3430分别向所述照相机选择器3420和3425提供每一个选择信号。

所述照相机选择器3420和3425根据所述的选择信号，来选择各自的照相机。在本发明的一个实施例中，图36B所示的一基础组照相机(例如，C33)拍摄一个物体，并通过发射机2900和2930，分别传送所述图像到所述显示地点。在本发明的这个实施例中，如果所述照相机选择器3420和3425选择出另外一组照相机，被选出的这组照相机拍摄一个物体，并通过发射机2900和2930，传送所述图像到所述显示地点。在本发明的一个实施例中，所有的照相机都开启，并且第一组照相机被分别连接到所述发射机2900和2930。在本发明的这个实施例中，当第二组照相机被选中时，所述第一组照相机被断开与所述发射机2900和2930的连接，并且所述第二组照相机被分别连接到所述发射机2900和2930。在本发明的另一个实施例中，只有被选中的一组照相机开启，并且没有被选中的照相机保持关闭状态。在本发明的一个实施例中，每一个所述照相机选择器3420和3425包括一个开关，这个开关分别在多组立体照相机30a和32a，30b和32b，以及30c和32c和所述发射机2900和2930之间执行转换。

参考图37，图34所示系统的运行将得到解释。图36中的一基础组照相机(例如，C33)，拍摄一个物体(3710)。接目镜运动数据从所述显示地点被接收(3720)。照相机调整值根据接收到的接目镜运动数据确定(3730)。所述照相机调整值在图35的表格中示范出。照相机选择信号根据所确定的照相机调整值确定(3740)，例如，利用图35的表格中的关系。确定新的一组照相机是否被选择(3750)。如果没有新的一组照相机被选择，从所述基础照相机输出的图像被传送到所述显示地点(3780)。如果新的一组照相机被选择(例如，C35)，所述基础照相机(C33)断开到所述发射机2900的连接，并且，所述新的照相机(C35)被连接到所述发射机2900和2930(3760)。所述被选择的照相机(C35)拍摄一个物体(3770)，并且从所述被选择的照相机输出的图像被传送到所述显示地点(3790)。

关于结合图29-37描述的实施例，所述照相机控制可以用于遥控技术，如一个远程手术，车辆，飞机，或飞行器，战斗机的遥控，或建设，调查或自动装配设备的遥控。

使用一个三维鼠标来引导观察者的接目镜运动的立体图像显示的方

                    法和系统

图38显示了根据本发明的另一个方面的一个三维显示系统。所述三维显示系统使用一个三维输入设备来引导观察者的接目镜运动。所述系统还使用所述三维输入设备来调整显示的图像，使得观察者接目镜的中心点的经度方向上的和纬度方向上的位置与显示的图像的中心点的经度方向上的和纬度方向上的位置基本上相同。在本发明的一个实施例中，所述三维输入设备包括一个三维鼠标(将在后文描述)。

所述系统包括一组立体照相机30和32，一对发射机2900和2930，一组显示设备3900和3910，一个三维鼠标3920，以及一个输入设备3990。所述立体照相机30和32，一对发射机2900和2930，以及一对接收机2960和2970与图29所示的相同。所述显示设备3900和3910显示从所述照相机地点传送来的立体图像。而且，所述设备3900和3910显示引导观察者接目镜运动的该对三维鼠标光标。

在本发明的一个实施例中，所述三维鼠标的输入被提供给所述显示设备3900和3910，如图38所示。在本发明的这个实施例中，该对三维鼠标光标被显示，并通过所述三维鼠标3920运动进行运动。

在本发明的一个实施例中，所述三维鼠标光标的形状包括正方形，箭头，十字形，带有十字交叉的正方形，如图40A-40H所示，十字线，或十字准线。在本发明的一个实施例中，简单起见，使用如图40所示的一对十字交叉的正方形鼠标光标400和420。在本发明的一个实施例中，当一个观察者为所述被显示的图像，调整一个距离值(将结合图39和40更加详细的描述)，在所述三维鼠标光标400和420之间的距离(M_d)被调整。而且，在本发明的这个实施例中，所述三维鼠标光标的尺寸可以调整。在本发明的这个实施例中，所述观察者调整所述距离值，例如，通过旋转所述三维鼠标的滚动按钮。例如，通过向后旋转滚动按钮(向着使用者方向)，所述观察者可以从一个较大的值设定到一个较小的距离值(10,000米->100米->5米->1米->0.5米->5厘米)。并且，通过向前转滚动按钮(向后方向的相反方向)，所述观察者可以从一个较小的值设定到一个较大的距离值(5厘米->0.5米->1米->5米->100米->10,000米)。在下文中，所述距离值10,000米经常被作为一个无穷大的值或无穷大。

图39显示了一个三维显示图像的例子。所述图像包括一个山脉图像部分3810，一个树木图像部分3820，一个房屋图像部分3830以及一个人的图像部分3840。假设所述山脉图像部分3810，所述树木图像部分3820，所述房屋图像部分3830以及所述人的图像部分3840分别在离所述的立体照相机30和32“大约10,000米”，“大约100米”，“大约5米”，“大约1米”的距离被拍摄。

当一个观察者希望看到图39所示的所述山脉图像部分3810时，他或她可以设定距离值大于“10,000米”。在这种情况下，所述鼠标光标距离M_d具有M_d0值，该值等于W_a(V_amax)值，如图40A所示。如前文所述，当所述观察者观看一个无穷远的物体时，V_a具有最大值(V_amax)。并且，观察者的视线L_s1和L_s2，基本上互相平行，L_s1和L_s2每一个是S_AL和S_AR(每一个连接A₂和A₃)的延长线，如图40A和40B所示。这意味着，如果所述观察者用他们的接目镜，以间隔W_a的距离，观看所显示的图像，如图40A和40B所示，所述观察者感觉一种距离感，好像他们看一个“d₀(10,000米)”远的物体。这是因为人类的眼睛互相之间距离60-80毫米，并且在大脑中，通过每只眼睛的合成图像感觉到一种三维的感觉。这样，当观察者看间隔M_d＝W_a的所述两个鼠标光标时，他们感觉到一个单一的(三维的)鼠标光标，在无穷远处位于所述两个鼠标光标(400，420)之间。

当所述观察者设定距离值(d₁)为，例如，“100米”，并且观看所述树木图像3820，M_d具有小于M_d0的值M_d1，如图40C和40D所示。并且，观察者的视线L_s1和L_s2不再平行。这样，当所述的两条视线延长时，它们聚合于一个虚拟的点“M”，如图40D所示。点“0”代表每只眼睛的中心点之间的中点。相似地，如果观察者以相隔M_d1的接目镜观看所述显示的图像，如图40C和40D所示，所述观察者感觉到一个距离感，觉得好像在观察一个“d₁(100米)”远的物体。M和O之间的距离不是物理的长度而是假想的长度。然而，因为观察者感觉到距离感，就观察者的接目镜的距离或方向而言，M和O之间的距离可以被认为是观察者的眼睛和一个真实的物体之间的真实距离。即，当所述观察者看相隔M_d1的所述两个鼠标光标400和420时，他们感觉到一个单一的(三维的)鼠标光标，在M点处，位于100米远的距离。

当所述观察者设定一个更小的距离值(d₂)为，例如，“5米”，并且观看所述房屋图像3830，M_d具有小于M_d1的值M_d2，如图40E和40F所示。并且，当所述的两条视线在屏幕中延长时，它们聚合于一个虚拟的点“M”，如图40F所示。相似地，在这种情况下，当观察者观看所述房屋图像3830时，所述观察者感觉到一个距离感，觉得好像在观察一个“d₂(5米)”远的物体。这样，当所述观察者看相隔M_d2的所述两个鼠标光标400和420时，他们感觉到一个单一的(三维的)鼠标光标，在M点处，位于5米远的距离。

当观察者设定距离值(d₃)在观察者和屏幕之间时，例如“50厘米”，所述鼠标光标400和420互相交迭，如图40G所示。即，当所述距离值与点“O”和屏幕的中心点之间的实际距离相同时，如图40G所示，所述鼠标光标互相交迭。

从图40A-40G可以看出，即使一对三维鼠标光标400和420被显示在每一个显示设备3900和3910中，所述观察者看到一个三维的鼠标光标，并感到一种距离感。

当观察者设定一个小于“d₃”的距离值(d₄)时，所述观察者的视线在屏幕前聚合，并交叉，如图40H所示。在这种情况下，所述观察者可以看到两个鼠标光标400和420，因为所述观察者的视线在屏幕前聚合。

如图40A-40H所示，M_d值根据由观察者设定的距离值进行确定。

图41显示了图38所示的所述显示系统的一个示范性的框图。因为所述显示设备3900和3910中的每一个执行基本上相同的功能，在图41中只显示一个显示设备3900。

所述显示设备3900包括一个显示屏幕3930，一个显示驱动器3940，一个微型计算机3950，一个存储器3960和接口3970和3980。所述显示设备3900，根据图40A-40H所示的距离值组，调整在一对三维鼠标光标400和420之间的距离(M_d)。所述显示设备3900，根据所述三维鼠标光标的运动来运动所述被显示的图像的中心点。在本发明的一个实施例中，所述显示设备3900运动所述被显示的图像，使得观察者的接目镜的中心点的经度方向上的和纬度方向上的位置与被显示图像的中心点的经度方向上的和纬度方向上的位置基本上相同。

所述三维鼠标3920探测它的运动量。所述被探测的运动量通过接口3970，被提供给所述微型计算机3950。观察者设定的所述距离值通过三维鼠标3920和接口3970，被提供给所述微型计算机3950。在本发明的一个实施例中，所述接口3970包括一个鼠标控制器。在本发明的另一个实施例中，所述距离值可通过所述输入设备3990和接口3980，提供给所述微型计算机3950。

所述输入设备3990通过接口3980，向所述微型计算机3950提供所述三维鼠标的性质，如最小探测量(A_m)，运动灵敏度(B_m)，所述鼠标光标尺寸(C_m)，所述观察者—屏幕距离(d)，以及观察者眼睛数据，如W_a，S_AL和S_AR。所述最小探测量，代表所述三维鼠标可探测到的最小运动量。即，只有当所述三维鼠标运动超过所述最小探测量时，才可探测到所述三维鼠标的运动。在本发明的一个实施例中，当制造所述三维鼠标时，就设定了所述最小探测量。所述运动灵敏度代表根据所述三维鼠标的运动，所述鼠标光标的运动的灵敏程度。这意味着所述三维鼠标的滚动按钮具有不同的灵敏性，即，根据所述的距离值，或者更灵敏或者更不灵敏。例如，如果所述的距离值大于1,000米，所述滚动按钮的一个“1毫米”的旋转，可能增加或减少2,000远的距离。如果所述的距离值在100米和1,000米之间，所述滚动按钮的一个“1毫米”的旋转，可能增加或减少100远的距离。相似地，如果所述的距离值小于1米，所述滚动按钮的一个“1毫米”的旋转，可能增加或减少10厘米远的距离。

在本发明的一个实施例中，还可以调整所述鼠标光标尺寸。所述距离(d)代表观察者的眼睛之间的中点和所述屏幕之间的距离，如图43A所示。在本发明的一个实施例中，所述屏幕包括一个V形镜，一个HMD屏幕，一个投影屏幕，以及一个显示设备屏幕，如图1B所示。

并且，所述输入设备3990通过接口3980向所述微型计算机3950提供显示设备的性质。在本发明的一个实施例中，所述显示设备的性质包括所述显示设备分辨率以及所述显示设备3900的屏幕尺寸。所述分辨率代表所述设备3900的水平和垂直的象素数目。例如，如果所述显示设备3900的分辨率是640×480，水平的象素数目是640，垂直的象素数目是480。所述尺寸包括所述显示设备3900的水平和垂直的长度。利用所述显示设备3900的分辨率和屏幕尺寸，可以得到一个象素的长度，例如，每10个象素“1毫米”。

在本发明的一个实施例中，所述输入设备3990包括一个键盘，一个遥控器，一个指示输入设备，等。在本发明的一个实施例中，所述接口3980包括所述输入设备控制器。在本发明的一个实施例中，所述三维鼠标的性质被存储在存储器3960中。在本发明的一个实施例中，所述观察者眼睛数据，使用针对于接目镜运动的一个探测设备被探测到，或被观察者提供给所述显示设备3900。

所述微型计算机3950，根据由观察者设定的所述距离值，确定所述鼠标光标距离(M_d)。根据观察者的眼睛数据，显示出在所述距离值和如图40A-40H所示的所述值M_d之间关系的一个表格(未示出)被存储在所述存储器3960中。所述微型计算机3950，通过参考该表格，确定所述光标距离(M_d)，并向所述显示驱动器3940提供所确定的距离值。所述显示驱动器3940，根据确定的距离M_d，在所述显示屏幕3930中显示该对鼠标光标400和420。所述微型计算机3950还确定所述鼠标光标400和420的新位置，并根据所述鼠标光标400和420的位置，为被显示的图像的中心点计算出运动量。所述存储器3960也可以存储为显示的图像的中心点计算运动量所需要的数据。

参考图42，显示设备3900和3910的运行将得到描述。三维鼠标的性质被设定在每一个所述显示设备3900和3910中(4200)。如前文所述，所述三维鼠标的性质包括最小探测量(A_m)，运动灵敏度(B_m)，所述鼠标光标尺寸(C_m)。并且，所述三维鼠标的性质可以由所述观察者提供或存储在所述存储器3960中。

显示设备的性质被提供到所述显示设备3900和3910中(4205)。在本发明的一个实施例中，所述显示设备的性质可以存储在所述存储器3960中。

所述观察者的眼睛数据被提供给所述显示设备3900和3910(4210)。如前文所述，所述观察者的眼睛数据可以被一个探测设备自动地探测到，也可以由所述观察者提供给所述显示设备3900和3910。在本发明的一个实施例中，所述观察者的眼睛数据包括眼睛的中心点之间的距离(W_a)，以及在所述接目镜中心点(A₂)和所述眼睛中心点(A₃)之间的距离S_A值(S_AL和S_AR)。

一个观察者—屏幕距离(d)，通过，例如，所述输入设备3990，提供给每一个所述显示设备3900和3910(4220)。

所述鼠标光标位置和距离值被初始化(4230)。在本发明的一个实施例中，所述初始化在一个无穷大的距离值被执行。在这种情况下，左边和右边的鼠标光标分别位于(-W_a/2，0，0)和(W_a/2，0，0)，其中所述坐标系统的原点是0点(0，0，0)，如图43A所示。而且，每一个被显示的图像的中心点的位置分别是(-W_a/2，0，0)和(W_a/2，0，0)。

三维图像和三维鼠标光标被显示在每一个所述显示设备3900和3910中(4240)。在本发明的一个实施例中，三维鼠标光标400和420被显示在每一个三维图像上。因为所述鼠标光标位置已经被初始化，所述被调整的鼠标光标400和420被显示在所述图像上。

要确定初始的距离值是否已经变为另一个值(4250)。当所述观察者想要设定与所述初始距离值不同的距离值时，他或她可提供所述距离值到所述显示设备3900和3910。

如果所述初始的距离值已经被改变，三维鼠标光标距离(M_d)被调整，并且所述三维鼠标光标位置根据改变的距离值重新被初始化(4260)。例如，当所述初始位置是(0，0，10,000米)，如果如图40C所示的另一个距离值(例如，100米)被提供，所述鼠标光标距离(M_d)从M_d0变化到M_d1。然而，点M的x和y值并不改变，即使点M的z值从10,000米变到100米。

如果所述初始的距离值没有改变，就要确定三维鼠标运动是否被探测到(4270)。

如果三维鼠标运动被探测到，三维鼠标光标400和420的一个新位置就被确定(4280)。在本发明的一个实施例中，所述鼠标光标的新位置如下被确定。首先，确定所述鼠标光标在x方向上运动的象素的数目。例如，向左的运动有“-x”值，而向右的运动有“+x”值。同样适用于“y”方向，即，对于向下的运动有“-y”值，对于向上的运动有“+y”值。所述“z”方向运动由所述距离值确定。

要被调整的显示图像的中心点的位置，根据所述三维鼠标光标400和420的新位置，进行计算(4290)。在本发明的一个实施例中，显示图像的中心点的位置，分别从每一个接目镜的位置值得到。在本发明的这个实施例中，所述接目镜的所述位置值如下所述，通过公式VII和VIII得到。参考图43，将描述得到所述接目镜的位置的方法。

首先，Z_L的值从公式VII中得到。

公式VII：

$Z_L=\sqrt{{[I_N-\left(\frac{W_a}{2}\right)]}^2+{[J_N-0]}^2+{{[K_N-0]}^2}_{}}=\sqrt{{[I_N+\left(\frac{W_n}{2}\right)]}^2+{\left[J_N\right]}^2+{\left[K_N\right]}^2}$

在图43A中，M_N(I_N，J_N，K_N)代表所述两个鼠标光标M_L(I_L，J_L，K_L)和M_R(I_R，J_R，K_R)的中心点的位置。因为每一个鼠标光标位置M_L和M_R在4280中得到，所述中心点位置M_N得到。即，I_N和J_N通过平均(I_L，I_R)和(J_L，J_R)得到。K_N由当前的距离值确定。Z_L是左眼中心点(A_3L)和M_N之间的距离。

第二，每个接目镜的中心点位置[(x1，y1，z1)；(x2，y2，z2)]由公式VIII得到。A₂L(x1，y1，z1)是所述左接目镜的中心点位置，以及A_2R(x2，y2，z2)是所述右接目镜的中心点位置，如图43A所示。图43B显示了一个观察者眼睛的三维图。参考图43B，可以看出接目镜中心点(A_2L)如何沿眼镜的表面运动。

公式VIII：

$x1=(-\frac{W_a}{2})+\frac{[(I_N+\frac{W_a}{2})\×S]}{Z_L}$

$y1=0+\frac{[\left(J_N\right)\×S]}{Z_L}$

$z1=0+\frac{[\left(K_N\right)\×S]}{Z_L}$

$x2=\left(\frac{W_n}{2}\right)-\frac{[(I_N+\frac{W_n}{2})\×S]}{Z_L}$

$y2=0+\frac{[\left(J_N\right)\×S]}{Z_L}$

$z2=0+\frac{[\left(K_N\right)\×S]}{Z_L}$

在本发明的一个实施例中，一个数字信号处理器可以用来计算所述接目镜的位置。

被显示的图像的每一个中心点，分别被运动到位置(x1，y1)和(x2，y2)，如图44所示(4300)。在本发明的一个实施例中，运动之后的屏幕的空白区域可以用背景色来填充，如，黑色，如图44所示。

要确定所述三维鼠标的运动是否完成了(4310)。如果所述三维鼠标的运动没有完成，就执行过程4280-4300，直到完成所述运动。这就确保了，只要观察者运动所述鼠标光标，所述被显示的图像就被运动。

通过使用上述的计算方法，两个位置之间的距离可以被测量。参考图43C，M_N1是山脉42的最高点，M_N2是房屋44上的一点。假设M_N1和M_N2的位置值，通过上述的计算方法被确定，分别是(-0.02米，0.04米，100米)和(0.01米，0米，10米)。这些被确定的位置值可以被存储在所述存储器3960中，并且两个位置M_N1和M_N2之间的距离如下进行计算。

$Z_L=\sqrt{{[-0.02-0.01]}^2+{[0.04-0]}^2+{[100-10]}^2}=90$

在这个实施例中，所述微型计算机3950被编程来计算两个位置之间的距离，或者可以包括一个距离测量模式。在这种情况下，当一个观察者指定一个第一位置(A：两个鼠标光标400和420的中点)，所述位置被确定，并存储在所述存储器3960中。在一个实施例中，所述位置值可以被显示在所述显示屏幕3930上或通过语音信号被提供给观察者。这适用于一个第二位置(B)。这样，所述第一和第二位置(A，B)的值被确定，并且位置(A，B)之间的距离被计算。

使用一个三维鼠标来控制立体照相机的运动的方法和系统

图45显示了根据本发明的另一个方面的一个三维显示系统。所述系统用来根据观察者的接目镜的运动来控制立体照相机的运动。

所述系统包括一个照相机地点和一个显示地点。所述显示地点包括一对发射机/接收机4530和4540，一组显示设备4510和4520，以及一个输入设备3990和一个三维鼠标3920。

所述输入设备3990和三维鼠标3920与图38所示的系统中的基本上相同。参考图46，所述显示设备4510，包括接口3970和3980，一个微型计算机4820，一个存储器4830，以及一个接口4810。所述接口3970和3980与图41所示的显示设备中的那些基本上相同。所述微型计算机4820确定所述鼠标光标的当前位置值，并计算观察者的接目镜的中心点的位置值。所述存储器4830也可以存储对计算所述显示图像的中心点的运动量所需的数据。

所述接口4810可以修改所述位置值，来适应传送，并提供被修改的数据到所述发射机4530。所述发射机4530传送被修改的位置数据到所述照相机地点。

参考图45，所述照相机地点包括一组立体照相机30和32，一对发射机4570和4600，一对伺服机制4580和4590，以及一对接收机4550和4560。每一个接收机4550和4560接收从所述显示地点传送来的位置值，并且分别提供所述数据到所述的一对伺服机制4580和4590。

所述的伺服机制4580和4590，根据接收到的位置数据，分别控制照相机30和32。在本发明的一个实施例中，所述伺服机制4580和4590控制照相机30和32，使得所述照相机30和32的物镜(C_2L，C_2R；图26和27)的中心点的经度方向上的和纬度方向上的值，与观察者的接目镜的中心点的经度方向上的和纬度方向上的值基本上相同，如图47A和47C所示。

参考图48，图45所示系统的运行将得到解释。三维鼠标性质和显示设备性质在每一个显示设备4510和4520中被设定(4610)。所述三维鼠标性质和显示设备性质与结合图42解释的那些基本上相同。所述观察者的眼睛数据和观察者—屏幕距离(d)被提供给每一个显示设备4510和4520(4620)。同样，所述观察者的眼睛数据和观察者—屏幕距离(d)与结合图42解释的那些基本上相同。三维鼠标光标位置和距离值被初始化(4630)。在本发明的一个实施例中，所述三维鼠标光标位置被初始化到每一个显示设备屏幕的中心点，并且所述距离值被初始化到无穷远的距离值。从照相机地点接收到的所述三维图像，以及三维鼠标光标(400，420)被显示在所述显示设备4510和4520上(4640)。在本发明的一个实施例中，所述三维鼠标光标可以被显示在所述的三维图像上。在这种情况下，在所述三维鼠标光标(400，420)下的图像部分可能不能被观察者看到。

要确定三维鼠标运动是否被探测到(4650)。如果运动被探测，所述三维鼠标光标的新位置被确定(4660)。所述观察者的接目镜的中心点的位置值根据所述鼠标光标的新位置，分别被计算出(4670)。所述鼠标光标(400，420)的新位置和运动如图47B所示。执行步骤4650-4670的具体方法结合图42-44进行描述。

所述位置值数据，通过每一个发射机/接收机4530和4540被传送到所述照相机地点(4680)。如前文所述，只要所述鼠标光标运动，就计算所述位置值。这样，所述位置值可能包括一系列数据。在本发明的一个实施例中，所述位置值连续地传送给所述照相机地点，使得照相机30和32根据位置值的接收顺序，被控制。在本发明的另一个实施例中，可以得到所生成的位置值的序列，并传送到所述照相机地点，使得所述照相机30和32根据所述序列被控制。在本发明的一个实施例中，所述位置值数据是数字数据，并为传送适当地进行调制。

所述位置值数据在每一个接收机4550和4560中被收到(4690)。在本发明的一个实施例中，可以只用一个发射机，而不需使用两个发射机4530和4540。在这种情况下，可以只用一个接收机，而不需使用两个接收机4550和4560。

照相机调整值根据所述位置值被确定，并且立体照相机30和32根据所述照相机调整值被控制(4700)。每一个伺服控制器4580和4590控制各自的照相机30和32，使得照相机物镜的每一个中心点，能够追踪每一个接目镜中心点的运动(4710)。如图47C所示，对应于所述三维鼠标光标的新位置的新位置值A_2L1和A_2R1使用公式VIII计算出，如前文所述。每一个伺服控制器4580和4590控制照相机30和32，使得每一个照相机物镜的中心点位于C_2L1和C_2R1，如图47A所示。为此，所述伺服控制器4580和4590设定照相机物镜的中心点的位置值，以和所述接目镜的中心点的位置值相一致。在本发明的一个实施例中，所述伺服控制器4580和4590包括一个水平的发动机和一个垂直的发动机，它们分别在水平(x-方向)和垂直(y-方向)的方向上移动每一个照相机。在本发明的一个实施例中，只有一个伺服控制器被用来控制照相机30和32的运动，而不是所述的一对伺服控制器4580和4590。

当每一个所述伺服控制器4580和4590控制所述立体照相机30和32时，照相机30和32拍摄一个物体。被拍摄的图像被传送到所述显示地点，并在每一个所述显示设备4510和4520上显示(4720，4730)。

关于结合附图45-48描述的实施例，所述照相机控制可被用于遥控技术中，如一个远程手术，车辆，飞机，或飞行器，战斗机的遥控，或建设，调查或自动装配设备的遥控。

控制立体图像的空间放大率的方法和系统

图49显示了根据本发明的另一个方面的一个三维显示系统。所述三维显示系统用于，根据由观察者提供的所述空间放大率调整数据，来调整一个立体图像的空间放大率。

所述系统包括一个照相机地点和一个显示地点。所述显示地点包括一个输入设备4910，一组显示设备4920和4930，一个发射机4950，以及一对接收机4940和4960。

所述输入设备4910向至少一个所述的显示设备4920和4930，提供如图43A所示的一个观察者的眼睛距离值(W_a)以及空间放大率调整数据。所述空间放大率意味着一个观察者从所显示的图像感觉到的空间尺寸。例如，如果所述空间放大率是“1”，观察者在显示地点感觉到的空间尺寸，与在照相机地点拍摄的实际空间尺寸相同。同时，如果所述空间放大率是“10”，观察者在显示地点感觉到的空间尺寸，是在照相机地点拍摄的实际空间尺寸的10倍。并且，如果所述空间放大率是“0.1”，观察者在显示地点感觉到的空间尺寸，是被照相机所拍摄的实际空间尺寸的十分之一。所述空间放大率调整数据代表一个观察者要调整的关于空间放大率的数据。在本发明的一个实施例中，所述空间放大率调整数据可以包括“0.1”倍空间放大率，“1”倍空间放大率，“10”倍空间放大率，或“100”倍空间放大率。所述空间放大率的调整通过调整所述照相机30和32之间的距离来执行，在后文会详细描述。

至少一个显示设备4920和4930显示由所述输入设备4910提供的所述空间放大率调整数据。所述显示设备4920和4930中的至少一个，向所述发射机4950，提供所述空间放大率调整数据和眼睛距离值(W_a)。所述发射机4950，向所述照相机地点，传送所述放大率调整数据和所述值W_a。在本发明的一个实施例中，所述空间放大率调整数据和所述值W_a，可以直接从所述输入设备4910提供到所述发射机4950，而不用通过所述显示设备4920和4930。

所述接收机4970从所述发射机4950，接收所述空间放大率调整数据和W_a，并提供所述数据到所述照相机控制器4990。所述照相机控制器4990根据所述空间放大率调整数据和所述值W_a，控制所述照相机距离。所述照相机控制器4990包括一个伺服控制器4985和一个水平的发动机4975，如图50所示。参考图50-52，所述照相机控制器4990的操作将被解释。

所述伺服控制器4985初始化照相机距离(C_I)，例如，使C_I和W_a相同(5100)。所述空间放大率涉及到所述照相机距离(C_I)和所述眼睛距离值(W_a)。当C_I和W_a相同时，所述空间放大率是“1”，意味着观察者看到的，与被照相机30和32拍摄的物体尺寸相同。当C_I大于W_a时，所述空间放大率小于“1”，意味着观察者看到的，小于被照相机30和32拍摄的物体尺寸。当C_I小于W_a时，所述空间放大率大于“1”，意味着观察者看到的，大于被照相机30和32拍摄的物体尺寸。

所述空间放大率调整数据(SM)被提供给所述伺服控制器4985(5110)。要决定所述调整数据是否是“1”(5120)。如果所述调整数据是“1”，所述照相机距离不进行调整(5160)。如果所述调整数据不是“1”，要决定所述调整数据是否大于“1”。如果所述调整数据大于“1”，所述伺服控制器4985运行所述发动机4975，来缩小C_I直到得到所要求的空间放大率(5150)。参考图52，显示在空间放大率和照相机距离(C_I)之间的关系，其中W_a是80毫米。这样，当C_I是80毫米时，所述空间放大率是“1”。在这种情况下，如果所要求的空间放大率是“10”，所述照相机距离被调整到“8毫米”，如图52所示。

如果所述调整数据小于“1”，所述伺服控制器4985运行所述发动机4975，来扩大C_I直到得到所要求的空间放大率(5140)。如图52所示，如果所要求的空间放大率是“0.1”，所述照相机距离被调整到“800毫米”。

参考图53，图49所示的整个系统的运行将得到描述。立体图像通过所述显示设备4920和4930得到显示(5010)。眼睛距离(W_a)和空间放大率调整数据(SM)被提供给至少一个所述显示设备4920和4930，或直接从所述输入设备4910到所述发射机4950(5020)。所述眼睛距离(W_a)以及空间放大率调整数据(SM)被传送到所述照相机地点(5030)。所述照相机地点接收所述W_a和SM值，并根据所述W_a和SM值调整所述照相机距离(C_I)。所述立体照相机30和32带有一个调整的空间放大率来拍摄一个物体(5050)。所述图像，通过所述发射机4980和5000，被传送到所述显示地点(5060)。每一个所述显示设备4920和4930接收和显示所述图像(5070)。

关于结合图49-53描述的实施例，所述照相机控制可以用于遥控技术，如一个远程手术，车辆，飞机，或飞行器，战斗机的遥控，或建设，调查或自动装配设备的遥控。

根据一个照相机位置来调整立体图像的显示角度的方法和系统

图54显示了根据本发明的另一个方面的一个三维显示系统。所述系统，根据所述立体照相机关于一个物体5400的相对位置，来调整显示设备的位置。

所述系统包括一个照相机地点和一个显示地点。所述照相机地点包括一组立体照相机30和32，一对方向探测设备5410和5420，发射机5430和5440。在本发明的这个实施例中，所述照相机30和32可以不互相平行，如图54所示。所述方向探测设备5410和5420分别探测所述立体照相机30和32关于要被拍摄的一个物体5400的方向。在本发明的一个实施例中，所述设备5410和5420探测关于所述两个照相机互相平行的一个初始位置的倾斜角。在一些情况下，所述照相机30和32可以倾斜，例如，逆时针方向10度，如图54所示，或从所述初始位置，顺时针方向。所述探测设备5410和5420分别探测照相机30和32的倾斜角。在本发明的一个实施例中，每一个方向探测设备5410和5420包括一个典型的方向传感器。

所述发射机5430和5440中的每一个，向所述显示地点传送所述照相机30和32的探测方向数据。如果探测到，只有照相机32倾斜，如图57所示，所述探测设备5410探测不到倾斜，这样，只有所述发射机5440向所述显示地点传送所述探测到的数据。同样适用于当只有照相机30倾斜的情况。

所述显示地点包括一对接收机5450和5460，一对显示设备控制器5470和5500，以及一组显示设备5480和5490。每一个接收机5450和5460接收探测到的所述照相机30和32的倾斜数据，并提供该数据到每一个显示设备控制器5470和5500。所述显示设备控制器5470和5500，根据所接收到的照相机倾斜数据，决定显示调整值。所述显示调整值代表对所述显示设备5480和5490要调整的运动量。在本发明的一个实施例中，所述显示设备控制器5470和5500根据图55所示的表格，确定显示调整值。在本发明的这个实施例中，如果所述照相机32以逆时针方向倾斜10度，如图54所示，所述显示设备控制器5500以顺时针方向，倾斜对应的显示设备5490，10度，如图54所示，这样，所述照相机关于物体5400的位置与观察者的接目镜关于所述屏幕的位置，基本上相同。如前文所述，所述屏幕可以包括一个V形镜，一个HMD屏幕，一个投影屏幕，或一个显示屏幕160，如图1B所示。

参考图56，图54所示的系统的整体运行得到解释。所述的一组立体照相机30和32拍摄一个物体(5510)。每一个所述的方向探测设备5410和5420，探测一个照相机关于所述物体的方向(5520)。即，例如，每一个照相机30和32从一个平行状态的倾斜角被探测。所述拍摄图像数据(PID)以及方向探测数据(DDD)被传送到所述显示地点(5530)。所述PID和DDD在所述显示地点接收到，并且所述DDD从所接收的数据中检索得到(5540，5550)。在本发明的一个实施例中，所述检索可以使用一个典型的信号分离器执行。

所述显示设备控制器5470和5500中的至少一个根据所检索到的DDD确定所述显示设备调整值(5560)。所述显示设备控制器5470和5500中的至少一个，通过运动一个相应的显示设备，来调整关于所述观察者的接目镜的显示角度(5570)。所述显示设备5480和5490显示接收到的立体图像(5580)。

图57显示了根据本发明的另一个方面的一个三维显示系统。所述系统，根据所述立体照相机30和32关于所述物体5400的相对位置，来调整显示的图像。

除了所述显示设备5710和5720，图57所示的系统与图54中的基本上相同。所述显示设备5710和5720，根据接收到的照相机方向探测数据，调整显示图像的位置。参考图58，呈现了所述显示设备5720的一个示范性的框图。虽然未示出，所述显示设备5710和所述显示设备5720基本上相同。所述显示设备5720包括一个微型计算机5910，一个存储器5920，一个显示驱动器5930，以及一个显示屏幕5940。所述存储器5920存储一个表格(未示出)，显示了所述照相机倾斜角度和显示图像的调整量之间的关系。所述微型计算机5910根据接收到的照相机方向数据和存储器5920中的表格，来确定显示图像调整值。所述显示驱动器5930，根据确定的调整值，调整显示图像的显示角度，并在所述显示屏幕5940上显示所述图像。

参考图59A和59B，呈现了所述被显示的图像的调整。在本发明的一个实施例中，这可以由扩大或缩小显示图像的左侧或右侧图像部分执行。例如，根据所述照相机的倾斜角，确定所述扩大或缩小量。在本发明的这个实施例中，扩大或缩小可以通过一个已知的缩小或放大软件执行。图59A中的图像对应于，所述显示设备在顺时针方向的倾斜。相似地，图59B中的图像对应于，所述显示设备在逆时针方向的倾斜。

参考图60，解释图54中系统的运行。由图60可以看出，步骤5810-5850与图55所示的步骤相同。显示图像调整值根据检索的照相机方向探测数据(DDD)确定(5860)。要显示的图像，根据确定的调整值进行调整，如图59所示(5870)。被调整的图像被显示(5880)。

在一个持久的存储器上传送或存储立体图像和拍摄比率的方法

                    和系统

图61显示了根据本发明另一方面的一个三维显示系统。在本发明的这个方面，立体图像和拍摄比率，通过一个网络，如因特网(Internet)，被传送，或存储在一个持久的存储器上，如光盘或磁盘。

参考图61，显示了立体图像624的所述被合成的数据620和图像624的至少一个拍摄比率(A∶B∶C)622。所述立体图像624包括立体广播图像，立体广告图像，或立体电影图像，网上购物的立体产品图像，或任何其他种类的立体图像。在本发明的一个实施例中，所述拍摄比率622对于整组立体图像624可以是固定的。在前文中，结合图7已经描述了合成所述立体图像624和拍摄比率622的方法。

在一个实施例中，立体图像624从一对立体照相机(未示出)中生成，并与所述拍摄比率622合成。在本发明的一个实施例中，所述立体(广播，广告，或电影，等)图像624和所述拍摄比率622可以从一个因特网服务器，或一个广播公司的计算设备传送。所述因特网服务器被一个因特网广播公司，一个因特网电影公司，一个因特网广告公司，或一个因特网购物公司操作。在另一个实施例中，所述拍摄比率没有合成，而是与所述立体图像单独地传送。然而，简单起见，下面的描述主要针对所述合成方法。

所述合成数据620，通过一个网络625，被传送到位于一个显示地点的一个计算设备627。在本发明的一个实施例中，所述网络627可以包括因特网，有线，公众电话交换网(PSTN)，或一个无线网络。参考图63，显示了所述合成数据620的示范性的数据格式。所述立体图像624的左侧和右侧图像被嵌入到所述合成数据620中，使得所述图像624在一组显示设备626和628中顺序地检索。例如，左侧图像1和右侧图像1，左侧图像2和右侧图像2，顺序地位于所述数据格式中，使得所述图像可以按那个顺序被检索。在一个实施例中，所述计算设备627接收到所述合成的数据620，并且，从接收到的数据中检索所述立体图像624和拍摄比率622。在另一个实施例中，所述图像624和拍摄比率622被单独地接收到，因为它们在传输中没有被合成。

所述计算设备627还分别向所述显示设备626和628，提供所述左侧和右侧图像。在本发明的一个实施例中，所述数据格式可以被组成，使得所述计算设备627，在其检索所述图像624时，如，预定的顺序或数据标签，能够识别所述立体图像624的左侧和右侧图像。在本发明的一个实施例中，所述计算设备627，可以包括任何一种计算设备，该设备可以通过所述网络625，下载所述图像624和比率622，或是以合成的格式或单独地。在一个实施例中，在所述显示地点可以提供一对计算设备，每一个进行检索并分别向所述显示设备626和628提供左侧和右侧图像。

所述显示设备626和628显示接收到的立体图像，使得每一显示设备626和628的所述屏幕比率(D1∶E1∶F1，D2∶E2∶F2)与所述拍摄比率(A∶B∶C)基本上相同。在本发明的一个实施例中，所述屏幕比率(D1∶E1∶F1，D2∶E2∶F2)是相同的(D1∶E1∶F1＝D2∶E2∶F2＝D∶E∶F)。所述显示设备626和628包括，图8公开的显示设备86和88的元件。在本发明的一个实施例中，每一个显示设备626和628包括CRT，LCD，HMD，PDP设备，或投影型显示设备。

在本发明的另一个实施例中，如图62所示，存储在一个记录介质630，如光盘或磁盘中的合成数据，可以通过在所述显示地点的一个介质检索设备632，被提供给显示设备634和636。在一个实施例中，所述光盘可以包括一个CD光盘或一个数字视频光盘(DVD)。而且，所述磁盘可以包括一个硬盘。

所述记录介质630被插入到所述介质检索设备632中，该设备检索所述立体图像624和拍摄比率622。在本发明的一个实施例中，所述介质检索设备632可以包括一个CD ROM驱动器，一个DVDROM驱动器，或一个硬盘驱动器(HDD)，以及所述驱动器的一个主机。所述介质检索设备632可以被嵌入到一个计算设备中(未示出)。

所述介质检索设备632检索，并分别向所述显示设备634和636提供所述立体图像624和拍摄比率622。图63所示的示范性的数据格式，适用于存储在所述记录介质630中的数据。在本发明的一个实施例中，所述拍摄比率622对于全体立体图像是相同的。在这个实施例中，所述拍摄比率622被提供给每一个所述显示设备634和636一次，并且在全部立体图像中使用相同的拍摄比率。

在本发明的一个实施例中，记录在所述介质630上的所述数据格式被组成，使得所述介质检索设备632能够识别所述立体图像624的左侧和右侧图像。所述显示设备634和636的操作与结合图61讨论的设备626和628的操作的相同。

包括生成立体图像的一对数码照相机和一对显示屏幕的便携式

                        通信设备

图64显示了根据本发明另一方面的一个信息通信系统。所述系统包括一对便携式通信设备65和67。所述设备65包括一对数码相机640，642，一对显示屏幕644，646，一个距离输入部分648，一个眼睛间隔输入部分650，以及一个空间放大率输入部分652。所述设备65包括一个接收机和一个发射机，或一个收发机(都未示出)。

该对数码相机640和642生成一个场景或一个物体的立体图像，以及它们的拍摄比率。在本发明的一个实施例中，每一个照相机640和642包括与图7所示的照相机20基本上相同的元件。所述设备65向所述设备67，传送所生成的立体图像和拍摄比率。该对显示屏幕644和646显示从所述设备67接收到的立体图像。

所述距离输入部分648提供所述距离值，是在一个观察者的眼睛和每一个所述屏幕644和646之间的距离值(与图8中的观察者—屏幕距离F1和F2相似)。所述眼睛间隔输入部分650接收观察者眼睛的中心点之间的所述距离值(在图14A中，例示为W_a)。所述空间放大率输入部分652提供用于空间放大率的调整数据，并且向所述设备65提供所述调整数据。在本发明的一个实施例中，所述距离输入部分648，所述眼睛间隔输入部分650以及所述空间放大率输入部分652中的每一个包括可以输入数字0-9的键座。在另一个实施例中，所有所述的输入部分被包含在一个输入设备中。

所述设备67包括一对数码相机664，666，一对显示屏幕654，656，一个距离输入部分658，一个眼睛间隔输入部分660，以及一个空间放大率输入部分662。所述设备67还包括一个接收机和一个发射机，或一个收发机(都未示出)。

该对数码相机664和666生成一个场景或一个物体的立体图像，以及它们的拍摄比率。在本发明的一个实施例中，每一个照相机664和666包括与图7所示的照相机20基本上相同的元件。所述设备67向所述设备65，传送所生成的立体图像和拍摄比率。该对显示屏幕654和656显示从所述设备65接收到的立体图像。

所述距离输入部分658，所述眼睛间隔输入部分660，以及所述空间放大率输入部分662与所述设备65的基本上相同。

图64所示的系统可包括至少一个基站(未示出)，与所述设备65和67进行通信。在本发明的一个实施例中，每一个所述设备65和67包括一个蜂窝式电话，一个国际流动电信2000(IMT-2000)设备，以及一个个人数据助理(PDA)，一个手持个人电脑(PC)或其他种类的便携式电信设备。

在本发明的一个实施例中，所述空间放大率调整数据和拍摄比率具有一个标准的数据格式，使得所述设备65和67能够容易地识别所述数据。

显示立体图像的设备被实现，使得所述拍摄比率与所述屏幕比率基

                        本上相同

图65显示了根据本发明的一个方面的一对信息通信设备65和67。每一个设备65和67显示从另外一个接收到的立体图像，使得一个设备的拍摄比率与另一个设备的屏幕比率基本上相同。所述设备65包括一个照相机部分700，一个显示部分720，以及一个数据处理器740，如，一个微型计算机。

所述照相机部分700生成立体图像和其拍摄比率，并向所述设备67进行传送。如前文所述，所述设备65和67之间的通信，可以通过至少一个基站执行(未示出)。所述照相机部分700包括一对数码相机640，642，和一个发射机710。每一个所述数码相机640和642生成立体图像和其拍摄比率，并合成所述图像和比率(合成数据702和704)。在本发明的一个实施例中，提供在所述合成数据702和704中的拍摄比率相同。每一个所述数码相机640和642可以包括图7中的照相机20的元件。

所述立体图像的生成和所述拍摄比率的计算，以及所述图像和比率的合成，结合图5-11被详细进行解释。所述发射机710传送所述合成数据702，704到所述设备67。在另一个实施例中，所述拍摄比率没有被合成，而是，与所述立体图像单独地传送。

在本发明的一个实施例中，所述发射机710包括两个传送部分，分别传送合成数据702和704。所述设备67接收并显示从所述设备65传送来的立体图像，使得接收到的拍摄比率与所述设备67的屏幕比率基本上相同。

所述显示部分720，从所述设备67接收立体图像和其拍摄比率的合成数据714和716，并显示所述立体图像，使得接收到的拍摄比率与所述设备65的屏幕比率基本上相同。

所述显示部分720，包括一对显示设备706，708，以及一个接收机712。所述接收机712接收设备67传送的所述合成数据714和716，并分别向所述显示设备706，708提供所述合成数据714和716。在本发明的一个实施例中，所述接收机712可以包括两个接收部分，分别接收所述合成数据714和716。在另一个实施例中，所述图像和拍摄比率被单独地接收，因为它们在传送中没有被合成。

每一个显示设备706和708，分离由所述接收机712提供的图像和比率。所述设备706和708还显示所述立体图像，使得所述拍摄比率分别与所述显示设备706和708的屏幕比率基本上相同。每一个显示设备706和708，可以包括与图8所示的显示设备86或88基本上相同的元件。在一个实施例中，所述设备706和708被连接到所述距离输入部分648，如图64所示，使得所述设备706和708的屏幕—观察者距离能够被提供给所述设备65。在本发明的一个实施例中，所述设备706和708的屏幕比率基本上相同。所述显示设备706和708的详细的操作已经结合图8-11做了解释。

所述微型计算机740控制所述照相机部分700和显示部分720的操作，以及与所述设备67的数据通信。在本发明的一个实施例中，所述微型计算机740被编程来控制所述照相机部分700，使得所述数码相机640和642生成立体图像和其拍摄比率，以及当所述设备65和67之间的通信连接建立时，控制所述发射机710向所述设备67传送图像和比率。在本发明的另一个实施例中，所述微型计算机740被编程来独立地控制所述照相机部分700和所述显示部分720的电源。在这个实施例中，即使当所述照相机640和642关闭时，所述显示设备706和708可以显示从所述设备67接收的立体图像。并且，当所述显示设备706和708被关闭，所述照相机640和642可以生成立体图像和其拍摄比率，并向所述设备67传送所述图像和比率。在这个实施例中，所述设备65可包括一个元件，其执行与所述设备67的声音信号通信。

所述设备65可以包括一个易失存储器，如一个随机存储器(RAM)，和/或一个非易失存储器，如一个快擦型存储器或一个可编程只读存储器，来存储用于通信的数据。所述设备65可包括一个电源供应部分，如一个电池。

在本发明的另一个实施例中，所述设备65，可以包括一个收发机，合并了所述发射机710和接收机712。在这种情况下，所述发射机710和接收机712可以省略。

虽然没有特别示出，所述设备67可以被配置以包括与所述设备65基本上相同的元件，并执行与所述设备65基本上相同的功能，如图65所示。这样，其实施例的详细解释就省略了。

控制所述立体图像的显示位置的设备

图66A显示了根据本发明的另一个方面的一个信息通信设备65。在本发明的这个方面中，所述信息通信设备65，根据观察者的眼睛的中心点之间的距离(W_a)，控制所述立体图像的显示位置。

在本发明的一个实施例中，所述设备65运动显示在所述显示屏幕644和646上的立体图像，使得被显示的立体图像的中心点之间的所述距离(W_d)与所述距离W_a基本上相同。所述设备65包括一个眼睛间隔输入部分650，一个数据处理器722，如，一个微型计算机，一对显示驱动器724，726，以及一对显示屏幕644，646。所述眼睛间隔输入部分650和该对显示屏幕644和646与图64中的基本上相同。所述微型计算机722，根据接收到的距离W_a，控制所述显示驱动器724和726，使得所述距离W_d和距离W_a基本上相同。特别地，所述显示驱动器724和726，移动显示在所述显示屏幕644和646上的立体图像，直到W_d与W_a基本上相同。关于所述立体图像的运动的详细的解释，已经结合图15-17给出。

在本发明的另一个实施例中，如图66B所示，所述设备65移动所述显示屏幕644和646，使得立体图像的中心点之间的所述距离W_d与所述距离W_a基本上相同。在这个实施例中，所述设备65包括所述眼睛间隔输入部分650，一个微型计算机732，一对伺服机制734，736，以及所述的一对显示屏幕644，646。

所述微型计算机732，根据接收到的W_a距离，控制所述伺服机制734和736，使得所述距离W_d与所述距离W_a基本上相同。特别地，所述伺服机制734和736移动所述显示屏幕644和646，直到W_d与W_a基本上相同。关于所述显示屏幕的运动的详细的解释，已经结合图18-20给出。

虽然没有特别示出，所述设备67可以包括与所述设备65基本上相同的元件，并执行与所述设备65基本上相同的功能，如图66A和66B所示。这样，其实施例的详细解释就省略了。

调整立体图像的空间放大率的设备

图67显示了根据本发明的另一方面的一个信息通信设备65。在本发明的这个方面，所述信息通信设备65根据空间放大率的调整数据，调整空间放大率。所述设备65包括一个照相机部分760，一个显示部分780，以及一个微型计算机750。

所述照相机部分760包括一对数码相机640，642，一个照相机控制器742，和一个收发机744。所述收发机744从所述设备67，接收空间放大率的调整数据，并向所述照相机控制器742提供所述调整数据(C)。空间放大率实施例已经结合图49-53进行了详细说明。所述空间放大率的调整数据在图52中示例出。

所述照相机控制器742，根据被提供的调整数据(C)，控制所述数码相机640和642之间的距离(间隔)。在本发明的一个实施例中，所述照相机控制器742，包括一个调整所述照相机距离的发动机，一个控制所述发动机的伺服控制器(都未示出)。所述照相机控制器742的操作，与结合图50-52描述的所述控制器4990的操作，基本上相同。所述数码相机640和642以调整的间隔，生成立体图像，并通过所述收发机744，向所述设备67传送所述立体图像。所述设备67接收并显示所述调整过的立体图像。这样，所述设备67能够为由设备65的所述照相机640，642拍摄的场景，调整所述空间放大率。在本发明的一个实施例中，所述设备65和67中的每一个可在其至少一个显示屏幕，显示当前的空间放大率，如“1”，“0.5”，“10”，等等，使得观察者可以知道当前的空间放大率。在本发明的另一个实施例中，所述设备65和67可向观察者提供一个代表当前的空间放大率的音频信号。

在另一个实施例中，空间放大率调整数据(A)可被提供到所述照相机控制器742，例如，通过如图64所示的所述空间放大率输入部分652。这个实施例可用于以下这种情况，当所述设备65的一个用户想向所述设备67的一个用户，以调整了的空间放大率提供一个立体图像时。在一个实施例中，所述照相机控制器742的操作，与从所述设备67接收到所述调整数据(C)的情况下，基本上相同。

所述显示部分780包括一对显示屏幕644，646，以及一个收发机746。空间放大率(SM)调整数据(B)，从所述设备65的一个用户被提供给所述收发机746。所述SM调整数据(B)用来调整所述设备67的所述照相机664和666之间的间隔(图64)。所述SM调整数据(B)还被提供给所述显示屏幕644和646中的至少一个，使得所述SM调整数据(B)显示在所述显示屏幕644和646中的至少一个上。这用来通知所述设备65的一个用户当前的空间放大率。所述收发机746向所述设备67，传送所述SM调整数据(B)。

所述设备67接收所述SM调整数据(B)，并根据调整数据(B)调整所述设备67的所述照相机664和666之间的间隔。并且，所述设备67向所述设备65传送，以调整的空间放大率生成的立体图像。所述收发机746从所述设备67接收左侧和右侧图像，并分别向所述显示屏幕644和646提供所述图像。所述显示屏幕644和646显示所述立体图像。在一个实施例中，图67的所述设备65和所述设备67中的每一个，还可以包括结合图65和66描述的所述设备65和67的功能。

所述微型计算机750控制所述照相机部分760和显示部分780的操作，以及与所述设备67的数据通信。在本发明的一个实施例中，所述微型计算机750被编程来控制所述照相机部分760和显示部分780，使得当所述设备65和67之间的通信连接建立以后，所述SM调整数据(B，C)在互相之间传送或接收。在本发明的另一个实施例中，所述微型计算机750被编程来控制所述照相机部分760，使得所述照相机控制器742，根据所述SM调整数据(A)，调整所述数码相机640和642之间的间隔，即使当所述设备65和67之间未建立通信连接时。

所述设备65可以包括一个易失存储器，如一个随机存储器(RAM)，和/或一个非易失存储器，如一个快擦型存储器或一个可编程只读存储器，来存储用于通信的数据。所述设备65可包括一个执行声音信号传送的元件。

虽然没有特别示出，所述设备67的实施例包括与所述设备65基本上相同的元件，并执行与所述设备65基本上相同的功能，如图67所示。这样，这些实施例的详细解释就省略了。

                    包括分离的显示屏幕的设备

在本发明的另一个实施例中，所述通信设备65包括一个护目镜形显示设备649，如图68所示。所述护目镜形显示设备包括一组显示屏幕645和647。在本发明的一个实施例中，所述显示设备649可以通过一个通信接口643，与所述设备65相连接。在本发明的另一个实施例中，所述显示设备649可具有到所述设备65的一个无线连接。

所述设备67适用于结合图65-67所描述的实施例。在本发明的一个实施例中，所述设备65和设备67中的每一个可包括一个头戴式显示器(HMD)设备，该设备包括一组显示屏幕。

                本发明的其他方面

图69显示了根据本发明的另一方面的一个三维显示系统。在本发明的这个方面，立体图像从三维结构数据中生成。所述三维结构数据可包括三维游戏数据或三维动画数据。

作为一个例子，所述三维结构数据包括象素值(如，三原色RGB象素值)，例如，其范围是(0000，0000，0000)到(9999，9999，9999)，在一个三维坐标系统(x，y，z)中的位置从(000，000，000)到(999，999，999)。在这种情况下，表1示出所述三维结构数据的数据#1-数据#N。

表1

在一个位置(001，004，002)的数据#1	在一个位置(001，004，004)的数据#2	…	在一个位置(025，400，087)的数据#N
				(0001，0003，1348)	(0010，0033，1234)	…	(0001，3003，1274)

在本发明的一个实施例中，如图69A所示，立体图像在一个远程服务器中，从三维结构数据752中生成。所述三维结构数据752被投影到一对二维平面上，使用已知的投影部分754和756，在立体图像显示技术中，也经常被称作虚拟照相机或观察点。所述投影部分可包括一个已知的软件，执行所述的投影功能。这些被投影的图像是立体图像，每一个包括被传送到一个显示地点的一对二维平面图像。在所述显示地点，所述立体图像在一对显示设备上显示。

在本发明的另一个实施例中，如图69A所示，立体图像在一个显示地点，从三维结构数据中生成。在这个实施例中，所述三维结构数据可从一个远程服务器被传送或下载到所述显示地点。所述投影部分772和774位于一个计算设备770中。在本发明的一个实施例中，所述投影部分772和774可包括一个软件模块，并连同所述结构数据，从远程服务器被下载到所述显示地点的所述计算设备770。被投影的图像，即，生成的立体图像通过一对显示设备776和778显示。在本发明的另一个实施例中，所述三维结构数据被存储在一个记录介质上，如光盘或磁盘，并插入到所述计算设备770，被进行检索，如结合图62所描述的一样。在这种情况下，所述投影部分772和774的一个软件模块可被包含在所述介质中。

从所述三维结构数据中生成立体图像的方法在1999年12月21日发布的美国专利6,005,607中公开。

本发明的这个方面可适用于前文所述的本发明的所有方面。然而，在一些实施例中，可能会做一些修改。作为一个例子，所述虚拟照相机(投影部分，观察点)的所述拍摄比率，可以通过利用在投影坐标系统中照相机和物体的位置，计算一个被拍摄的物体或场景的水平和垂直长度，以及在照相机和物体(场景)之间的距离，计算出来。

另一个例子，所述虚拟照相机的运动的控制可以由一个计算机软件执行，该软件识别所述虚拟照相机的位置，并控制所述照相机的运动。

另一个例子，所述空间放大率的控制，可以通过使用在所述投影坐标系统中的所述虚拟照相机的识别出的位置，调整所述虚拟照相机之间的间隔来执行。

图70显示了根据本发明另一方面的一个三维显示系统。本发明的这个方面来显示立体图像，使得每一个显示设备的分辨率和每一个立体照相机的分辨率基本上相同。在本发明的这个方面中，在每个照相机中，被拍摄的所述象素的相对于一个照相机帧(如，640×480)的位置与显示在每一个显示设备中的象素相对于一个显示屏幕(如，1280×960)的位置基本上相同。参考图70，所述显示设备的分辨率是所述照相机分辨率的两倍。这样，被所述照相机拍摄的左上角的一个象素被转换成显示屏幕相同位置上的4个象素，如图70所示。相似地，被所述照相机拍摄的右下角的一个象素被转换成显示屏幕相同位置上的4个象素，如图70所示。本发明的这个方面可以适用于本申请中描述的所有三维显示系统。

上述的系统显示了一个通信位置，连接所述显示到一个远程照相机地点。然而，这些发明没有接收机/发射机和网络也可以实现，使得功能在一个单一的地点执行。上述系统中的一些被基于一个观察者的接目镜的运动或位置进行描述。然而，所述系统可以基于一个观察者的眼睛瞳孔或角膜实现。

上面的描述指出了本发明适用于各个实施例的新特点，本领域一般技术人员可以理解，不脱离本发明的情况下，在描述的设备和过程的形式和细节中，可以作出不同的省略，替代和改变。因此，本发明的范围由后面的权利要求书定义，而非前述的描述。所有在与权利要求书等价的意义和范围内的变化都包含在其中。

Claims (85)

1.一个控制一组立体照相机的移动的方法，包括：

在一组显示设备上，显示至少一个立体图像，该立体图像包括一对二维平面图像；

在所述二维平面图像上，提供至少一个输入设备指示器；

在所述二维平面图像上，将所述的至少一个输入设备指示器从一个第一位置移动到一个第二位置；

为所述的至少一个设备指示器的所述第二位置，确定一个位置值；

向位于一个远程地点的一组立体照相机，传送所确定的位置值；

在所述远程地点，接收所确定的位置值；以及

根据接收的位置值，控制所述立体照相机的移动。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

对齐一个观察者的接目镜的每一个中心点和所述二维平面图像的每一个中心点；以及

根据所述的第二位置值，计算一个观察者的每一个接目镜的中心点的位置值。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述的至少一个输入设备指示器包括，由一个鼠标控制的一对鼠标光标，该鼠标与所述的一组显示设备进行数据通信。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述位置值的计算包括：

设定观察者的眼睛的所述中心点之间的中间点M，作为一个初始坐标O(0，0，0)；

设定一个观察者观察所述被显示的图像的一个距离值(d)；

为显示在所述的二维平面图像的其中一个上的一个鼠标光标确定一个位置M_L(I_L，J_L，K_L)，以及为显示在所述的二维平面图像的另一个上的另一个鼠标光标确定一个位置M_R(I_R，J_R，K_R)；

确定所述位置M_L和M_R之间的一个中心点位置M_N(I_N，J_N，K_N)，其中I_N被确定为(I_L+I_R)/2，J_N被确定为(J_L+J_R)/2，K_N被确定为所述距离值d；

确定所述眼睛的每一个所述中心点的位置为A_3L(-W_a/2，0，0)和A_3R(W_a/2，0，0)，其中W_a代表观察者的眼睛的所述中心点之间的距离；

使用公式V，计算所述点A_3L和所述点M_N之间的所述距离Z_L，其中所述公式V如下：

$Z_L=\sqrt{{[I_N-(-\frac{W_a}{2})]}^2+{[J_N-O]}^2+{[K_N-O]}^2}=\sqrt{{[I_N+\left(\frac{W_a}{2}\right)]}^2+{\left[J_N\right]}^2+{\left[K_N\right]}^2};$

以及

使用公式VI，确定所述接目镜的每一个所述的中心点A_2L(x1，y1，z1)和A_2R(x2，y2，z2)，其中所述公式VI如下：

$x1=(-\frac{W_a}{2})+\frac{[(I_N+\frac{W_a}{2})\×S]}{Z_L}$

$y1=O+\frac{[\left(J_N\right)\×S]}{Z_L}$

$z1=O+\frac{[\left(K_N\right)\×S]}{Z_L}$

$x2=\left(\frac{W_a}{2}\right)-\frac{[(I_N+\frac{W_a}{2})\×S]}{Z_L}$

$y2=O+\frac{[\left(J_N\right)\×S]}{Z_L}$

$z2=O+\frac{[\left(K_N\right)\×S]}{Z_L}$

5.根据权利要求4所述的方法，其中设定所述距离值(d)，通过调整所述鼠标光标间的距离(M_d)执行。

6.根据权利要求4所述的方法，其中对所述立体照相机移动的控制包括：

提供一个旋转轴构件，被配置来旋转每一个所述的立体照相机，当所述照相机移动时，所述旋转轴构件被固定；

根据所接收到的接目镜位置值，为每一个所述立体照相机确定一个位置值；以及

根据所确定的照相机位置值，围绕所述旋转轴构件，旋转所述立体照相机，使得每一个所述照相机跟随所述接目镜的移动。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述旋转包括，在经度和纬度方向上，旋转所述立体照相机。

8.根据权利要求4所述的方法，其中所述鼠标包括一个滚动按钮，并且其中所述距离值的确定通过旋转所述鼠标的所述滚动按钮来执行。

9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括计算在所述二维平面图像上的所述第一位置和第二位置之间的距离。

10.根据权利要求9所述的方法，其中计算所述距离包括：

确定并存储所述第一位置的一个位置值；

确定并存储所述第二位置的一个位置值；以及

根据所存储的位置值，计算所述第一和第二位置之间的距离。

11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括，提供在至少一个所述距离值的一个观察者。

12.根据权利要求9所述的方法，进一步包括，提供在所述距离值的一个观察者。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述提供包括，显示所述距离，或提供代表所述距离的一个声音信号。

14.根据权利要求1所述的方法，其中所述的一组显示设备包括一个单一的显示设备，适用于顺序地显示所述二维平面图像。

15.根据权利要求1所述的方法，其中所述的一组显示设备包括一对显示设备，被配置来分别同时地显示所述二维平面图像。

16.一个系统，用于控制一组立体照相机的移动，包括：

一组显示设备，被配置来显示至少一个立体图像，所述立体图像包括一对二维平面图像；

一个输入设备，被配置来控制显示在所述二维平面图像上的至少一个输入设备指示器的移动，所述的至少一个输入设备指示器被设定移动到所述二维平面图像上的一个目标位置；

一个计算设备，为所述的至少一个指示器的目标位置，确定一个位置值；

一个发射机，被配置来向一组立体照相机传送所确定的位置值；

一个接收机，被配置来接收所述位置值；以及

一个照相机控制器，被配置来根据接收到的位置值，控制所述立体照相机的移动。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述的一组显示设备，位于所述立体照相机的远程。

18.一个系统，用于控制一组立体照相机的移动，包括：

一组显示设备，被配置来显示至少一个立体图像，所述立体图像包括一对二维平面图像；

一个输入设备，被配置来控制显示在所述二维平面图像上的至少一个输入设备指示器的移动，所述的至少一个输入设备指示器被设定移动到所述二维平面图像上的一个目标位置；

一个观察点结构，规定至少一个开口，允许追踪观察者的眼睛的移动，所述开口与所述显示设备的每一个屏幕的中心点对齐；

一个计算设备，确定所述的至少一个输入设备指示器的所述目标位置，并且根据所述目标位置，计算观察者每一只眼睛的所述中心点的位置值；

一个发射机，被配置来向一组立体照相机传送所计算的位置值；

一个接收机，被配置来接收所述位置值；以及

一个照相机控制器，被配置来根据接收到的位置值，控制所述立体照相机的移动。

19.一个系统，用于控制立体照相机的移动，包括：

一组显示设备，被配置来显示至少一个立体图像和至少一个输入设备指示器，并确定所述的至少一个输入设备指示器的目标位置值，所述立体图像包括一对二维平面图像，所述至少一个输入设备指示器位于所述二维平面图像上；

一个发射机，被配置来向位于一个远程照相机地点的一组立体照相机传送所确定的位置值；

一个接收机，被配置来在所述远程照相机地点，接收所述位置值；以及

一个照相机控制器，被配置来根据所述位置值，控制所述立体照相机。

20.根据权利要求19所述的系统，其中所述的一组显示设备包括一个单一的显示设备，适用于顺序地显示所述二维平面图像。

21.根据权利要求19所述的系统，其中所述的一组显示设备包括一对显示设备，被配置来分别同时地显示所述二维平面图像。

22.一个方法，计算一个照相机的拍摄比率：

提供至少一个照相机，包括一个光调整设备，所述调整设备，被配置来调整进入到所述照相机的光的量；

使用所述的至少一个照相机拍摄一个场景；

存储所述照相机的最大和最小拍摄比率；

当所述场景被拍摄时，为所述光调整设备探测一个调整程度；以及

根据所述最大和最小比率和所探测到的调整程度，计算至少一个拍摄比率，其中所述拍摄比率与被所述照相机拍摄的所述场景的范围有关。

23.根据权利要求22所述的方法，其中所述光调整设备包括具有多个刻度的一个焦点调整设备，其中所述探测到的程度，通过探测所述焦点调整设备的刻度位置来执行。

24.根据权利要求23所述的方法，其中假设所述拍摄比率与所述探测到的刻度位置成正比，并位于所述最大和最小拍摄比率之间，来计算所述拍摄比率。

25.根据权利要求23所述的方法，其中所述拍摄比率，被定义为在三个参数A，B以及C之间的一个比率(A∶B∶C)，参数A和B被分别定义为被照相机拍摄的所述场景的水平和垂直长度，参数C被定义为在所述照相机的物镜和所述场景之间的距离，其中所述参数A和B通过公式I和II计算，

其中公式I为：

$A=\left(\frac{A_{\max }-A_{\min }}{c}\right)\×\left(\frac{S_{\mathrm{cur}}}{S_{\mathrm{tot}}}\right)+\frac{A_{\min }}{c},$

以及公式II为：

$B=\left(\frac{B_{\max }-B_{\min }}{c}\right)\×\left(\frac{S_{\mathrm{cur}}}{S_{\mathrm{tot}}}\right)+\frac{B_{\min }}{c},$

其中，A_max和B_max是所述最大拍摄比率的参数，A_min和B_min是所述最小拍摄比率的参数，“c”等于1，以及S_tot和S_cur分别代表总的刻度值和探测到的刻度位置值。

26.根据权利要求22所述的方法，其中所述光调整设备包括一个虹膜，其中探测到的所述程度，通过探测所述虹膜的开口程度来执行。

27.根据权利要求26所述的方法，其中假设所述拍摄比率与所述探测到的虹膜开口程度成正比，并位于所述最大和最小拍摄比率之间，来计算所述拍摄比率。

28.根据权利要求26所述的方法，其中所述拍摄比率，被定义为在三个参数A，B以及C之间的一个比率(A∶B∶C)，参数A和B被分别定义为被照相机拍摄的所述场景的水平和垂直长度，参数C被定义为在所述照相机的物镜和被拍摄的场景之间的距离，其中所述参数A和B通过公式III和IV计算，

其中公式III为：

$A=\left(\frac{A_{\max }-A_{\min }}{c}\right)\×\left(\frac{I_{\mathrm{cur}}}{I_{l\arg \mathrm{est}}}\right)+\frac{A_{\min }}{c},$

公式IV为：

$B=\left(\frac{B_{\max }-B_{\min }}{c}\right)\×\left(\frac{I_{\mathrm{cur}}}{I_{l\arg \mathrm{est}}}\right)+\frac{B_{\min }}{c},$

其中，A_max和B_max是所述最大拍摄比率的参数，A_min和B_min是所述最小拍摄比率的参数，“c”等于1，以及I_largest和I_cur分别代表虹膜的最大的开口程度和被探测到的虹膜的当前开口程度。

29.根据权利要求22所述的方法，其中所述至少一个照相机包括一组立体照相机，被配置来生成至少一个立体图像，所述立体图像包括由所述的一组立体照相机分别生成的一对二维平面图像，并且其中所述拍摄比率的计算包括，计算所述的立体照相机的一组拍摄比率。

30.一个装置，用于计算一个拍摄比率，与至少一个照相机一起使用：

一个焦点调整部分，包括多个刻度；

一个探测部分，被配置来探测所述焦点调整部分的一个当前刻度位置；

一个存储器，被配置来存储所述照相机的最大和最小拍摄比率；以及

一个拍摄比率计算部分，被配置来根据所述最大和最小拍摄比率和探测到的刻度位置，计算所述照相机的拍摄比率，其中所述拍摄比率与由所述照相机拍摄的所述场景的范围相关。

31.根据权利要求30所述的装置，其中所述拍摄比率，被定义为在三个参数A，B以及C之间的一个比率(A∶B∶C)，参数A和B被分别定义为被照相机拍摄的场景的水平和垂直长度，参数C被定义为在所述照相机的物镜和被拍摄的场景之间的距离，其中所述拍摄比率计算部分，使用公式I和II计算所述参数A和B，

其中公式I为：

$A=\left(\frac{A_{\max }-A_{\min }}{c}\right)\×\left(\frac{S_{\mathrm{cur}}}{S_{\mathrm{tot}}}\right)+\frac{A_{\min }}{c},$

以及公式II为：

$B=\left(\frac{B_{\max }-B_{\min }}{c}\right)\×\left(\frac{S_{\mathrm{cur}}}{S_{\mathrm{tot}}}\right)+\frac{B_{\min }}{c},$

其中，A_max和B_max是所述最大拍摄比率的参数，A_min和B_min是所述最小拍摄比率的参数，“c”等于1，以及S_tot和S_cur分别代表总的刻度值和探测到的刻度位置值。

32.根据权利要求30所述的装置，其中所述拍摄比率计算部分，被配置来计算所述拍摄比率，假设所述拍摄比率与所述探测到的刻度位置成正比，并位于所述最大和最小拍摄比率之间。

33.根据权利要求30所述的装置，其中所述至少一个照相机包括一组立体照相机，被配置来生成至少一个立体图像，所述立体图像包括由所述的一组立体照相机分别生成的一对二维平面图像，并且其中所述拍摄比率计算部分，被配置来计算所述的立体照相机的一组拍摄比率。

34.一个装置，用于计算一个拍摄比率，与至少一个照相机一起使用：

一个虹膜；

一个探测部分，被配置来探测所述虹膜的开口程度；

一个存储器，被配置来存储所述照相机的最大和最小拍摄比率；以及

一个拍摄比率计算部分，被配置来根据所述最大和最小拍摄比率和探测到的开口程度，计算所述照相机的拍摄比率，其中所述拍摄比率与由所述照相机拍摄的所述场景的范围相关。

35.根据权利要求34所述的装置，其中所述拍摄比率，被定义为在三个参数A，B以及C之间的一个比率(A∶B∶C)，参数A和B被分别定义为被照相机拍摄的场景的水平和垂直长度，参数C被定义为在所述照相机的物镜和所述场景之间的距离，其中所述拍摄比率计算部分，使用公式III和IV计算参数A和B，

其中公式III为：

$A=\left(\frac{A_{\max }-A_{\min }}{c}\right)\×\left(\frac{I_{\mathrm{cur}}}{I_{l\arg \mathrm{est}}}\right)+\frac{A_{\min }}{c},$

公式IV为：

$B=\left(\frac{B_{\max }-B_{\min }}{c}\right)\×\left(\frac{I_{\mathrm{cur}}}{I_{l\arg \mathrm{est}}}\right)+\frac{B_{\min }}{c},$

其中，A_max和B_max是所述最大拍摄比率的参数，A_min和B_min是所述最小拍摄比率的参数，“c”等于1，以及I_largest和I_cur分别代表虹膜的最大的开口程度和被探测到虹膜的当前开口程度。

36.根据权利要求35所述的装置，其中所述最大和最小拍摄比率分别包括3∶2∶1，1.5∶1∶1。

37.根据权利要求34所述的装置，其中所述拍摄比率计算部分包括一个数字信号处理器和由所述数字信号处理器执行的一个程序。

38.一个照相机，具有计算拍摄比率的一个装置：

一个图像数据处理部分，被配置来处理一个拍摄图像；

一个焦点调整部分，包括多个刻度；

一个探测部分，被配置来探测所述焦点调整部分的当前刻度位置；

一个存储器，被配置来存储所述照相机的最大和最小拍摄比率；

一个拍摄比率计算部分，被配置来根据所述最大和最小拍摄比率和所述刻度位置，计算所述照相机的拍摄比率，其中所述拍摄比率与由所述照相机拍摄的所述场景的范围相关；以及

一个输出部分，被配置来输出所述计算出的拍摄比率和被拍摄的图像。

39.根据权利要求38所述的照相机，进一步包括一个合成信号生成部分，被配置来合成所述计算出的拍摄比率和被拍摄的图像，生成一个合成信号。

40.一个方法，根据一个观察者眼睛的移动，来控制一组立体照相机的移动，包括：

显示至少一个立体图像；

当所述观察者观看所述至少一个立体图像时，探测观察者的至少一只眼睛的移动；

向位于远程地点的一组立体照相机，传送代表探测到的观察者眼睛移动的数据；

在所述远程地点，接收所述眼睛移动数据；

根据所接收的眼睛移动数据，确定照相机调整值；以及

根据所述照相机调整值，控制所述的一组立体照相机的移动，使得所述照相机跟随观察者的眼睛移动。

41.根据权利要求40所述的方法，其中所述移动的探测包括，探测所述观察者接目镜的当前位置。

42.根据权利要求40所述的方法，其中对所述立体照相机移动的控制包括，在经度和纬度方向上移动每一个所述的照相机。

43.根据权利要求42所述的方法，其中对所述立体照相机移动的控制包括，球形地移动每一个所述的照相机，使得所述照相机的移动追踪所述观察者眼睛的球形的移动。

44.根据权利要求42所述的方法，其中对所述立体照相机移动的控制包括，平行地移动所述的一组照相机。

45.根据权利要求40所述的方法，其中所述眼睛移动包括接目镜移动或眼睛瞳孔移动。

46.一个方法，根据一个观察者眼睛的移动，来控制一对投影部分的移动，包括：

提供一对投影部分，被配置来投射一个场景的三维结构数据到一对二维平面上；

由所述的一对投影部分，从所述三维结构数据生成至少一个立体图像，所述的立体图像包括一对二维平面图像；

显示所述的立体图像；

当所述观察者观看所述立体图像时，探测观察者的至少一只眼睛的移动；

根据探测到的眼睛移动数据，确定照相机调整值；以及

根据所述照相机调整值，控制所述投影部分的移动，使得所述投影部分跟随观察者的眼睛移动。

47.根据权利要求46所述的方法，其中所述眼睛移动包括，接目镜移动或眼睛瞳孔移动。

48.一个系统，根据一个观察者眼睛的移动，来控制立体照相机的移动，包括：

一组显示设备，被配置来显示至少一个立体图像，所述立体图像包括一对二维平面图像；

一个眼睛移动探测器，被配置来探测观察者对着所述的一组显示设备的眼睛中的至少一只眼睛的移动；

一个发射机，被配置来向一组立体照相机，传送代表探测到的观察者眼睛移动的数据；

一个接收机，被配置来接收所述眼睛移动数据；以及

一个照相机控制器，被配置来根据所接收的眼睛移动数据，控制所述的立体照相机的移动。

49.根据权利要求48所述的系统，其中所述照相机控制器包括第一和第二发动机，每一个被配置来分别在经度和纬度方向上移动每一个所述的立体照相机。

50.根据权利要求48所述的系统，其中所述的一组显示设备包括一个单一的显示设备，适用于顺序地显示所述二维平面图像。

51.根据权利要求48所述的方法，其中所述的一组显示设备包括一对显示设备，被配置来分别同时地显示所述二维平面图像。

52.一个照相机系统，用于追踪一个观察者接目镜的移动，包括：

一组立体照相机；

一个接收机，被配置来接收代表观察者接目镜移动的移动数据；以及

一个照相机控制器，被配置来根据所述的接目镜移动数据，控制所述照相机的移动，使得所述照相机向所述观察者接目镜移动的方向移动。

53.根据权利要求52所述的系统，其中所述照相机控制器包括第一和第二发动机，每一个被配置来分别在经度和纬度方向上移动每一个所述的立体照相机。

54.根据权利要求53所述的系统，其中所述照相机控制器进一步包括第一和第二引导构件，每一个引导构件被连接到一个各自的发动机，而且随着各自的发动机的旋转而旋转，并球形地移动每一个所述照相机，使得所述照相机的移动直接地相关于观察者眼睛的所述球形的移动。

55.一个方法，根据一个观察者眼睛的移动，来控制立体照相机的移动，包括：

接收代表一个观察者接目镜移动的移动数据；

根据所述接目镜移动数据，计算照相机位置调整值；以及

根据所述照相机位置调整值，控制所述立体照相机的移动，使得所述照相机向所述接目镜移动的方向移动。

56.根据权利要求55所述的方法，其中对所述立体照相机移动的控制包括，在经度和纬度方向上移动每一个所述的照相机。

57.一个照相机系统，用于追踪一个观察者眼睛的移动，该照相机系统包括：

多组立体照相机；

一个接收机，被配置来接收表示一个观察者接目镜移动的移动数据；

一个计算设备，被配置来根据所述接目镜移动数据，生成一个照相机选择信号；以及

至少一个照相机选择器，被配置来根据所述照相机选择信号，从所述的多组照相机中选择一组立体照相机。

58.根据权利要求57所述的照相机系统，其中所述的多组立体照相机分别包括物镜，并且其中，通过连接所述照相机的所有物镜，得到的一个轮廓线，与一个观察者眼睛的轮廓线相似。

59.根据权利要求58所述的照相机系统，其中所述计算设备包括：

一个存储器，存储包括所述接目镜位置和所述照相机位置之间关系的一个表格；以及

一个微型计算机，被配置来根据在所述表格中的至少一个关系，确定一个照相机选择信号。

60.一个方法，根据一个观察者接目镜的移动，控制立体照相机的移动，该方法包括：

提供多组立体照相机；

接收表示一个观察者接目镜移动的移动数据；

根据所述接目镜移动数据，确定一个照相机选择信号；

根据所述照相机选择信号，从所述的多组照相机中选择一组立体照相机；以及

使用选择的该组立体照相机拍摄具有一个或多个物体的一个场景。

61.根据权利要求60所述的方法，进一步包括：

使用一基础组立体照相机拍摄具有一个或多个物体的一个场景；以及

根据所述照相机选择信号，关闭所述基础照相机组。

62.一个显示立体图像的方法，包括：

在一组显示设备上，显示至少一个立体图像，该立体图像包括一对二维平面图像；

提供用于空间放大率的调整数据，所述空间放大率相关于被拍摄的一个场景的尺寸；

向远程的一组立体照相机发送所述放大率调整数据；以及

根据所述放大率调整数据，调整所述立体照相机之间的距离。

63.根据权利要求62所述的方法，进一步包括：

使用被调整的照相机，拍摄一个场景；

向所述的一组显示设备，传送所述图像；以及

在所述的一组显示设备上，接收和显示所述图像。

64.根据权利要求62所述的方法，进一步包括：

提供在一个观察者眼睛的所述中心点之间的距离(W_a)；

初始化所述照相机距离，使其和所述值W_a相同；

确定所述放大率调整数据是否大于1；以及

如果所述放大率调整数据大于1，缩小所述照相机距离。

65.根据权利要求64所述的方法，进一步包括，如果所述放大率调整数据小于1，扩宽所述照相机距离。

66.根据权利要求62所述的方法，进一步包括，在所述的一组显示设备上，显示所述调整的空间放大率。

67.根据权利要求62所述的方法，进一步包括，提供代表所述调整的空间放大率的一个声音信号。

68.根据权利要求62所述的方法，进一步包括，从三维结构数据中，生成所述至少一个立体图像。

69.根据权利要求62所述的方法，其中所述的一组显示设备包括一个单一的显示设备，适用于顺序地显示所述二维平面图像。

70.根据权利要求62所述的方法，其中所述的一组显示设备包括一对显示设备，被配置来分别同时地显示所述二维平面图像。

71，一个系统，用于显示立体图像，包括：

一组显示设备，被配置来显示至少一个立体图像，所述立体图像包括一对二维平面图像；

一个输入设备，被配置来提供用于空间放大率的调整数据，所述空间放大率相关于被拍摄的一个空间的尺寸；

一个发射机，被配置来传送所述放大率调整数据；

一个接收机，被配置来接收所述放大率调整数据；

一组立体照相机；以及

一个照相机控制器，被配置来根据所述放大率调整数据，调整所述立体照相机之间的距离。

72.根据权利要求71所述的系统，其中所述照相机控制器包括：

一个伺服控制器，被配置来根据所述空间放大率调整数据，确定一个调整量；以及

一个水平发动机，被配置来根据确定的调整量，调整所述照相机距离。

73.根据权利要求71所述的系统，其中所述的一组显示设备从以下的其中之一选择：一个头戴式显示器，一个投影显示设备，一个液晶显示器(LCD)设备，一个阴极射线管(CRT)设备，以及一个等离子显示器设备。

74.根据权利要求71所述的系统，其中所述的一组显示设备，被配置来显示所述调整的空间放大率。

75.根据权利要求71所述的系统，其中所述的一组显示设备包括一个单一的显示设备，适用于顺序地显示所述二维平面图像。

76.根据权利要求71所述的系统，其中所述的一组显示设备包括一对显示设备，被配置来分别同时地显示所述二维平面图像。

77.一个照相机系统，用于与一组显示设备通信数据，包括：

一组立体照相机，被配置来生成至少一个立体图像；

一个接收机，被配置来从所述的一组显示设备，接收用于空间放大率的调整数据，所述的空间放大率相关于被所述的一组立体照相机拍摄的空间的尺寸；以及

一个照相机控制器，被配置来根据所述放大率调整数据，调整所述的一组立体照相机之间的距离。

78.根据权利要求77所述的照相机系统，进一步包括一个发射机，被配置来向所述的一组显示设备，传送所述被调整的立体图像。

79.根据权利要求78所述的照相机系统，其中，所述接收机，接收一个观察者眼睛的中心点之间的一个距离(W_a)，并且所述照相机控制器，根据所述放大率调整数据和所述W_a值，调整所述的照相机距离。

80.一个控制一组立体照相机的方法，包括：

提供一组立体照相机；

生成至少一个立体图像，该立体图像包括，分别由所述的一组立体照相机生成的一对二维平面图像；

接收用于空间放大率的调整数据，所述的空间放大率相关于被所述的一组立体照相机拍摄的空间的尺寸；以及

根据所述空间放大率调整数据，调整所述的立体照相机之间的距离。

81.根据权利要求80所述的方法，进一步包括：

初始化所述照相机距离，使得所述空间放大率为1；

确定所述放大率调整数据是否大于1；以及

如果所述放大率调整数据大于1，缩小所述照相机距离。

82.根据权利要求81所述的方法，进一步包括，如果所述放大率调整数据小于1，扩宽所述照相机距离。

83.一个显示立体图像的方法，包括：

提供一对投影部分，互相之间距离一个预定的间隔，并被配置来投影一个场景的三维结构数据到一对二维平面上；

由所述的一对投影部分，从所述三维结构数据生成至少一个立体图像，所述的立体图像包括一对二维平面图像；

在一对显示设备中，分别显示所述的一对二维平面图像；

向所述显示设备提供用于空间放大率的调整数据，所述空间放大率相关于所述场景的尺寸；以及

根据所述放大率调整数据，调整所述投影部分之间的距离。

84.根据权利要求83所述的方法，其中所述空间放大率，与由一个观察者观察的所述场景的尺寸相关。

85.一个系统，用于显示立体图像，包括：

一对投影部分，互相之间距离一个预定的间隔，并被配置来从一个场景的三维结构数据生成至少一个立体图像，所述的立体图像包括一对二维平面图像；

一对显示设备，分别显示所述的一对二维平面图像；

一个输入设备，提供用于空间放大率的调整数据，所述空间放大率相关于所述场景的尺寸；以及

一个计算设备，根据所述放大率调整数据，调整所述投影部分之间的距离。

Images