CN1909674A - 一种立体成像方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立体成像的方法，其步骤如下：采用两组成像装置，以自动或手动控制实现各自成像的中心点始终对准被拍主体，生成两路采用统一的时基信号同步扫描的图像信号；将生成的两路视频信号记录在记录器中：分别或同步采集生成的视频、音频信号，将双路信号进行同步编辑并且锁定同步播放；采用由凸透镜加棱镜的组合镜片方式，或将两路视频信号通过电子开关以纵向光栅的形式显示在电视屏幕上，在电视屏幕前相应距离设黑白光栅，使得人的左右两眼分别取得立体摄像镜头的拍图像。本发明具有如下优点：以仿生学原理为基础，遵循人眼观察物体的客观规律，模拟制造出符合人眼观看实际物体最相似的条件，因而得以实现图像的立体视觉。

Description

一种立体成像方法及装置

技术领域

本发明涉及一种立体成像的方法及装置。

背景技术

以往的立体成像技术，如偏振光、频闪交替开关等，取得立体效果是以损失图像信息为代价的，而且立体采集成本极高，视觉效果不好，因此市场前景不好。

发明内容

本发明的目的是提供一种立体成像方法及装置，以解决在立体成像的同时保留并增加了图像的信息，提高分辨率和观察到不失真的立体图像等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的立体成像的步骤如下：

1)采用两组成像装置，它们的镜头焦距与人眼球焦距相当，CCD感光片之间距离在60mm-70mm之间，以自动或手动控制实现各自成像的中心点始终对准被拍主体，生成两路采用统一的时基信号同步扫描的图像信号；

2)将步骤1)中生成的两路视频信号同时记录在两个记录器或一个双路信号同步记录、双路信号同步播放的记录器中；

3)分别或同步采集步骤2)生成的视频、音频信号，将双路信号进行同步编辑，将编辑好的双路视频、音频信号组成的立体电视节目锁定同步播放；或将立体电视信号以双频导入方式，经双视频刻录机刻成立体光盘；

4)立体信息是采用由凸透镜加棱镜的组合镜片方式，通过放大折射将分散的两路显示器的电视图像及照片变为人的左眼和右眼叠加重合的放大立体图像进行显示；或立体信息是将两路视频信号通过电子开关以纵向光栅的形式显示在电视屏幕上，此图像透过设立在电视屏幕前相应距离的与电子开关同步转换的黑白光栅，使得人的左右两眼分别取得立体摄像镜头的拍图像，以实现图像的立体视觉。

如上所述的一种立体成像的方法，图像信号远距离播出是通过卫星、广播电视、网络等手段以有线、无线的方式双通道传输或双路信号切换混合后以单通道传输，在显示终端再解为双路信号显示。

如上所述的一种立体成像的方法，将双路信号切换混合后，合成的以纵向光栅的形式交替变化的视频信号是以单通道输出的信号，直接用普通的录像机、硬盘录像机和光盘刻录机记录且直接在设有黑白光栅的电视屏幕上显示。

如上所述的一种立体成像的方法，双路信号切换混合是首先将两路信号图像的底部，一般为电视屏幕下方未显示的部分，分别加上黑白底边，经过电子开关切换，变换为纵向光栅信号合成的交替变化的黑白相间的底边视频信号，以此信号作为黑白光栅变化的依据。

一种立体成像装置，其特征在于它包括：

双机立体摄像装置，由两组与人眼球焦距相当的镜头，两个CCD感光片之间距离在60-70MM之间设置的双摄像装置、活动固定两个摄像装置的底座和控制两个摄像装置同步变化角度，以达到两组镜头的轴线始终与被拍体交叉的伺服系统；

图像信息记录器，该记录器为双路信号记录播放时，与摄像装置的双路信号输出端直接相连；该记录器为普通记录播放时(单路)，其输入端与一个将双路信号以纵向光栅的形式交替变化成一路信号的切换合成电路的输出端相连，切换合成电路的两路输入端与双机立体摄像装置相连接；

立体图像显示装置，该显示装置是由两路信号显示器和由凸透镜加棱镜的组合镜片组成，或由显示交替交换的纵向光栅信号的显示器和设在显示器前相应距离的与交替变换的纵向光栅信号同步转换的黑白光栅组成。

如上所述的一种立体成像装置，伺服系统包括固定底座、通过轴活动固定在固定底座上的双摄像装置机座、一对一端分别与双摄像装置机座后端通过轴活动连接，另一端通过轴活动固定于固定底座上安装的移动丝杠上的连杆和丝杆控制手柄或伺服电机。

如上所述的一种立体成像的方法，所述的切换合成电路是由通过软件控制的非线性编辑机或电子开关电路组成。

本发明具有如下优点和技术效果：

1、以仿生学原理为基础，遵循人眼观察物体的客观规律，模拟制造出符合人眼观看实际物体最相似的条件，因而得以实现图像的立体视觉；

2、本发明可以满足电脑网络、广播电视，数字有线电视及各种制式光盘等方式传播的需要；

3、本发明不但可以应用到现有的模拟电视系统、高清数字电视系统，更可以应用在将来可能出现的更高清晰度的电视系统中。

附图说明

图1是本发明所述的双摄像机的机械结构示意图。

图2是本发明所述的双摄像机的成像原理图。

图3是本发明所述的立体信息显示器的一个实施例原理图。

图4是本发明所述的立体信息显示器的另一个实施例原理图。

图5是本发明的记录、编辑和播放流程的示意图。

具体实施方式

本发明通过立体电视摄像机、立体数字照象机或立体照象机进行立体信息采集，通过存储器或录象机、编辑机进行立体信息的辑录，通过立体观片器及眼镜式或屏幕式立体电视机由人裸眼直接观看还原了的立体景象。

系统组成：本系统由立体信息采集、立体信息编辑、立体信息播放、立体信息显示等部分组成。

1、立体信息采集：

采用双机拍摄(立体摄象、照象机)采集图象信息：

1)与人眼看物体的规律相同双机图象的中心点始终要与被拍主体交叉(参见图2)。

实现方法—通过一个与摄象机底座相连接的一个机械装置，取摄像机及各类相机跟距被拍主体距离不同而自动变焦的变量通过伺服系统(伺服马达)来自动控制变化双机角度以达到双机图象的中心点始终要与被拍主体交叉之目的。也可以手动的方式用眼镜式立体电显示器观看图象效果达到双机图象的中心点始终要与被拍主体交叉之目的。具体实施结构请参见图1，A机座1和B机座2分别通过轴活动固定在底座3上，底座3后部设置一个丝杠5，A机座1和B机座2后端分别通过连杆4、7与丝杠5，通过轴实现活动连接。丝杠5被手轮6或伺服电机驱动。

2)与人眼看物体的规律相同双机镜头的焦距应为50mm为佳(与人眼球结构相同)

3)与人双眼结构相同双机靶面(CCD感光片—相当于人的眼底)之间的距离应为60-70mm为佳。

4)双机采用统一的时基信号同步扫描，两路视频信号同时记录在两个或一个记录器中(可以是录像机、DVD刻录机、硬盘录象机等)——记录器应该是双路信号同步记录，双路信号同步播放的双通道记录播放机。

2、立体信息编辑：

专用的立体信息编辑系统其主要原理是—分别或同步采集立体摄像机、照相机输出的视频、音频信号、将双路信号进行同步编缉、将编缉好的双路视频、音频信号组成的立体电视节目锁定同步播放。

1)信息播放：可以用立体摄像机、立体电视非线编辑机播放还可以将立体摄像机、立体电视非线编辑机输出的立体电视信号用双视频输入的VCD、DVD、高清DVD等刻录机刻成立体VCD、DVD、高清DVD盘。然后用双视频输出的VCD、DVD、高清DVD等播放机播放。也可将立体电视非线编辑机输出的立体电视信号用双视频输入同步锁定记录、播出的硬盘录象机播放。远距离播出通过卫星、广播电视、网络等手段以有线、无线的方式双通道传输或将双路信号切换混合后以单通道传输(见屏幕式立体电视机图中C点信号)在显示终端再解为双路信号显示。特别要注意的是将双路信号切换混合后——由A、B信号合成的以纵向光栅的形式交替变化的视频信号以单通道传输(见屏幕式立体电视机图中C点视频信号信号)的方法可将C点的信号直接用普通的录象机、硬盘录象机记录、VCD、DVD、高清DVD等刻录机刻成立体VCD、DVD、高清DVD盘等便可直接在屏幕式立体电视机看到立体图象。将双路信号切换后——由A、B信号合成的以纵向光栅的形式交替变化的视频信号以单通道传输的方法做成立体摄象机其一体机可用传统的记录器记录播放。

2)立体信息显示：

以仿生学原理为基础，运用现代技术，遵循人眼观察物体的客观规律，模拟制造出符合人眼观看实际物体最相似的条件因而得以实现图象的立体视觉。

a.眼镜式立体电显示器(请参见图3)

由凸透镜加棱镜的组合镜片通过放大折射将分散的A、B显示器的电视图象及照片(拍摄时相当于人的左眼和右眼所见图象)变为人的左眼和右眼叠加重合的放大的立体图象。变为人的左眼和右眼叠加重合的放大的立体图象的方式是灵活的：可以将A、B显示器的位置左右摆放也可将A、B显示器的位置上下摆放通过不同的凸透镜加棱镜的组合镜片通过放大折射将分散的A、B显示器的图象变为人的左眼和右眼叠加重合的放大的立体图象。

b.屏幕式立体电视机(请参见图4)

将A、B两路视频信号通过电子开关以纵向光栅的形式(C、视频信号)显示在电视屏幕上，此图象透过设立在电视屏幕前相应距离的黑白(白为透明)光栅使得人的左右两眼分别取得立体摄象机A、B(左、右)镜头所拍图象，因而得以实现图象的立体视觉。

两路视频信号处理过程请参见图5：在A、B图象的底部(一般为电视屏幕下没露出部分)分别加上黑、白底边，经过电子开关切换变为C信号后其信号的图象底部黑白光栅，为以纵向光栅的形式合成的交替变化的视频信号相对应的黑白相间的底边，此信号做为黑白光栅变化的依据。从纵向光栅的形式合成的交替变化的视频信号中分的黑白光栅交替变化的信号A、B两路信号及黑白光栅在屏幕上的位置是交替变化的，其变化为每变化一祯图象或一场图象A、B两路信号及黑白光栅随之变化在屏幕上显示的相应位置，因此人眼拾取的图象信息是摄象机拍摄的完全信息并且不会因黑白光栅的遮挡而有损失。

本发明可以应用于电脑网络传输，广播电视，数字有线电视，DVD，VC两路视频信号高清DVD等方式传播立体图象及手机网络传播或有线传播的的立体可视电话。还可用于军事侦察、公安、医疗、教育、科研、天文、宇宙探测、艺术、广告、广播电视、电子游戏、家庭生活立体记录(录像及照片)、历史资料及档案的立体记录，电子商务等各领域。

Claims (7)

1、一种立体成像的方法，其步骤如下：

1)采用两组成像装置，它们的镜头焦距与人眼球焦距相当，CCD感光片之间距离在60mm-70mm之间，以自动或手动控制实现各自成像的中心点始终对准被拍主体，生成两路采用统一的时基信号同步扫描的图像信号；

2)将步骤1)中生成的两路视频信号同时记录在两个记录器或一个双路信号同步记录、双路信号同步播放的记录器中；

3)分别或同步采集步骤2)生成的视频、音频信号，将双路信号进行同步编辑，将编辑好的双路视频、音频信号组成的立体电视节目锁定同步播放；或将立体电视信号以双频导入方式，经双视频刻录机刻成立体光盘；

4)立体信息是采用由凸透镜加棱镜的组合镜片方式，通过放大折射将分散的两路显示器的电视图像及照片变为人的左眼和右眼叠加重合的放大立体图像进行显示；或立体信息是将两路视频信号通过电子开关以纵向光栅的形式显示在电视屏幕上，此图像透过设立在电视屏幕前相应距离的与电子开关同步转换的黑白光栅，使得人的左右两眼分别取得立体摄像镜头的拍图像，以实现图像的立体视觉。

2、如权利要求1所述的一种立体成像的方法，其特征在于：远距离播出是通过卫星、广播电视、网络等手段以有线、无线的方式双通道传输或双路信号切换混合后以单通道传输，在显示终端再解为双路信号显示。

3、如权利要求1所述的一种立体成像的方法，其特征在于：将双路信号切换混合后，合成的以纵向光栅的形式交替变化的视频信号是以单通道输出的信号，直接用普通的录像机、硬盘录像机和光盘刻录机记录且直接在设有黑白光栅的电视屏幕上显示。

4、如权利要求3所述的一种立体成像的方法，其特征在于：双路信号切换混合是首先将两路信号图像的底部，一般为电视屏幕下方未显示的部分，分别加上黑、白底边，经过电子开关切换，变换为纵向光栅信号合成的交替变化的黑白相间的底边视频信号，以此信号作为黑白光栅变化的依据。

5、一种立体成像装置，其特征在于它包括：

双机立体摄像装置，由两组与人眼球焦距相当的镜头，两个CCD感光片之间距离在60-70MM之间设置的双摄像装置、活动固定两个摄像装置的底座和控制两个摄像装置同步变化角度，以达到两组镜头的轴线始终与被拍体交叉的伺服系统；

两个或一个图像信息记录器，该记录器为双路信号记录播放器时，与摄像装置的双路信号输出端直接相连；该记录器为普通记录播放器时，其输入端与一个将双路信号以纵向光栅的形式交替变化成一路信号的切换合成电路的输出端相连，切换合成电路的两路输入端与双机立体摄像装置相连接；

立体图像显示装置，该显示装置是由两路信号显示器和由凸透镜加棱镜的组合镜片组成，或由显示交替交换的纵向光栅信号的显示器和设在显示器前相应距离的与交替变换的纵向光栅信号同步转换的黑白光栅组成。

6、如权利要求5所述的一种立体成像装置，其特征在于：伺服系统包括固定底座、通过轴活动固定在固定底座上的双摄像装置机座、一对一端分别与双摄像装置机座后端通过轴活动连接，另一端通过轴活动固定于固定底座上安装的移动丝杠上的连杆和丝杆控制手柄或伺服电机。

7、如权利要求5所述的一种立体成像的方法，其特征在于：切换合成电路是由通过软件控制的非线性编辑机或电子开关电路组成。

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