WO2010078752A1

WO2010078752A1 - 一种立体摄像装置及方法

Info

Publication number: WO2010078752A1
Application number: PCT/CN2009/073092
Authority: WO
Inventors: 谭健民
Original assignee: 深圳市掌网立体时代视讯技术有限公司
Priority date: 2009-01-07
Filing date: 2009-08-05
Publication date: 2010-07-15
Also published as: CN101588511A

Description

说明书一种立体摄像装置及方法

#細或

[1] 本发明涉及立体图象拍摄与处理技术领域，更具体地说，涉及一种用于立体图像拍摄的立体摄像装置及立体摄像方法。

[2] 立体摄像技术和立体摄像产品可以应用在手机、摄像机、 MP4、眼镜式显示设备、模拟现实设备和遥控机器人等产品上，可以在民用、军用、科研、游戏等领域发挥巨大的作用。

[3] 人眼根据左右眼的视觉差异可以对所见物体产生立体感觉，所以一般的立体摄像设备都是利用双摄像镜头来对物体进行成像然后对图像进行处理。但是这样带来的问题很突出：主要体现在 1、双镜头在聚焦性能上不一致，左右视频清晰度不相同，最后导致图像成像模糊。 2、双镜头在安装上无法保证图像在对位上一致，导致图像在视角上无法保证水平和倾斜一致性，到吋两幅图像在立体重合吋出现偏差，图像会产生模糊叠影。 3、双图像传感器的一致性差异导致在图像亮度、对比度、色度、灰阶等特性上不一致，左右图像出现视觉明显差异，图像立体重合吋会产生视觉晕眩、图像模糊等现象。 4、双图像传感器在成像吋，很难保证两个画面为像素同步，左右眼图像出现吋间上差距，这样在合成立体图像或照片吋，出现两个不同步的影像而造成立体效果变差甚至失去立体效果而变成重影。因此，需要一种立体摄像装置及立体摄像方法，用精密光学成像结构来保证光路上的一致性，用同一个图像传感器来接受两路图像，保证了图像成像的电性能完全一致以及良好的同步性能。

[4] 本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的图像成像模糊和釆用双图像传感器的一致性差异，以及同步性能差导致在图像亮度、对比度、色度、灰阶、同步上不一致的不足和缺陷，提供一种立体摄像装置及立体摄像方法。

[5] 本发明解决其技术问题所釆用的技术方案是：构造一种立体摄像装置，包括： [6] 第一光学成像透镜组和第二光学成像透镜组，分别用于模拟人眼接收外部光线

[7] 第一滤色片和第二滤色片，第一滤色片位于第一光学成像透镜组上部，第二滤色片位于第二光学成像透镜组上部，第一滤色片和第二滤色片的颜色互补；

[8] 第一平面反射镜、第二平面反射镜和第三反射镜，第一平面反射镜和第二平面反射镜用于将来自对应于第一光学成像透镜组和第二光学成像透镜组的光线进行一次反射，第三反射镜位于第一平面反射镜和第二平面反射镜的中间对来自一次反射的光线进行二次反射；

[9] 单个图像传感器，在其成像平面上接收二次反射的光线并形成叠加的两幅图像

[10] 图像处理电路，接收来自所述图像传感器的图像信号并进行处理形成立体图像信号。

[11] 具体的，所述第一光学成像透镜组和第二光学成像透镜组之间的横向距离范围是 40至 100毫米。

[12] 具体的，所述第三反射镜是双面呈一定夹角排列的反射镜。

[13] 具体的，所述单个图像传感器是 CCD/CMOS图像传感器。

[14] 具体的，所述叠加的两幅图像是叠加在一起的颜色互补的两幅图像。

[15] 为了更好地实现发明目的，提供一种立体摄像方法，具体包括以下步骤：

[16] S1.横向并列安装两个光学成像透镜组和位于光学成像透镜组上部的两个颜色互补的滤色片模拟人眼接收外部光线；

[17] S2.通过两个平面反射镜对两个光学成像透镜组接收的外部光线进行一次反射并由位于两个平面反射镜中间的第三反射镜对两个一次反射的光线进行二次反射；

[18] S3.釆用单个图像传感器在其成像平面上接收来自第三反射镜的二次反射光线形成叠加的两幅图像；

[19] S4.对所述单个图像传感器形成的图像信号进行处理形成立体图像信号。

[20] 在本发明所述的方法中，所述步骤 S1中两个光学成像透镜组之间的横向距离范围是 40至 100毫米。 [21] 在本发明所述的方法中，所述第三反射镜是双面呈一定夹角排列的反射镜。

[22] 在本发明所述的方法中，所述单个图像传感器是 CCD/CMOS图像传感器。

[23] 在本发明所述的方法中，所述步骤 S3中所述叠加的两幅图像是叠加在一起的颜色互补的两幅图像。

[24] 实施本发明提供的一种立体摄像装置及方法，通过使用单一的图象传感器和两个颜色互补的滤色片，可以得到混合在一起的颜色互补的两幅叠加的图像数据，不需要特殊的显示器件，现有的各种普通电视或显示屏都可以直接显示该视频信号，只需要观看的人带上廉价的双色镜片即可欣赏到色彩、清晰度都极佳的立体图像，从而解决了现有技术中的图像模糊的问题，保证了图像成像的电性能的同步一致性。

難

[25] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[26] 下面根据附图和具体实施例对本发明作进一步阐述。

[27] 如图 1所示的是依据本发明一较佳实施例的一种立体摄像装置的结构图，其中，立体摄像装置 100包括光学成像组件 110、单一图像传感器 120和图像处理电路 130；

[28] 所述光学成像组件 110包括第一光学成像透镜组 111、第二光学成像透镜组 112 、第一平面反射镜 114、第二平面反射镜 115、第三反射镜 113、第一滤色片 116 和第二滤色片 117;

[29] 所述第一光学成像透镜组 111和第二光学成像透镜组 112用与模拟人眼接收外部光线，所述第一光学成像透镜组 111和第二光学成像透镜组 112之间的横向距离范围是 40至 100毫米，与人眼的瞳距一致，第一滤色片 116位于第一光学成像透镜组 111的上部，第二滤色片 117位于第二光学成像透镜组 112的上部，在安装上保证结构的精密性，第一滤色片 116和第二滤色片 117的颜色互补，使得左右光路上分别得到一个颜色互补的图像；所述第一平面反射镜 114和第二平面反射镜 115用于将来自对应于第一光学成像透镜组 111和第二光学成像透镜组 112的光线进行一次反射，第三反射镜 113位于第一平面反射镜 114和第二平面反射镜 115的中间对来自一次反射的光线进行二次反射，所述第三反射镜 113是双面呈一定夹角排列的反射镜也可以是其它立体形状的具有双反射镜面的反射镜；所述单一图像传感器 120是 CCD/CMOS图像传感器，其成像平面接收所述第三反射镜 113 的二次反射光线并形成叠加的两幅图像，所述单一图像传感器 120的成像面接收所述叠加的两幅图像；所述图像处理电路 130驱动图像传感器取得混合在一起的颜色互补的两幅叠加的图像数据，该图像数据可以象普通视频一样进行编码、压缩等各种处理，也可以直接输出用于显示。立体画面重现吋，只需要使用普通电视即可，而用户需要带上相同的互补滤色镜即可欣赏到栩栩如生的画面。本实施例带来的优点在于： 1、充分利用 CCD/CMOS图象传感器的现有技术，不需要更高的技术来支持。 2、画面的清晰度得到很好的保证。 3、使用传统的视频编码、传输即可传输立体影像。 4、不需要特殊的显示器件，现有的各种 2D显示的普通电视或显示屏都可以直接显示该视频信号，只需要观看的人带上廉价的双色镜片即可欣赏到色彩、清晰度都极佳的图像。

[30] 如图 2所示的是依据本发明一较佳实施例的一种立体摄像方法的流程图，所述方法包括以下步骤：

[31] 步骤 S200中，在横向距离 40至 100毫米的位置上安装两个光学成像透镜组和位于光学成像透镜组上部的两个颜色互补的滤色片，模拟人眼接收外部的光线，使左右光路上分别得到一个颜色互补的图像；

[32] 步骤 S202中，在两个光学成像透镜组的后部有两个平面反射镜分别对来自两个光学成像透镜组的光线进行一次反射，再由位于两个平面反射镜中间的立体反射镜对一次反射的光线进行二次反射，这样两个图像被二次反射到一个成像面上形成叠加的两个图像；

[33] 步骤 S204中，在上述成像面上釆用单一的图像传感器，图像传感器的成像面接收二次反射的叠加的颜色互补的两个图像；

[34] 步骤 S206中，图像处理电路接收来自单个图像传感器的叠加的颜色互补的图像数据，对接收的图像数据进行编码、压缩等处理形成立体图像数据，这样用户带上廉价的双色镜片在普通的电视屏幕上即可欣赏到色彩、清晰度都极佳的图像。

以上介绍和描述的内容仅为本发明的优选实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求书

[1] 1、一种立体摄像装置，其特征在于，包括：

第一光学成像透镜组（111) 和第二光学成像透镜组（112) ，分别用于模拟人眼接收外部光线；

第一滤色片（116) 和第二滤色片（117) ，第一滤色片（116) 位于第一光学成像透镜组（111) 上部，第二滤色片（117) 位于第二光学成像透镜组

(112) 上部，第一滤色片（116) 和第二滤色片（117) 的颜色互补；第一平面反射镜（114) 、第二平面反射镜（115) 和第三反射镜（113) ，第一平面反射镜（114) 和第二平面反射镜（115) 用于将来自对应于第一光学成像透镜组（111) 和第二光学成像透镜组（112) 的光线进行一次反射，第三反射镜（113) 位于第一平面反射镜（114) 和第二平面反射镜（1 15) 的中间对来自一次反射的光线进行二次反射；

单个图像传感器（120) ，在其成像平面上接收二次反射的光线并形成叠加的两幅图像；

图像处理电路（130) ，接收来自所述图像传感器（120) 的图像信号并进行处理形成立体图像信号。

[2] 2、根据权利要求 1所述的立体摄像装置，其特征在于：所述第一光学成像透镜组（111) 和第二光学成像透镜组（112) 之间的横向距离范围是 40至 1 00毫米。

[3] 3、根据权利要求 1所述的立体摄像装置，其特征在于：所述第三反射镜（1

13) 是双面呈一定夹角排列的反射镜。

[4] 4、根据权利要求 1所述的立体摄像装置，其特征在于：所述单个图像传感器（120) 是 CCD/CMOS图像传感器。

[5] 5、根据权利要求 1所述的立体摄像装置，其特征在于：所述叠加的两幅图像是叠加在一起的颜色互补的两幅图像。

[6] 6、一种立体摄像方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.横向并列安装两个分别用于模拟人眼接收外部光线的光学成像透镜组（

111 , 112) ，以及位于光学成像透镜组（111、 112) 上部的两个颜色互补的滤色片（116、 117) ；

52.通过两个平面反射镜（114、 115) 对两个光学成像透镜组（111、 112) 接收的外部光线进行一次反射并由位于两个平面反射镜中间的第三反射镜

(113) 对两个一次反射的光线进行二次反射；

53.釆用单个图像传感器（120) 在其成像平面上接收来自第三反射镜的二次反射光线形成叠加的两幅图像；

S4.

对所述单个图像传感器（120) 形成的图像信号进行处理形成立体图像信号

[7] 7、根据权利要求 6所述的立体摄像方法，其特征在于：所述步骤 S1中两个光学成像透镜组（111， 112) 之间的横向距离范围是 40至 100毫米。

[8] 8、根据权利要求 6所述的立体摄像方法，其特征在于：所述第三反射镜（1

13) 是双面呈一定夹角排列的反射镜。

[9] 9、根据权利要求 6所述的立体摄像方法，其特征在于：所述单个图像传感器（120) 是 CCD/CMOS图像传感器。

[10] 10、根据权利要求 6所述的立体摄像方法，其特征在于，所述步骤 S3中所述叠加的两幅图像是叠加在一起的颜色互补的两幅图像。