CN102905076B - 一种3d立体拍摄智能控制的装置、系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种3D立体拍摄智能控制的装置，包括3D立体拍摄智能控制单元，其包括：主摄像机参数获取模块、副摄像机参数获取模块、图像识别模块、微处理器电路模块，图像识别模块获得的视差数据如果不在预设的视差范围内，图像识别模块则向微处理器电路模块发出信号，微处理器电路模块接收信号并向电动机驱动模块发出需要移动电动机的命令，电动机实现移动，以致使重新获得的视差数据在预设的视差范围内。本发明还公开了一种3D立体拍摄智能控制的系统和方法。实施本发明的3D立体拍摄智能控制的装置、系统及其方法采用副摄像机跟踪主摄像机智能控制连续性调节拍摄机位置，保障无论被拍摄物处于任何状态都能保障3D立体拍摄的效果。

Description

一种3D立体拍摄智能控制的装置、系统及其方法

技术领域

本发明涉及3D立体拍摄的领域，特别涉及一种3D立体拍摄智能控制的装置、系统及其方法。

背景技术

立体影像取得与还原要满足已知的关于立体视觉的机理，即双眼立体视觉的融像规律。按照视光学对立体视觉的认识，一般认为人眼的立体视觉是感觉融像的最高级能力。人类拥有两只眼睛，两只眼睛呈水平排列，间隔约为60mm～65mm。我们用双眼来看同一物体时，由于所处的角度不同，看到的是两幅有差别的图像。立体摄影就是根据人类双眼视觉差的原理，从不同角度拍摄同一个物体，然后将得到的照片在电脑上合成，当观看同步回放过程是呈现在我们面前的就是三维立体效果图。在3D立体拍摄系统中，模拟人眼摄取立体景物的主摄像机(主摄像机)及副摄像机(副摄像机)把拍摄图像聚焦在光电传感器芯片，芯片把图像分解转换后，再将这两组视角不同的，而具有同时性的图像信息送到微处理器中进行编码加工处理，便形成了一幅3D数码图像。以上过程循环往复连续进行，即成为活动的3D立体画面。由于人眼视神经的反应立体视觉的机理，同步回放过程与双眼立体视觉的融像规律相符时，人类眼睛视物及正常感观就会呈现在眼前的与真实景物相同(相似)的效果。

保障视频拍摄符合3D的效果，除了对拍摄偶机的光电性能、基本参数、数据传输、外辅装置等一致性的要求，对于拍摄画面呈现于多人眼前时，由于被拍摄物是运动的，而且运动是没有规律和固定路线的。在实际拍摄中摄影(像)师全凭经验和对机器娴熟的操作来保证拍摄的立体效果。但是往往操作中准确的参数和双机机距、镜头主光轴夹角变化很难与被拍物体的运动的同步变化要求达到一致，所以尽管优秀的摄影(像)师对于高速、连续运动物体及场景表现时双机人工调节拍摄效果也很难达到理想的3D效果。

发明内容

本发明提出一种3D立体拍摄智能控制的装置及其系统，解决了人工进行3D拍摄不精确、不可靠的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明公开了一种3D立体拍摄智能控制的装置，与电动机相连，所述的3D立体拍摄智能控制的装置包括供电单元，还包括3D立体拍摄智能控制单元，所述的3D立体拍摄智能控制单元由各电路模块构成，所述的各电路模块包括：

主摄像机参数获取模块，用于获取第一画面图像信息并存储；

副摄像机参数获取模块，用于获取第二画面图像信息并存储；

图像识别模块，用于将所述的第一画面图像信息与第二画面图像信息进行对比，获得视差数据；

微处理器电路模块，用于控制电动机驱动模块的工作状态；

电动机驱动模块，用于驱动电动机的移动；

其中，所述的主摄像机参数获取模块向所述的副摄像机参数获取模块发送同步数据信号，以使主摄像机参数与副摄像机参数保持同步关系，

且，图像识别模块获得的视差数据如果不在预设的视差范围内，图像识别模块则向微处理器电路模块发出信号，微处理器电路模块接收信号并向电动机驱动模块发出需要移动电动机的命令，电动机实现移动，以致使重新获得的视差数据在预设的视差范围内。

在本发明所述的3D立体拍摄智能控制的装置中，所述的预设的视差范围包括：主摄像机的主光轴角度取值范围为：6°～12°。

在本发明所述的3D立体拍摄智能控制的装置中，所述的预设的视差范围包括：当所述的第一画面图像信息及第二画面图像信息被要求播放在全高清视频终端时，视差范围取值则为：负视差＜240像素，且，正视差＜80像素。

本发明公开了一种3D立体拍摄智能控制的系统，包括主摄像机、副摄像机、电动机，其中，主摄像机及副摄像机通过轨道活动连接，电动机与所述的副摄像机相连接，还包括连接于所述的电动机及主摄像机之间的控制单元，所述的控制单元具有上述的3D立体拍摄智能控制的装置。

在本发明所述的3D立体拍摄智能控制的系统中，所述的主摄像机、副摄像机连接有同步数据线。

本发明公开了一种3D立体拍摄智能控制的方法，包括：

S1.上电初始化；

S2.分别获取第一画面图像信息及第二画面图像信息并存储；

S3.将所述的第一画面图像信息与第二画面图像信息进行对比，获得视差数据，如果不在预设的视差范围内，进入步骤S4，如果在预设的视差范围内，返回步骤S2；

S4.接收所述的需要移动副摄像机的信号，并向所述的电动机驱动单元发出移位的命令；

S5.驱动电动机的移动。

在本发明所述的3D立体拍摄智能控制的方法中，所述的预设的视差范围包括：主摄像机的主光轴角度取值范围为：6°～12°。

在本发明所述的3D立体拍摄智能控制的方法中，所述的预设的视差范围包括：当所述的第一画面图像信息及第二画面图像信息被要求播放在全高清视频终端时，视差范围取值则为：负视差＜240像素，且，正视差＜80像素。

在本发明所述的3D立体拍摄智能控制的方法中，所述的第一画面图像信息及第二画面图像信息保存于SD卡或移动硬盘中。

实施本发明的一种3D立体拍摄智能控制的装置、系统及其方法，具有以下有益的技术效果：

在3D立体拍摄中采用副摄像机跟踪主摄像机智能控制连续性调节拍摄机位置，包括调间距和镜头主光轴夹角，保障无论被拍摄物处于任何状态都能保障3D立体拍摄的效果。

附图说明

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

图1是本发明一种3D立体拍摄智能控制的装置构造方框图；

图2a是本发明图1中ab距离不变时的原理图；

图2b是本发明图1中ab距离增大时的原理图；

图3是本发明一种3D立体拍摄智能控制的系统构造方框图；

图4是本发明一种3D立体拍摄智能控制的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1、图2a及图2b，本发明的较佳实施例，一种3D立体拍摄智能控制的装置1，与电动机10相连，3D立体拍摄智能控制的装置1包括供电单元11，还包括3D立体拍摄智能控制单元12，3D立体拍摄智能控制单元12由各电路模块构成，所述的各电路模块包括：

主摄像机参数获取模块121，用于获取第一画面图像信息并存储；

副摄像机参数获取模块122，用于获取第二画面图像信息并存储；

图像识别模块123，用于将所述的第一画面图像信息与第二画面图像信息进行对比，获得视差数据；

微处理器电路模块124，用于控制电动机驱动模块的工作状态；

电动机驱动模块125，用于驱动电动机的移动；

其中，主摄像机参数获取模块121向副摄像机参数获取模块122发送同步数据信号，以使主摄像机参数与副摄像机参数保持同步关系，

且，图像识别模块获得的视差数据如果不在预设的视差范围内，图像识别模块123则向微处理器电路模块124发出信号，微处理器电路模块124接收信号并向电动机驱动模块125发出需要移动电动机10的命令，电动机10实现移动，以致使重新获得的视差数据在预设的视差范围内。

进一步地，所述的预设的视差范围包括：主摄像机的主光轴角度取值范围为：6°～12°，更进一步地，所述的预设的视差范围包括：当所述的第一画面图像信息及第二画面图像信息被要求播放在全高清视频终端时，视差范围取值则为：负视差＜240像素，且，正视差＜80像素。

下面进行详细说明：

如果被拍摄物体距摄影(像)机的距离增大发生变化时，主、副摄像机也追逐拍摄物，其副摄像机镜头主光轴与主摄像机镜头主光轴夹角发生变化(电机带动下转动副摄像机)。如果保证3D拍摄立体效果不变，就必须使两幅单眼图的正常差异不至于变得太小，拍摄机两镜头主光轴夹角也会随之相应减小；在小于6°时，两机距必须减小；反之亦反。

实拍时立体效果的产生是相当于由左右眼的两个摄影(像)机镜头由人工操作主摄像机镜头摄取被拍摄物A，而A及环境信息由同步数据线传递给副摄像机，使副摄像机与主摄像机光、电基本参数等，与主摄像机拍摄中保持同步。同时主摄像机把拍摄的画面读取信息传递给智能控制装置，与副摄像机读取的画面信息与各种状态数据记录结合立体保障数据进行视差分析比对、分析进行即时处理，智能控制装置根据立体效果参数匹配，得出精确的数据指令传递给机械传动装置，使拍摄副摄像机按指令移动方向、移动的距离、转动角度，从而使3D立体拍摄的良好立体效果得以保障。

以上过程是不断循环的，当主摄像机工作时，有新的信号，便新一轮的循环就开始启动。当主摄像机结束工作，没有新一轮的信息输入时，该智能控制装置的工作循环就此结束。

当模拟人眼的摄影(机)主光轴夹角θ＞12°以上时，L、R两幅单眼图图像信息差异化过大，显示立体效果图就会出现。当模拟人眼的摄影(机)主光轴夹角θ＜6°以上时，L、R两幅单眼图图像信息差异化过低，而显示不出立体效果图像。实验证明：人眼视物保持感观立体效果：θ的范围为6°～12°(也就是θ最小值大于6°；θ最大值小于12°)。

实拍：在实景拍摄时，其立体拍摄的原理所示：a、b为相当人眼的摄影(像)机镜头，当被拍摄物体A向近处移动时，ab间距不变(镜头主光轴间夹角由θ增大为β)，这时两单眼视图信息差异增长，其立体效果明显。实验证明：人眼视物若(如图2a中)ab时，保持感观立体效果：θ的范围为6°～12°(也就是θ最小值大于6°；θ最大值小于12°)。在实拍中，被拍摄物体A向远处移动时，为保证立体效果：当ab间距不变，(两镜头主光轴间夹角由θ减小为α)，则一定要满足：α＞6°；被拍摄物体A向近处移动时，为保证立体效果：当ab间距不变，(两镜头主光轴间夹角由θ增大为β)，则一定要满足：β＜12°。

当双机拍摄6°＞θ＞12°、且ab间距固定不变时：立体效果就会有以下情况：

θ＞12°时，摄物物A距摄影(像)机很近时，两镜头聚焦不准(两幅单眼图的差异值太大两图信息叠加效果超过人类立体认知的真实性)，视觉效果会出现俗称“斗鸡眼”的视物效果。

如若6°＞θ，时，两单眼视图信息差异随θ减小其立体效果基本从视觉里消失。当A不断远离摄影(像)机时，两单眼视图信息差异就会逐渐减小以致看不到立体效果，因而影响合成回放画面立体效果。给观看者展示的立体画面缺乏景深和层次感，就是3D效果大打折扣。

故实拍时双机间距ab和镜头主光轴间夹角θ根据拍摄需要进行改变，以保证拍摄取景图差异(立体效果)。

请参阅图3、一种3D立体拍摄智能控制的系统200，包括主摄像机210、副摄像机220、电动机230，其中，主摄像机210及副摄像机220通过轨道活动连接，电动机230与副摄像机220相连接，还包括连接于电动机230及主摄像机210之间的控制单元225，所述的控制单元具有上述的3D立体拍摄智能控制的装置1。

进一步地，所述的主摄像机、副摄像机连接有同步数据线。

3D立体拍摄智能控制的系统200的工作过程为：副摄像机220的基本控制信号的来源是由主摄像机210，3D立体拍摄智能控制的装置1收到的各种状态数据记录进行即时比对、处理和光电数据撮合，产生最佳立体效果；得到信号1、信号2控制副摄像机220工作相对于主摄像机210移动方向、移动距离和转动方向、转动角度。

当A不断远离摄影(像)机时，主副摄像机开始取图。

主摄像机参数读取，同时主摄像机取图将信号分两路传输：一路是由同步数据线传给副摄像机使副摄像机工作参数与主摄像机同步；另主摄像机取图信号与副摄像机产生的两单眼视图信息进行主、副摄像机取图比对，当比对结果差异就会逐渐减小以致看不到立体效果。为了保障3D拍摄立体效果不变就必须使两幅单眼图的正常差异不至于变得太小，此时启动视差分析模块，两机距必须增大，使副摄像机远离主摄像机，从原来的ab拉远至a′b′，ab＜a′b′。例如：(如果θ角度为显示信息差异最小立体角度，此时则θ′保持大于6°)，摄像机云台电机需要向外移动的值便是Δ＝a′b′-ab。与此同时，还需要结合立体场景的前后景物的分布和立体正、负视差值的要求综合处理。例如：FHD全高清1920×1080视频显示终端，在3D立体播放时效果必须首先保证负视差＜240像素，正视差＜80像素；同时，满足θ的范围为6°＞θ＞12°的条件，ab在临界区域内靠近(6°＞θ＞12°)开区间角度值6°取值。之后，发出信号S1(直线移动方向Δ＝a′b′-ab为正，则发出向左移动，Δ数值为移动距离)、信号S2(如图2b中，θ′，θ′-θ＞0，则向逆时针方向转动，转动θ′-θ)。当被拍摄物体A向近处移动时(其镜头主光轴间夹角由θ不断向12°时)，保证负视差＜240像素，正视差＜80像素；同时，满足θ的范围为6°＞θ＞12°的条件，ab在临界区域内靠近(6°＞θ＞12°)开区间角度值12°取值。之后，发出信号S1(直线移动方向Δ＝a′b′-ab为负，则发出向右移动，Δ数值为移动距离)、信号S2(如图2b中θ′，θ′-θ＜0，则向顺时针方向转动，转动θ′-θ)。并及时将相应参数数值以信号1、信号2输出，副摄像机控制模块控制电动机的运行方向和机械传动，完成副摄像机对于主摄像机移动和转动。

以上过程根据主摄像机被拍摄物及场景因素变化时，智能控制系统的循环又开始启动运行，副摄像机始终保持与主摄像机的拍摄基本参数同步。

请参阅图4、一种3D立体拍摄智能控制的方法，包括：

S1.上电初始化；

S2.分别获取第一画面图像信息及第二画面图像信息并存储；

S3.将所述的第一画面图像信息与第二画面图像信息进行对比，获得视差数据，如果不在预设的视差范围内，进入步骤S4，如果在预设的视差范围内，返回步骤S2；

S4.接收所述的需要移动副摄像机的信号，并向所述的电动机驱动单元发出移位的命令；

S5.驱动电动机的移动。

进一步地，所述的预设的视差范围包括：主摄像机的主光轴角度取值范围为：6°～12°，更进一步地，所述的预设的视差范围包括：当所述的第一画面图像信息及第二画面图像信息被要求播放在全高清视频终端时，视差范围取值则为：负视差＜240像素，且，正视差＜80像素。

所述的第一画面图像信息及第二画面图像信息保存于SD卡或移动硬盘中。

实施本发明的一种3D立体拍摄智能控制的装置、系统及其方法，具有以下有益的技术效果：

在3D立体拍摄中采用副摄像机跟踪主摄像机智能控制连续性调节拍摄机位置，包括调间距和镜头主光轴夹角，保障无论被拍摄物处于任何状态都能保障3D立体拍摄的效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种3D立体拍摄智能控制的装置，与电动机相连，所述的3D立体拍摄智能控制的装置包括供电单元，还包括3D立体拍摄智能控制单元，所述的3D立体拍摄智能控制单元由各电路模块构成，其特征在于，所述的各电路模块包括：

主摄像机参数获取模块，用于获取第一画面图像信息并存储；

副摄像机参数获取模块，用于获取第二画面图像信息并存储；

图像识别模块，用于将所述的第一画面图像信息与第二画面图像信息进行对比，获得视差数据；

微处理器电路模块，用于控制电动机驱动模块的工作状态；

电动机驱动模块，用于驱动电动机的移动；

其中，在拍摄过程中，所述的主摄像机参数获取模块向所述的副摄像机参数获取模块发送同步数据信号，以使主摄像机参数与副摄像机参数保持同步关系，且，图像识别模块获得的视差数据如果不在预设的视差范围内，图像识别模块则向微处理器电路模块发出信号，微处理器电路模块接收信号并向电动机驱动模块发出需要移动电动机的命令，通过电动机实现移动，控制副摄像机相对于主摄像机的移动方向、移动距离和转动方向、转动角度，以致使重新获得的视差数据在预设的视差范围内，所述的预设的视差范围包括：两摄像机的主光轴角度取值范围为：6°～12°，所述的预设的视差范围包括：当所述的第一画面图像信息及第二画面图像信息被要求播放在全高清视频终端时，视差范围取值则为：负视差＜240像素，且，正视差＜80像素；

其中，当两摄像机间距不变，被拍摄物体向远处移动时，两摄像机的主光轴角度取值大于6°；被拍摄物体向近处移动时，两摄像机的主光轴角度取值小于12°。

2.一种3D立体拍摄智能控制的系统，包括主摄像机、副摄像机、电动机，其中，主摄像机及副摄像机通过轨道活动连接，电动机与所述的副摄像机相连接，其特征在于，还包括连接于所述的电动机及主摄像机之间的控制单元，所述的控制单元具有权利要求1所述的3D立体拍摄智能控制的装置。

3.根据权利要求2所述的3D立体拍摄智能控制的系统，其特征在于，所述的主摄像机、副摄像机连接有同步数据线。

4.一种3D立体拍摄智能控制的方法，其特征在于，包括：

S1.上电初始化；

S2.分别获取第一画面图像信息及第二画面图像信息并存储；

S3.将所述的第一画面图像信息与第二画面图像信息进行对比，获得视差数据，如果不在预设的视差范围内，进入步骤S4，如果在预设的视差范围内，返回步骤S2；

S4.接收需要移动副摄像机的信号，并向电动机驱动单元发出移位的命令；

S5.驱动电动机的移动，在拍摄过程中，通过电动机实现移动，控制副摄像机相对于主摄像机的移动方向、移动距离和转动方向、转动角度，

所述的预设的视差范围包括：两摄像机的主光轴角度取值范围为：6°～12°，所述的预设的视差范围包括：当所述的第一画面图像信息及第二画面图像信息被要求播放在全高清视频终端时，视差范围取值则为：负视差＜240像素，且，正视差＜80像素；

其中，当两摄像机间距不变，被拍摄物体向远处移动时，两摄像机的主光轴角度取值大于6°；被拍摄物体向近处移动时，两摄像机的主光轴角度取值小于12°。

5.根据权利要求4所述的3D立体拍摄智能控制的方法，其特征在于，所述的第一画面图像信息及第二画面图像信息保存于SD卡或移动硬盘中。