WO2010078750A1 - 一种立体摄像装置及方法 - Google Patents

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、 图像为左右眼顺序获取 ， 在釆用左右交替显示的还原技术吋候， 画面的清晰度得到很好的保证。 同吋 ， 最大限度使用普通图像传感器可以得到高分辨率的立体影像， 色彩不受任何 损失。 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。

[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， 导致在图像亮度、 对比度、 色度、 灰阶上不一致的不足 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， 用与模拟人眼接收外部光线；

[7] 第一液晶光阀和第二液晶光阀， 第一液晶光阀位于第一光学成像透镜组上部， 第二液晶光阀位于第二光学成像透镜组上部；

[8] 光阀同步驱动模块， 用于控制第一液晶光阀和第二液晶光阀左右轮流关闭开启

[9] 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；

[10] 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图像；

[11] 图像处理电路， 连接并控制所述光阀同步驱动模块， 同吋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。

[12] 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。

[13] 具体的， 所述第三反射镜是双面呈一定夹角排列的反射镜。

[14] 具体的， 所述单个图像传感器是 CCD/CMOS图像传感器。

[15] 具体的， 所述图像处理电路控制所述光阀同步驱动模块以与帧或场同步的方式 驱动所述第一液晶光阀和第二液晶光阀左右轮流关闭开启。

[16] 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： [17] S1.横向并列安装两个光学成像透镜组和两个液晶光阀模拟人眼接收外部光线

， 两个液晶光阀左右轮流关闭开启；

[18] 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；

[19] 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 形成左右交替的图像；

[20] 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同吋输出两 个液晶光阀的控制信号。

[21] 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。

[22] 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。

[23] 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。

[24] 在本发明所述的方法中， 所述步骤 S4中所述两个液晶光阀的控制信号是与帧或 场同步的控制信号。

[25] 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受 图像处理电路同步驱动的两个液晶光阀， 可以得到左右光路图像顺序输出的图 像， 经过图像处理电路的处理可以得到不同格式的立体图像视频信号， 相比现 有技术而言， 本发明所展现的图像具有画面视频格式变化多、 画面的素质高度 统一等优点， 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 性能一致性。

難

[26] 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。

[27] 下面根据附图和具体实施例对本发明作进一步阐述。

[28] 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、 图像处理电路

130和光阀同步驱动模块 140;

[29] 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、 第一液晶光阀 11

6和第二液晶光阀 117;

[30] 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， 在安装上保证结构的精密性， 第一液 晶光阀 116位于第一光学成像透镜组 111的上部， 第二液晶光阀 117位于第二光学 成像透镜组 112的上部， 第一液晶光阀 116和第二液晶光阀 117在所述光阀同步驱 动模块 140的控制下左右轮流关闭开启； 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 1 15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交替的两幅图像， 所述单一图像传感器 120的成像面 接收左右交替的两幅完整的图像； 所述图像处理电路 130可同吋获取来自所述图 像传感器 120的左右交替的图像信号， 可以输出与帧或场同步的光阀同步驱动信 号给光阀同步驱动模块 140去控制两个液晶光阀实现左右轮流关闭开启。 本发明 最好的显示还原技术是釆用出奇偶场左右顺序交替的视频信号， 即奇场 -左眼 图像、 偶场一右眼图像或反之。 釆用立体眼镜电视可以真实还原现场景象。 同 吋可利用立体图像编码技术， 将该视频进行编码压缩进行录制存储。

[31] 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：

[32] 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两 个液晶光阀， 模拟人眼接收外部的光线， 两个液晶光阀左右轮流关闭开启； [33] 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；

[34] 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 收二次反射的左右交替的两个图像；

[35] 步骤 S206中， 图像处理电路接收来自单个图像传感器的左右交替的两个图像， 可以输出与帧或场同步的光阀同步驱动信号去控制两个液晶光阀实现左右轮流 关闭开启， 可得到左右图像顺序输出的视频信号。 同吋可利用编码技术， 将该 视频进行编码压缩进行录制存储。 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；

第一液晶光阀 （116) 和第二液晶光阀 （117) ， 第一液晶光阀 （116) 位于 第一光学成像透镜组 （111) 上部， 第二液晶光阀 （117) 位于第二光学成 像透镜组 （112) 上部；

光阀同步驱动模块 (140) ， 用于控制第一液晶光阀 （116) 和第二液晶光 阀 （117) 左右轮流关闭开启；

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图像 图像处理电路 （130) ， 连接并控制所述光阀同步驱动模块， 同吋接收来自 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。

[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： 所述图像处理电路

(130) 控制所述光阀同步驱动模块 (140) 以与帧或场同步的方式驱动所 述第一液晶光阀 （116) 和第二液晶光阀 （117) 左右轮流关闭开启。 [6] 6、 一种立体摄像方法， 其特征在于， 包括以下步骤：

51.横向并列安装两个光学成像透镜组 （111、 112) 和两个液晶光阀 （116

、 117) 模拟人眼接收外部光线， 两个液晶光阀 （116、 117) 左右轮流关闭 开启；

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 （114、 115) 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 （113 ) 的二次反射光线形成左右交替的图像；

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 同吋输出两个液晶光阀的控制信号。

[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 S4中所述 两个液晶光阀 （116、 117) 的控制信号是与帧或场同步的控制信号。