[發明專利]立體攝像機及其視差自適應調節方法

有效

• 申請號: 200810203992.2
• 申請日: 2008-12-04
• 公開（公告）號: CN101424863A
• 公開（公告）日: 2009-05-06
• 發明（設計）人: 汪地;楊浩;陳榮蓮;楊紹鵬;張翼
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G03B17/56
• 分類號: G03B17/56;F16M11/04;G03B35/00;H04N5/225
• 代理公司: 上海上大專利事務所（普通合伙）
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及一種立體攝像機及大變焦范圍下自適應視差調節方法，主要涉及廣播電視技術，計算機應用及多媒體領域。

背景技術

自從19世紀發明立體顯示技術以來，立體顯示技術在不斷的演變當中，立體顯示技術也在不斷的發展當中，從最初的Wheatstone4立體顯示系統到當前的頭盔和利用視差柵欄的自動立體顯示器。近幾年來，隨著計算機和微電子技術的發展，立體顯示器的成本逐步降低，大眾對立體顯示的期待值也在提高。計算機圖形學的發展當然會導致新的顯示游戲或者立體電影的出現，同時也讓消費者不僅滿足與觀察虛擬世界中的立體圖像，他們也關注于真是世界中的立體圖像，例如個人的照片，休閑的場景，不僅滿足于靜止的照片，而且也希望能看到動態的圖像，甚至是3D的電影等。人在觀察三維場景時由于兩個眼睛所處的位置不同而產生不同的景象，這一現象被稱為視差。正是由于視差的存在，使得左右眼圖象被送大腦分析后就產生了立體圖象。在立體視頻或者立體電影中，產生立體圖象的方式也采用了類似的方法。分別用兩個光學特性相同的攝像頭或者相機平行排列，可以獲取兩幅有一定視差的圖像，如果將這兩幅圖像分別讓左眼和右眼看到，就能夠產生立體感。左右眼視差的選取并不是任意的，如果視差過小，立體感不強，如果視差過大，就會使得圖像在大腦中很難或者是無法合成立體圖像，輕則使真實感下降，較長時間觀看，感到非常吃力，重則產生頭暈，嘔吐等副作用，甚至對視力產生不良影響。另外攝入的立體圖像對在不同的顯示設備上輸出，觀看者所看到的立體效果也肯定是不一樣的，要想獲得良好的視差效果，有可能需要對立體顯示進行調節。現在一般攝像機都是用定焦的，或者是雖然具備變焦功能，但是無法在變焦的同時同步對視差進行調節，這對物距變化不大的情況還可以適應，但是對于需要大范圍變焦的場合就不是很適用了，特別是在一個非結構化的環境當中更是如此。例如視頻監控，宇宙探測，移動機器人的視頻檢測等，需要非常大的變焦范圍，這樣才能保證對遠近目標探測的兼顧。需要在變焦的同時，自動調節視差參數。

發明內容

本發明的目的在于針對目前產品立體攝像機普遍存在的無法調節視差的缺陷，提供一種立體攝像機及其視差自適應調節方法，能夠在大變焦范圍內完成視差跟蹤調整。

為達到上述目的，本發明的構思是：成像部件采用產品化的高質量的單目視頻攝像頭，具備電動變焦和聚焦調整功能，構建能獨立調節視差的立體云臺系統及相應的控制器系統，來完成視差的調節及與變焦功能的聯動。

根據上述發明構思，本發明采用下述技術方案：

一種立體攝像機包括一種立體攝像機，包括支架，兩臺攝像頭及其安置的托板。其特征在于所述兩個托板滑動安裝在一個立體云臺的兩個導軌上，而與一根環形同步帶相連。同步帶繞過主動齒輪和從動齒輪而與其嚙合，主動齒輪固定安裝在一個步進電機C輸出軸上，從而由所述的步進電機C帶動安裝在托板上上的攝像頭相向運動，達到調節視差的目的；所述立體云臺固定安裝在由一個步進電機A驅動的俯仰角托板上。所述俯仰角托板安裝在由一個步進電機B驅動的XOY旋轉底板上，從而由步進電機A，B驅動立體云臺XOY平面旋轉和俯仰角的旋轉；兩個單目攝像頭采用相同型號的帶電動變焦功能的攝像頭，能夠在控制器的控制下同步的進行變焦；立體攝像機控制器電連接兩個攝像頭，三個步進電機A、B、C和上位PC機上。

一種立體攝像視差自適應調節方法，采用上述立體攝像機實現視差的自適應調節，其特征在于基本步驟是：a)控制器收到變焦指令時，通過控制器控制兩攝像頭同步的進行變焦b)控制器根據當前攝像頭的變焦倍數，并根據攝像頭的標定模型，計算出當前最佳的視差參數，并據此獲得視差調節的粗略參數，并通過控制器粗略調節到指定的視差參數。c)通過圖像處理的方法對所獲取的左右圖像視差進行微調，以使得在觀察范圍內都能獲得舒適的視差。

本發明與現有技術相比較具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優點：能夠非常方便的精確調節攝像頭的視差，兩個攝像頭移動過程中始終保持沿主光軸的對稱。通過立體攝像機專用控制器以及變焦/視差自適應調節方法，可保證兩攝像頭大范圍同步變焦的情況下，立體圖像對始終保持正確的視差。

附圖說明

圖1是本發明-立體攝像機的機構立體示意圖。

圖2是圖1中立體云臺的俯視圖。

圖3是立體攝像機控制系統的結構示意圖。

圖4是立體視頻系統邏輯框圖。

具體實施方式