[發明專利]包括用于校準圖像捕捉鏡頭的裝置的立體圖像捕捉系統

無效

• 申請號: 201210319470.5
• 申請日: 2012-07-20
• 公開（公告）號: CN102890399A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: D·帕特里克;M·埃爾維爾
• 申請（專利權）人: 泰勒斯公司
• 主分類號: G03B35/00
• 分類號: G03B35/00
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王錦陽

技術領域

本發明的領域是稱作“3D”圖像捕捉系統或者立體圖像捕捉系統的圖像捕捉系統。為了根據幾個不同視角捕捉圖像，需要幾個照相機和鏡頭。立體效果可依賴于兩個圖像，一個左圖像和一個右圖像；或者依賴于一組幾個圖像，其中，取決于觀看者在投影裝置前的位置，僅僅一對圖像可被觀看者看到。后面的系統可播放已知作為“多視野圖像”的3D圖像。如果觀看者在投影的3D圖像前移動，他看到顯示的物體像現實中一樣移動。

背景技術

“3D”視覺對應于大腦為了在空間中給物體分配位置而對由兩只眼睛看到的圖像的理解。所分配的位置取決于由觀看者的兩只眼睛看到的圖像之間的差異。如果物體移動，圖像必須同步(在同一瞬間及時拍攝)，從而兩個左右圖像之間接連發生的物體的運動不被理解為距離信息。

圖1、2和3示出3D圖像捕捉系統1。所示的系統包括兩個照相機。支撐照相機的機械元件以及它們的調整轉臺在這些圖中沒有示出。每個照相機10包括三個主要的子組件，它們是：

-傳感器單元11，包括光敏傳感器以及相關的電子控制裝置；

-光學鏡頭12，其通常為變焦鏡頭。關于這種類型的光學部件，至少三個參數可調：焦距、聚焦和孔徑。

-機電裝置13，允許用于各種參數的調整裝置可被控制。

圖1示出圖像捕捉系統的第一實施例。在這個第一實施例中，照相機10簡單地并排放置，鏡頭12的光軸在相同的平面中。這兩個光軸小是必須平行的。

圖1中的系統的缺點是分開鏡頭的兩個光軸的距離d必須具有與光學部件和它們的支撐件的尺寸相關的最小值。立體效果因此受限于一定的圖像捕捉配置。

圖2和3中所示的系統不具有這個缺點。它包括關于彼此垂直設置的兩個照相機，并且這兩個照相機被與鏡頭12的光軸成45度設置的半反射板14分開。圖2示出這個系統的主視圖并且圖3示出頂視圖。在這個結構中，機械限制消失，并且如可在圖3中看到的，可按期望距離d分開光軸，但是由于半反射板而有以下代價：光度衰減以及在一個通道上的光路中的微小差異。

如果照相機/鏡頭組件不具有相同的特性(例如幀場(framed?field)或者覆蓋的(covered)場、“放大率”、通道的對準、聚焦等)，大腦不再能比較過于相異的兩個圖像。

當拍攝3D電影或者獲取3D照片時，攝影師必須選擇焦平面，并且這個平面還可為了跟隨場景的移動而在圖像捕捉期間移動。攝影師必須因此更改所使用的所有鏡頭的調焦距離。為了維持由多個照相機獲取的圖像之間的一致性，該更改必須同一時刻在所有鏡頭上進行，該更改必須因此時間上以及功能上同步并且通過單個控制命令控制。

當攝影師更改系統聚焦位置的單個控制命令時，所有鏡頭聚焦在同樣的調焦距離。當他在調焦距離上停止時，所有鏡頭同時在相同的調焦距離處停止。對于幀場、聚焦和鏡頭的光圈的孔徑，這個性能必須相同，其取決于照相機敏感性上的差異。但是，鏡頭和照相機的靜態和動態特性在照相機之間或者鏡頭之間不同。

為了解決這個問題，在現有的已知技術中鏡頭制造具有一定精度，從而這些鏡頭在它們的光學組合以及聚焦和變焦功能所需的移動機制上都實際上一致。這依賴于組成這個系統的機械和/或光學元件的制造的精度以及“可重復性”。還使用鏡頭的分類，以這種方式從而識別和關聯通常來自同一制造批量的具有相似性能的鏡頭。

這個解決方案中的缺點是：

-從同一批量中獲得所有關鍵元件有困難，特別是在工業環境中；

-雖然來自同一批量，由操作者組合和調整的鏡頭不能具有完全相同的性能；

-鏡頭在生產線開始時最優化，但是它們的性能隨著機械元件的損耗而偏移。它們的性能以不可能校正的偏離結束；

-制造者不能覆蓋所有可能的配置：所有的焦距、所有的聚焦調整、所有的具有其固有缺陷的照相機、所有的操作溫度、所有的鏡頭操作位置等。

現有技術的另外的解決方案在于根據被看作主鏡頭的另外的鏡頭來校準副鏡頭。由于這個程序復雜，所以由鏡頭或者圖像捕捉系統的制造者在工廠執行。在該解決方案中的主要的缺點是：

-鏡頭被在工廠匹配，該事實產生售后服務的困難。主鏡頭和一個或多個副鏡頭必須完全相同；

-制造者不能覆蓋所有可能的配置：所有的焦距、所有的聚焦調整、所有的具有其固有缺陷的照相機、所有的操作溫度、所有的鏡頭操作位置等；

-如前，鏡頭在生產線開始時最優化，但是它們的性能隨著機械元件的損耗而偏移。它們的性能以不可能校正的偏離而結束；