[發(fā)明專(zhuān)利]使用單個(gè)相機(jī)捕捉三維圖像的方法和系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280077279.2
• 申請(qǐng)日: 2012-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104813230A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周偉;杜琳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湯姆遜許可公司
• 主分類(lèi)號(hào): G03B35/02
• 分類(lèi)號(hào): G03B35/02;H04N13/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 呂曉章

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于使用單個(gè)相機(jī)捕捉3D圖像的方法和系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于通過(guò)利用3D光標(biāo)、使用單個(gè)相機(jī)捕捉3D圖像的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在19世紀(jì)出現(xiàn)了3D立體的基本想法。因?yàn)槲覀兊膬蓚€(gè)眼睛在我們的頭部大約分開(kāi)6.5cm，每個(gè)眼睛以稍微不同的視角看到我們正在觀看的場(chǎng)景，這提供了不同的透視圖。然后，我們的大腦可以基于來(lái)自我們的眼的兩個(gè)視圖創(chuàng)建場(chǎng)景內(nèi)的深度的感覺(jué)。圖1示出3D立體顯示器的基本構(gòu)思，其中Z是所感知的對(duì)象的深度，D是到屏幕的距離，四個(gè)對(duì)象被感知為處于屏幕的前面(車(chē))、在屏幕上(柱狀體)、在屏幕后面(樹(shù))以及在無(wú)窮遠(yuǎn)的距離(箱子)。多數(shù)現(xiàn)代3D顯示器基于該3D立體構(gòu)思建立，其中主要差別是分開(kāi)兩個(gè)視圖(即，分別給左眼和右眼)的方式。

基于該原理，存在很多用于取得立體照片的方法。目前，最流行的方法是使用相同的兩個(gè)相機(jī)，并且使用立體相機(jī)。

圖2例示了使用兩個(gè)相機(jī)捕捉立體照片的基本方法。兩個(gè)相機(jī)被按照一定距離分開(kāi)地放置。由兩個(gè)相機(jī)同時(shí)取得兩個(gè)照片。然后，在顯影之后，左眼看到由左相機(jī)取得的照片，右眼看到由右相機(jī)取得的照片。大腦將真實(shí)的成像取得照片的3D空間。

立體相機(jī)是具有兩個(gè)或多個(gè)透鏡的一種相機(jī)，其中每個(gè)透鏡有單獨(dú)的圖像傳感器或膠片幀。這允許相機(jī)模擬人類(lèi)雙眼視覺(jué)，并且因此提供捕捉三維圖像的能力，即被稱(chēng)為立體拍照的處理。立體相機(jī)可以被用于制作電影的立體視圖和3D圖片。立體相機(jī)中的透鏡之間的距離(軸內(nèi)的距離)根據(jù)期望多少三維性以及目標(biāo)位于多遠(yuǎn)處來(lái)定義。

兩種方法都需要兩個(gè)透鏡，并且用戶(hù)應(yīng)當(dāng)是專(zhuān)業(yè)的攝影師。由于移動(dòng)設(shè)備上的硬件限制，具有帶有單個(gè)相機(jī)的移動(dòng)設(shè)備的普通用戶(hù)難以捕捉3D照片。如果移動(dòng)設(shè)備用戶(hù)想要取得立體3D照片，則他們需要取得相同對(duì)象的兩個(gè)照片。首先，取得對(duì)象的一個(gè)照片。然后向右或向左移動(dòng)相機(jī)少許，取得第二照片。在本公開(kāi)的剩余部分中，假設(shè)第一照片用于左眼，第二照片用于右眼。最后，通過(guò)計(jì)算將兩個(gè)圖片組合成立體3D圖像。但是用戶(hù)將花費(fèi)大量時(shí)間和精力在后期制作中，并且有時(shí)3D照片的效果是不充分的。因?yàn)樗麄冞^(guò)于主觀地取得兩個(gè)照片，所以左、右圖像將很難匹配，并且將不能獲得3D效果。本公開(kāi)將提出一種針對(duì)移動(dòng)設(shè)備的使用單個(gè)相機(jī)捕捉立體3D圖像的方法。系統(tǒng)將幫助照相者精確地取得左圖像和右圖像，以便簡(jiǎn)化后期制作，并且獲得3D圖片的更好的效果。

創(chuàng)建3維假象(illusion)完全依賴(lài)于我們的眼睛分開(kāi)一定距離這樣的事實(shí)。如果對(duì)每個(gè)眼睛示出來(lái)自稍微不同的角度的相同的圖像，則當(dāng)我們的大腦組合圖像時(shí)，組合圖像將看起來(lái)是三維的。根據(jù)該原理，本發(fā)明提供一種使用單個(gè)相機(jī)捕捉立體3D圖像的方法。相機(jī)將分別捕捉左圖像和右圖像。在相機(jī)捕捉左圖像之后，系統(tǒng)將向用戶(hù)給出關(guān)于右圖像的最佳位置的一些提示。用戶(hù)可以根據(jù)提示精確地捕捉右圖像，以便進(jìn)行組合以制作立體圖像。因此，本發(fā)明針對(duì)解決如何給出關(guān)于用于組合成立體3D圖像的右圖像的位置的一些提示的問(wèn)題。

作為相關(guān)技術(shù)，US20100316282公開(kāi)了一種基于第一和第二圖片以及關(guān)于第一和第二圖片之間的位置/方向的改變來(lái)創(chuàng)建3D圖像的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開(kāi)一種使用單個(gè)相機(jī)捕捉3D圖像的方法。將圖像處理功能添加到具有單個(gè)相機(jī)的移動(dòng)設(shè)備以匹配左圖像和右圖像的特征點(diǎn)以便捕捉立體圖像。

當(dāng)移動(dòng)設(shè)備捕捉左圖像時(shí)，系統(tǒng)將提取左圖像的特征點(diǎn)。然后當(dāng)移動(dòng)設(shè)備被移動(dòng)以拍攝右圖片時(shí)，系統(tǒng)提取右圖片的特征點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)注意的是，在下文中，右圖片指相機(jī)正在顯示器中顯示的圖片；另一方面，右圖像指由相機(jī)取得要被組合成立體3D圖像的圖像。另外，在取得照片時(shí)使用“捕捉”，在顯示圖片時(shí)使用“拍攝”。

之后，系統(tǒng)使用基于雙向最大相關(guān)性和視差約束的特征點(diǎn)匹配方法來(lái)比較左圖像的特征點(diǎn)圖和右圖像的特征點(diǎn)圖，以便分析對(duì)象大小。如果兩個(gè)圖中的對(duì)象大小相同，則這表明兩個(gè)的觀看距離是相同的。如果兩個(gè)圖中的對(duì)象大小不同，則相機(jī)應(yīng)當(dāng)被移動(dòng)，直至兩個(gè)圖中的對(duì)象大小相同為止。另外，系統(tǒng)比較兩個(gè)特征點(diǎn)圖之間的垂直差異。另外，相機(jī)應(yīng)當(dāng)被平移和旋轉(zhuǎn)以消除垂直差異。最后，用戶(hù)將能夠捕捉右圖像以精確地組合成立體3D圖像。