專利名稱：雙目立體攝像機(jī)及3d成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于攝像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙目立體攝像機(jī)及3D成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
雙目立體攝像機(jī)是指通過(guò)兩個(gè)攝像單元模仿人的雙眼，同時(shí)進(jìn)行攝像工作的裝 置。其拍攝的視頻內(nèi)容包含兩個(gè)角度的視頻，在顯示時(shí)通過(guò)3D呈像設(shè)備分別送到觀看者 的兩個(gè)眼睛中，觀看者即可產(chǎn)生親臨現(xiàn)場(chǎng)的立體視覺(jué)。兩個(gè)攝像單元鏡頭的間距稱為立 體基線寬度(Stereo base)，鏡頭與被攝景物之間的距離為立體基線寬度的50倍時(shí)，立體 效果最佳。通常，現(xiàn)有雙目立體攝像機(jī)的兩只鏡頭并列固定，即立體基線寬度固定不變。 立體基線寬度固定的攝像機(jī)于近景拍攝時(shí)左右畫面重疊區(qū)域較小，立體效果差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種雙目立體攝像機(jī)，旨在解決現(xiàn)有雙目立體攝 像機(jī)于近景拍攝時(shí)立體效果差的問(wèn)題。本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種雙目立體攝像機(jī)包括第一攝像單元和第二攝 像單元以及用于調(diào)節(jié)所述第一攝像單元與第二攝像單元鏡頭間夾角的角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種3D成像系統(tǒng)，所述3D成像系統(tǒng)采用上 述雙目立體攝像機(jī)。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)調(diào)節(jié)兩攝像單元鏡頭間的夾角，使近景所拍攝的兩幅畫面具 有較大的重疊區(qū)域，立體感強(qiáng)。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的雙目立體攝像機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的另一雙目立體攝像機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的雙目立體攝像機(jī)的控制電路框圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的雙目立體攝像機(jī)的工作原理圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施 例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋 本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)調(diào)節(jié)兩攝像單元鏡頭間的夾角，使近景所拍攝的兩幅畫面具 有較大的重疊區(qū)域，立體感強(qiáng)。本發(fā)明實(shí)施例提供的雙目立體攝像機(jī)包括第一攝像單元和第二攝像單元以及用 于調(diào)節(jié)所述第一攝像單元與第二攝像單元鏡頭間夾角的角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明實(shí)施例提供的3D成像系統(tǒng)采用上述雙目立體攝像機(jī)。以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的雙目立體攝像機(jī)包括第一攝像單元11和第二 攝像單元12以及用于調(diào)節(jié)該第一攝像單元11與第二攝像單元12鏡頭間夾角的角度調(diào)節(jié) 機(jī)構(gòu)13，通過(guò)該角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)13調(diào)節(jié)第一攝像單元11與第二攝像單元12鏡頭間的夾 角，使近景所拍攝的兩幅畫面具有較大的重疊區(qū)域，立體感強(qiáng)。具體地，該角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)13包括第一延伸臂21、第二延伸臂22、設(shè)于該第一延 伸臂21 —端的第一轉(zhuǎn)軸31、設(shè)于該第二延伸臂22 —端的第二轉(zhuǎn)軸32以及設(shè)于該第一延 伸臂21和第二延伸臂22另一端的第三轉(zhuǎn)軸33，將第一攝像單元11設(shè)于第一轉(zhuǎn)軸31，第 二攝像單元12設(shè)于第二轉(zhuǎn)軸32。該角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)13結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作。雙目立體攝 像機(jī)拍攝時(shí)，分別由第一攝像單元11和第二攝像單元12攝取第一景像和第二景像，使該 第一景像和第二景像的中心均與被攝景物的中心重合，此時(shí)立體效果最佳。本雙目立體攝像機(jī)對(duì)景物進(jìn)行拍攝，尤其是近景拍攝時(shí)，第一轉(zhuǎn)軸31與第二轉(zhuǎn) 軸32沿相反方向旋轉(zhuǎn)，使第一攝像單元11與第二攝像單元12鏡頭間的夾角根據(jù)焦距參 數(shù)增大或減小，增強(qiáng)了雙目立體攝像機(jī)在拍攝各種景深的場(chǎng)景時(shí)的立體效果，尤其使近 景所拍攝的兩幅畫面具有較大的重疊區(qū)域，立體感強(qiáng)。同時(shí)可通過(guò)調(diào)節(jié)該第一攝像單元 11與第二攝像單元12鏡頭間的夾角對(duì)視頻的“出屏”和“入屏”效果進(jìn)行調(diào)整，從而 使“出屏”和“入屏”效果最佳，其中“出屏”是指屏幕上的景物看起來(lái)是在屏幕之外 浮著，“入屏”則反之。為使立體基線寬度配合攝像機(jī)焦距自動(dòng)調(diào)整，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)第三轉(zhuǎn)軸33使第一延伸 臂21與第二延伸臂22沿相反方向旋轉(zhuǎn)，即可增大或減小第一攝像單元11與第二攝像單 元12鏡頭間的距離即立體基線寬度。本發(fā)明實(shí)施例由轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)延伸臂平滑旋轉(zhuǎn)，雙目立 體攝像機(jī)相鄰兩次攝取的畫面間更加順暢，避免了其它調(diào)節(jié)方式使畫面存在停頓，不夠 順暢的問(wèn)題。作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)13包括第一延伸臂21、第二延伸臂 22、設(shè)于第一延伸臂21兩端的第一轉(zhuǎn)軸31和第四轉(zhuǎn)軸34以及設(shè)于第二延伸臂22兩端的 第二轉(zhuǎn)軸32和第五轉(zhuǎn)軸35，將第一攝像單元11設(shè)于該第一轉(zhuǎn)軸31，第二攝像單元12設(shè) 于該第二轉(zhuǎn)軸32，如圖2所示。同樣地，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)第四轉(zhuǎn)軸34和第五轉(zhuǎn)軸35使第一延 伸臂21與第二延伸臂22沿相反方向旋轉(zhuǎn)，即可增大或減小第一攝像單元11與第二攝像 單元12鏡頭間的距離即立體基線寬度。如圖3所示，本雙目立體攝像機(jī)還具有用以控制上述各轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的控制電路， 各轉(zhuǎn)軸由與之對(duì)應(yīng)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，如第一轉(zhuǎn)軸31由第一馬達(dá)51驅(qū)動(dòng)，第二轉(zhuǎn)軸32由第二 馬達(dá)52驅(qū)動(dòng)，第三轉(zhuǎn)軸33由第三馬達(dá)53驅(qū)動(dòng)，第四轉(zhuǎn)軸34由第四馬達(dá)54驅(qū)動(dòng)，第五 轉(zhuǎn)軸35由第五馬達(dá)55驅(qū)動(dòng)。該控制電路包括用于獲取焦距參數(shù)的焦距控制模塊41及根 據(jù)該焦距參數(shù)計(jì)算馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊42，焦距控制模塊41分別與第一攝像單 元11和第二攝像單元12電連接，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊42分別與各馬達(dá)電連接。焦距控制模塊 41接收用戶手動(dòng)調(diào)節(jié)的攝像機(jī)焦距后，將該焦距參數(shù)傳送至馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊42及兩個(gè)攝像 單元；攝像單元根據(jù)該焦距參數(shù)調(diào)整其攝像參數(shù)；馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊42根據(jù)該焦距參數(shù)計(jì)算 出各馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)，并將該轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)發(fā)送至各馬達(dá)，從而調(diào)整兩個(gè)攝像單元之間的距
5離(即立體基線寬度)及其鏡頭方向，達(dá)到配合攝像單元當(dāng)前焦距的目的。如圖4所示，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊42根據(jù)下列函數(shù)對(duì)各馬達(dá)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，當(dāng)f > L · csc( Υ/2)時(shí)α =90°，β = arccos (L/f)；當(dāng)f ≤L · csc (Y/2)時(shí)α = arcsin (f · sin (γ /2) /L)，β = 180° -α - γ/2 ；其中f為第一攝像單元11或第二攝像單元12的焦距，L為第一延伸臂21或第 二延伸臂22的長(zhǎng)度，γ為立體效果最佳時(shí)被拍攝景物對(duì)第一攝像單元11和第二攝像單 元12的夾角；α為第一延伸臂21或第二延伸臂22與雙目立體攝像機(jī)中軸線的夾角，β為第 一延伸臂21與第一攝像單元11鏡頭光軸的夾角或第二延伸臂21與第二攝像單元12鏡頭 光軸間的夾角。應(yīng)當(dāng)理解，可將其中一個(gè)攝像單元固定，調(diào)節(jié)另一攝像單元的位置及其鏡頭方 向，亦可實(shí)現(xiàn)同樣的功能和效果。為使第三轉(zhuǎn)軸33或第四轉(zhuǎn)軸34和第五轉(zhuǎn)軸35旋轉(zhuǎn)更加穩(wěn)固，將該第三轉(zhuǎn)軸33 或第四轉(zhuǎn)軸34和第五轉(zhuǎn)軸35設(shè)于一主支架61。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)調(diào)節(jié)兩攝像單元鏡頭間的夾角，使近景所拍攝的兩幅畫面具 有較大的重疊區(qū)域，立體感強(qiáng)。同時(shí)，還可對(duì)視頻的“出屏”和“入屏”效果進(jìn)行調(diào) 整，從而使“出屏”和“入屏”效果最佳。此外，由轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)延伸臂平滑旋轉(zhuǎn)，從而 改變第一攝像單元與第二攝像單元鏡頭間的距離即立體基線寬度，使雙目立體攝像機(jī)所 攝取的畫面更加順暢。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的 精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種雙目立體攝像機(jī)，包括第一攝像單元和第二攝像單元，其特征在于，所述雙 目立體攝像機(jī)還包括用于調(diào)節(jié)所述第一攝像單元與第二攝像單元鏡頭間夾角的角度調(diào)節(jié) 機(jī)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的雙目立體攝像機(jī)，其特征在于，所述角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括第一延 伸臂、第二延伸臂、設(shè)于所述第一延伸臂一端的第一轉(zhuǎn)軸、設(shè)于所述第二延伸臂一端的 第二轉(zhuǎn)軸以及設(shè)于所述第一延伸臂和第二延伸臂另一端的第三轉(zhuǎn)軸，所述第一攝像單元 設(shè)于所述第一轉(zhuǎn)軸，所述第二攝像單元設(shè)于所述第二轉(zhuǎn)軸。
3.如權(quán)利要求1所述的雙目立體攝像機(jī)，其特征在于，所述角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括第一延 伸臂、第二延伸臂、分設(shè)于所述第一延伸臂兩端的第一轉(zhuǎn)軸和第三轉(zhuǎn)軸以及分設(shè)于所述 第二延伸臂兩端的第二轉(zhuǎn)軸和第四轉(zhuǎn)軸，所述第一攝像單元設(shè)于所述第一轉(zhuǎn)軸，所述第 二攝像單元設(shè)于所述第二轉(zhuǎn)軸。
4.如權(quán)利要求2或3所述的雙目立體攝像機(jī)，其特征在于，所述第一轉(zhuǎn)軸與第二轉(zhuǎn)軸 的旋轉(zhuǎn)方向相反，根據(jù)預(yù)設(shè)的焦距參數(shù)增大或減小所述第一攝像單元與第二攝像單元鏡 頭間的夾角。
5.如權(quán)利要求4所述的雙目立體攝像機(jī)，其特征在于，旋轉(zhuǎn)所述第三轉(zhuǎn)軸，使所述第 一延伸臂與第二延伸臂的旋轉(zhuǎn)方向相反，根據(jù)所述焦距參數(shù)調(diào)節(jié)所述雙目立體攝像機(jī)的 立體基線寬度。
6.如權(quán)利要求4所述的雙目立體攝像機(jī)，其特征在于，所述第三轉(zhuǎn)軸與第四轉(zhuǎn)軸的旋 轉(zhuǎn)方向相反，根據(jù)所述焦距參數(shù)調(diào)節(jié)所述雙目立體攝像機(jī)的立體基線寬度。
7.如權(quán)利要求5或6所述的雙目立體攝像機(jī)，其特征在于，分別由所述第一攝像單元 和第二攝像單元攝取第一景像和第二景像，并使所述第一景像和第二景像的中心均與被 攝景物的中心重合。
8.如權(quán)利要求2或3所述的雙目立體攝像機(jī)，其特征在于，所述雙目立體攝像機(jī)還具 有用以控制各轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的控制電路，各轉(zhuǎn)軸由與之對(duì)應(yīng)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，所述控制電路包括 用于獲取所述焦距參數(shù)的焦距控制模塊及根據(jù)所述焦距參數(shù)計(jì)算馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)的馬達(dá)驅(qū) 動(dòng)模塊，所述焦距控制模塊分別與所述第一攝像單元和第二攝像單元電連接，所述馬達(dá) 驅(qū)動(dòng)模塊分別與各馬達(dá)電連接。
9.如權(quán)利要求8所述的雙目立體攝像機(jī)，其特征在于，所述馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)下列函 數(shù)對(duì)各馬達(dá)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，當(dāng) f > L · csc ( Y /2)時(shí) α = 90°， β = arccos (L/f)； 當(dāng) fSL · csc (Y/2)時(shí) α = arcsin (f · sin( Y /2) /L), β = 180° -α -y/2 ；其中f為所述第一攝像單元或第二攝像單元的焦距，L為所述第一延伸臂或第二延 伸臂的長(zhǎng)度，Y為立體效果最佳時(shí)被拍攝景物對(duì)所述第一攝像單元和第二攝像單元的夾 角；α為所述第一延伸臂或第二延伸臂與所述雙目立體攝像機(jī)中軸線間的夾角，β為所述第一延伸臂與所述第一攝像單元鏡頭光軸間的夾角或所述第二延伸臂與所述第二攝像 單元鏡頭光軸間的夾角。
10.—種3D成像系統(tǒng)，其特征在于，所述3D成像系統(tǒng)采用如權(quán)利要求1 9中任一 項(xiàng)所述的雙目立體攝像機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明適用于攝像技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種雙目立體攝像機(jī)及3D成像系統(tǒng)，所述雙目立體攝像機(jī)包括第一攝像單元和第二攝像單元以及用于調(diào)節(jié)所述第一攝像單元與第二攝像單元鏡頭間夾角的角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明通過(guò)調(diào)節(jié)兩攝像單元鏡頭間的夾角，使近景所拍攝的兩幅畫面具有較大的重疊區(qū)域，立體感強(qiáng)。
文檔編號(hào)G03B17/56GK102012626SQ20101056573
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者阮祥輝 申請(qǐng)人:深圳市九洲電器有限公司