專(zhuān)利名稱(chēng)：多鏡頭數(shù)碼立體相機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)顯示技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種立體相機(jī)的結(jié)構(gòu)組成。
隨著光柵立體成像技術(shù)的日趨成熟，立體照片的質(zhì)量越來(lái)越高，而制作成本越來(lái)越低，立體攝影開(kāi)始得到普及，多鏡頭立體相機(jī)是人物、動(dòng)物等非靜物立體拍攝的必備工具。目前市場(chǎng)上的立體相機(jī)分為普及型和專(zhuān)業(yè)型，普及型相機(jī)多為三鏡頭或四鏡頭，拍攝半幅135底片，專(zhuān)業(yè)型相機(jī)多為五至十一鏡頭，拍攝120底片。通過(guò)立體拍攝獲得具有視差的底片，然后在立體放大機(jī)上放大，經(jīng)曝光、顯影、定影、烘干、光柵粘合等過(guò)程制成立體照片。
隨著數(shù)碼影像輸入輸出設(shè)備的日益普及，數(shù)碼立體合成技術(shù)因其經(jīng)濟(jì)方便等優(yōu)勢(shì)得到了很大發(fā)展。制作數(shù)字立體照片的過(guò)程包括(1)數(shù)碼立體攝影，(2)軟件合成，(3)合成圖像輸出，(4)與立體光柵粘合形成立體照片。本發(fā)明主要解決非靜物數(shù)碼立體拍攝的問(wèn)題，所謂非靜物拍攝，是指婚紗、藝術(shù)、運(yùn)動(dòng)、寵物、動(dòng)物等立體攝影時(shí)，不能用單鏡頭相機(jī)在滑軌上移動(dòng)拍攝，只能通過(guò)立體相機(jī)或單鏡頭相機(jī)組一字排開(kāi)，同步曝光拍攝。非靜物數(shù)碼立體拍攝問(wèn)題目前只有兩種解決方案其一，采用立體相機(jī)拍攝，將底片掃描輸入電腦，獲得多幅視差數(shù)字圖像，缺點(diǎn)在于需消耗感光膠片，底片掃描成本高，周期長(zhǎng)；其二，采用多個(gè)數(shù)碼相機(jī)同步拍攝，然后將視差數(shù)字圖像輸入電腦，缺點(diǎn)在于要求數(shù)碼相機(jī)體積小，避免排列產(chǎn)生過(guò)大的視差，要求設(shè)計(jì)附加的快門(mén)同步機(jī)構(gòu)及圖像傳輸開(kāi)關(guān)，整體性差，成本高。非靜物數(shù)碼立體拍攝問(wèn)題最佳的解決方案應(yīng)該是設(shè)計(jì)出一種多鏡頭數(shù)碼立體相機(jī)。
在拍攝立體照片時(shí)，無(wú)論是采用多鏡頭立體相機(jī)，還是使用多個(gè)單鏡頭相機(jī)(包括數(shù)碼相機(jī)和傳統(tǒng)膠片相機(jī))，各個(gè)成像系統(tǒng)之間的幾何像差是很難避免的。幾何像差不僅來(lái)源于光學(xué)鏡頭，曝光時(shí)膠片平整度、各成像系統(tǒng)像距的不一致性還會(huì)引起放大率的偏差，拍攝得到的各視差底片(或視差數(shù)字圖像)之間除了視差信息，還存在大量干擾，增加了立體照片的眼暈感，降低了圖像清晰度和立體感。
本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種多鏡頭數(shù)碼立體相機(jī)，并對(duì)立體相機(jī)各成像單元的幾何像差進(jìn)行校正。
數(shù)碼立體相機(jī)的結(jié)構(gòu)包括數(shù)字成像單元(1)、圖像存儲(chǔ)器(Memory)(2)、取景器(3)、同步快門(mén)(4)、端口(5)、電源(6)、核心控制芯片(7)和閃光燈(12)。
根據(jù)實(shí)際需求，數(shù)碼立體相機(jī)可以采用五至十一個(gè)相同的數(shù)字成像單元(1)，每個(gè)成像單元均由光學(xué)鏡頭(8)、光電傳感器(CCD或CMOS)(9)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)(10)、圖像處理器(DSP)(11)構(gòu)成。
CCD(Charge Coupled Device)，即“電荷耦合器件”，是一種感光半導(dǎo)體芯片，用于捕捉圖形。當(dāng)光線(xiàn)經(jīng)鏡頭會(huì)聚到CCD上時(shí)，光敏器件因感受光強(qiáng)的不同而感應(yīng)出不同數(shù)量的電荷，由電荷轉(zhuǎn)移電路、電荷信息讀取電路按時(shí)鐘脈沖順序讀出電荷信息，送往A/D轉(zhuǎn)換器，經(jīng)轉(zhuǎn)換形成與光強(qiáng)度成比例的二進(jìn)制數(shù)，此二進(jìn)制數(shù)即對(duì)應(yīng)一個(gè)像素的數(shù)據(jù)。CCD電荷耦合器存儲(chǔ)的電荷信息，需在同步信號(hào)控制下一位一位地實(shí)施轉(zhuǎn)移后讀取，電荷信息轉(zhuǎn)移和讀取輸出需要有時(shí)鐘控制電路和三組不同的電源相配合，其電路較為復(fù)雜，由于CCD技術(shù)起步早，技術(shù)成熟，采用PN結(jié)或二氧化硅(SiO2)隔離層隔離噪聲，成像質(zhì)量高。由CCD作傳感器的數(shù)碼立體相機(jī)成像質(zhì)量好，但成本較高。
CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)，即“互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體。CMOS光電傳感器經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的圖像信息經(jīng)由場(chǎng)效應(yīng)管直接產(chǎn)生與光強(qiáng)度成正比的電壓(或電流)信號(hào)，送往A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，信號(hào)讀取十分簡(jiǎn)單。由于CMOS光電傳感器集成度高，各光電傳感元件、電路之間距離很近，相互之間的光、電、磁干擾較嚴(yán)重，噪聲大，圖像質(zhì)量較差，隨著CMOS電路消噪技術(shù)的不斷發(fā)展，CMOS傳感器的成像質(zhì)量將進(jìn)一步提高。由CMOS作傳感器的數(shù)碼立體相機(jī)成像質(zhì)量稍差，但成本較為低廉。
本發(fā)明主要基于成熟技術(shù)的重新組合，即結(jié)構(gòu)框架來(lái)源于傳統(tǒng)立體相機(jī)，數(shù)字成像單元、圖像存儲(chǔ)器及內(nèi)部控制芯片來(lái)源于數(shù)碼相機(jī)，因此對(duì)數(shù)碼立體相機(jī)的具體細(xì)節(jié)如鏡頭參數(shù)、控制電路、芯片等并不作詳細(xì)描述，在這里著重?cái)⑹鱿鄼C(jī)的結(jié)構(gòu)和各個(gè)成像單元(1)之間幾何像差的校正方法。只要清楚相機(jī)結(jié)構(gòu)和幾何像差校正方法，即使不懂?dāng)?shù)碼相機(jī)原理，通過(guò)采購(gòu)合適的零部件，也能組裝出數(shù)碼立體相機(jī)，拍攝出高質(zhì)量的數(shù)字立體照片。
下面結(jié)合圖示說(shuō)明數(shù)碼立體相機(jī)的結(jié)構(gòu)和成像單元幾何像差的校正方法。


圖1是數(shù)碼立體相機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，包括數(shù)字成像單元(1)、圖像存儲(chǔ)器(2)、取景器(3)、同步快門(mén)(4)、端口(5)、電源(6)、控制芯片(7)和閃光燈(12)等。
圖2是數(shù)字成像單元(1)的結(jié)構(gòu)示意圖，包括光學(xué)鏡頭(8)、光電傳感器(9)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(10)、圖像處理器(11)等。外部的光線(xiàn)透過(guò)鏡頭(8)，匯聚于鏡頭后的光電傳感器(9)上；光電傳感器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為與光強(qiáng)度成正比的模擬電信號(hào)，送往模數(shù)轉(zhuǎn)換器(10)；模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，送往圖像處理器(11)；圖像處理器將數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行處理、壓縮后存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(2)中。上述成像過(guò)程是在控制芯片(7)的控制下完成的。
圖3是七鏡頭數(shù)碼立體相機(jī)成像單元(1)和取景器(3)的排列位置示意圖。成像單元(1)一字水平等間距排開(kāi)，取景器(3)位于中間成像單元的正上方。所有成像單元鏡頭(8)的光軸相互平行且在同一水平面上，或者所有成像單元鏡頭(8)的光軸相交于一點(diǎn)且在同一水平面上；取景器可以采用單獨(dú)的光學(xué)鏡頭，也可以通過(guò)附加可翻轉(zhuǎn)反射鏡與中間成像單元共用同一光學(xué)鏡頭，其結(jié)構(gòu)與135單反相機(jī)相同。
圖4是標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)圖板(13)，上面布滿(mǎn)等間距網(wǎng)點(diǎn)A(14)，已知每一點(diǎn)的位置坐標(biāo)(x，y)，x，y為整數(shù)。在這里，各網(wǎng)點(diǎn)等間距分布并不是必須的，這樣選取只是為了計(jì)算方便，網(wǎng)點(diǎn)分布的必要條件是每點(diǎn)的坐標(biāo)已知，并且可以與失真圖像(15)上的點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)。進(jìn)行校正拍攝時(shí)，較簡(jiǎn)單的方法是將標(biāo)準(zhǔn)板(13)正置于立體相機(jī)中間成像單元的正前方一定距離處，使標(biāo)準(zhǔn)板(13)上所有點(diǎn)均能在全部成像單元(1)的失真圖像(15)上顯現(xiàn)，而且失真圖像(15)的網(wǎng)點(diǎn)盡可能滿(mǎn)屏分布，按下快門(mén)拍攝可記錄多幅失真圖像，經(jīng)校正處理(校正處理方法將在后面的段落詳細(xì)說(shuō)明)，得到還原圖像。利用多個(gè)成像單元對(duì)同一位置的標(biāo)準(zhǔn)板拍攝獲得的校正數(shù)據(jù)，對(duì)立體空間拍攝圖進(jìn)行校正處理時(shí)，實(shí)際上在每幅還原圖像中引入了附加的視差，但這種附加視差是有積極意義的。更精確的方法是將標(biāo)準(zhǔn)板(13)分別正置于每一個(gè)成像單元的正前方相同距離處，分多次拍攝記錄所有成像單元的失真圖像。
圖5是失真網(wǎng)點(diǎn)圖像(15)，經(jīng)過(guò)數(shù)字圖像預(yù)處理，將圖像上每一個(gè)黑點(diǎn)細(xì)化成一個(gè)像素點(diǎn)A’(16)。標(biāo)準(zhǔn)板上網(wǎng)點(diǎn)A(x，y)，經(jīng)過(guò)成像單元(1)成像為A’(x′，y′)。
下面的段落主要說(shuō)明失真圖像的校正原理、方法和校正軟件的功能結(jié)構(gòu)。
任意幾何失真都是由標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系(x，y)到失真坐標(biāo)系(x′，y′)的變換，這說(shuō)明本來(lái)應(yīng)該出現(xiàn)在圖像位置(x，y)的像素值t(x，y)，經(jīng)成像單元成像后出現(xiàn)在失真圖像(x′，y′)處，設(shè)該點(diǎn)的像素值為f(x′，y′)。這種失真圖像的校正實(shí)際上是映射變換，即t(x，y)＝f(x′，y′)。我們只需根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)板上已知的網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)(x，y)與失真圖像網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)(x′，y′)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)內(nèi)插法找出坐標(biāo)系(x，y)中所有點(diǎn)B(x0，y0)(17)在失真坐標(biāo)系(x′，y′)中的位置B′(α，β)(18)，就可完成整個(gè)失真圖像的校正，即t(x0，y0)＝f(α，β)，其中，x0＝0，1，2，...，w-1；y0＝0，1，2，...，h-1；w，h分別為校正后圖像橫、縱向像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)。
失真圖像的校正方法可按下列步驟進(jìn)行首先，設(shè)定兩個(gè)二維數(shù)組C和D，用來(lái)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系(x，y)與失真坐標(biāo)系(x′，y′)之間的映射關(guān)系。設(shè)(x，y)為標(biāo)準(zhǔn)板(13)第n列第m行網(wǎng)點(diǎn)的坐標(biāo)，則x＝n*p，y＝m*p，其中p為整數(shù)，代表網(wǎng)點(diǎn)間的間距，p的值越小，幾何像差校正精度越高，0≤x≤w-1，0≤y≤h-1。(x′，y′)為失真圖像(15)上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)，x′、y′的值由軟件讀出，然后存儲(chǔ)在數(shù)組中，即C[x][y]＝x′，D[x][y]＝y(tǒng)′。
顯然，數(shù)組C和D的大多數(shù)元素沒(méi)有被賦值，下面我們計(jì)算α和β，將數(shù)組中所有的元素賦值。
B(x0，y0)為坐標(biāo)系(x，y)中任意點(diǎn)，設(shè)n*p≤x0≤(n+1)*p，m*p≤y0≤(m+1)*p，在B點(diǎn)周?chē)膫€(gè)網(wǎng)點(diǎn)的坐標(biāo)為(n*p，m*p)、((n+1)*p，m*p)、(n*p，(m+1)*p)、((n+1)*p，(m+1)*p)。B′(α，β)為坐標(biāo)系(x′，y′)中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，在B′點(diǎn)周?chē)膫€(gè)網(wǎng)點(diǎn)的坐標(biāo)為(x′1，y′1)、(x′2，y′2)、(x′3，y′3)、(x′4，y′4)，則x′1＝C[n*p][m*p]，y′1＝D[n*p][m*p]；x′2＝C[(n+1)*p][m*p]，y′2＝D[(n+1)*p][m*p]；x′3＝C[n*p][(m+1)*p]，y′3＝D[n*p][(m+1)*p]；x′4＝C[(n+1)*p][(m+1)*p]，y′4＝D[(n+1)*p][(m+1)*p]；其中，n＝MOD(x0/p)，m＝MOD(y0/p)，MOD為取整函數(shù)。采用線(xiàn)性插值法求α和β，為便于書(shū)寫(xiě)，引入四個(gè)中間變量x′M，y′M，x′N(xiāo)，y′N(xiāo)，并令
gx＝(x0-n*p)/p，gy＝(y0-m*p)/p，則x′M＝x′1+gy*(x′3-x′1)， y′M＝y(tǒng)1+gy*(y′3-y′1)；x′N(xiāo)＝x′2+gy*(x′4-x′2)， y′N(xiāo)＝y(tǒng)′2+gy*(y′4-y′2)；α＝x′M+gx*(x′N(xiāo)-x′M)， β＝y(tǒng)′M+gx*(y′N(xiāo)-y′M)；將上面的計(jì)算過(guò)程編程，由計(jì)算機(jī)直接處理，α、β的值只與整循環(huán)變量x0和y0有關(guān)。除了線(xiàn)性插值外，α和β也可以采用二次曲線(xiàn)擬合得到，不過(guò)計(jì)算要復(fù)雜一些。
這里α和β不一定為整數(shù)，所以通常不會(huì)與坐標(biāo)系(x′，y′)中的任何點(diǎn)重合，即在失真圖像中找不到對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)，可以采取兩種方法來(lái)處理第一種方法較簡(jiǎn)單，即用鄰近點(diǎn)的像素值代替。找到與(α，β)最靠近的點(diǎn)，將其坐標(biāo)值記錄到數(shù)組C、D中，C[x0][y0]＝MOD(α+0.5)，D[x0][y0]＝MOD(β+0.5)，所有的數(shù)組元素都被賦予了坐標(biāo)值。二維數(shù)組C、D就是成像單元(1)的校正表，只要有了校正表，失真圖像的校正非常簡(jiǎn)單t(x0，y0)＝f(C[x0][y0]，D[x0][y0])也就是說(shuō)，按順序從校正表中讀取坐標(biāo)值，根據(jù)坐標(biāo)值在失真圖像中讀取像素值，組成新的圖像即校正圖像。
第二種處理方法較復(fù)雜，需要在失真圖像中讀取包圍(α，β)的四個(gè)鄰近點(diǎn)的像素值，然后通過(guò)某種內(nèi)插法確定(α，β)的像素值f(α，β)，再賦予校正圖像t(x0，y0)＝f(α，β)。
失真圖像的校正軟件模塊應(yīng)該包括下列功能1，失真圖像預(yù)處理。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)板拍攝的失真圖像，經(jīng)過(guò)二值化、收縮等預(yù)處理，將每個(gè)網(wǎng)點(diǎn)細(xì)化成一個(gè)像素，并將像素坐標(biāo)記錄到數(shù)組中，建立起標(biāo)準(zhǔn)圖與失真圖像之間的網(wǎng)點(diǎn)映射關(guān)系。
2，坐標(biāo)插值。細(xì)分網(wǎng)點(diǎn)之間的坐標(biāo)點(diǎn)，建立起標(biāo)準(zhǔn)圖與失真圖像之間的像素點(diǎn)映射關(guān)系。
3，建立校正表。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圖與失真圖像之間的像素點(diǎn)映射關(guān)系，建立各個(gè)成像單元從失真圖像到校正圖像的映射表。
4，校正失真圖像。利用各個(gè)成像單元的映射表，校正從立體空間拍攝的任意失真視差圖像。
立體婚紗、藝術(shù)及人物、動(dòng)物攝影對(duì)立體相機(jī)有大量的需求，采用目前的膠片立體相機(jī)進(jìn)行拍攝，適合于利用底片放大曝光的立體合成工藝，具有周期長(zhǎng)、成本高的限制。本發(fā)明所提供的數(shù)碼立體相機(jī)和像差校正方法，與數(shù)碼立體合成技術(shù)結(jié)合起來(lái)，可以提高成像質(zhì)量，降低立體照片的成本，縮短制作周期；將本發(fā)明提供的像差校正方法使用到專(zhuān)業(yè)膠片立體相機(jī)上，可以顯著提高立體成像質(zhì)量；將本發(fā)明提供的像差校正方法使用到單鏡頭相機(jī)組立體拍攝上，可以大大降低對(duì)相機(jī)一致性的要求，不同焦距不同品牌的相機(jī)也可以混用。
下面結(jié)合圖示給出兩個(gè)實(shí)施例。
實(shí)施案例一如圖1所示，數(shù)碼立體相機(jī)由七個(gè)數(shù)字成像單元(1)以及圖像存儲(chǔ)器(2)、同步快門(mén)(4)、端口(5)、電源(6)、控制芯片(7)和閃光燈(12)構(gòu)成。數(shù)字成像單元如圖2所示，由光學(xué)鏡頭(8)、CMOS光電傳感器(9)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(10)、圖像處理器(11)等構(gòu)成。各成像單元(1)按圖3所示方式水平等間距排列，所有成像鏡頭(8)的光軸相互平行且在同一水平面上，成像單元(1)安裝在帶滑槽和連桿的底座上，可在底座上水平移動(dòng)，等距變換各鏡頭之間的距離，調(diào)整視差大小，取景器(3)位于中間成像單元的正上方，通過(guò)取景器(3)觀(guān)察景物并構(gòu)圖。在芯片(7)的控制下，各成像鏡頭(8)與取景器(3)保持同步對(duì)焦和變焦，按下同步快門(mén)(4)，各成像單元同步曝光，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換、圖像校正和壓縮處理后，依次將圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器(2)中，各部件所需的電流由電源(6)提供。如果光線(xiàn)不足，或需要補(bǔ)光，控制芯片(7)可以控制閃光燈(12)同步閃光。拍攝的數(shù)字圖像經(jīng)端口(5)輸出。
實(shí)施案例二準(zhǔn)備一張900mm×1200mm的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)圖像(13)，粘貼在平玻璃板上，網(wǎng)點(diǎn)的橫、縱向間距均為30mm，共31×41個(gè)網(wǎng)點(diǎn)，將標(biāo)準(zhǔn)板垂直懸掛在墻上，橫向網(wǎng)點(diǎn)處于水平方向，沒(méi)有傾角。七鏡頭數(shù)碼立體相機(jī)水平放置，中間鏡頭的軸線(xiàn)穿過(guò)標(biāo)準(zhǔn)圖像的中心，且與標(biāo)準(zhǔn)圖像板垂直，調(diào)整距離，使拍攝的失真網(wǎng)點(diǎn)圖像(15)接近滿(mǎn)屏(滿(mǎn)屏圖像大小為1200×1600pixels)。設(shè)校正后圖像的大小為900×1200pixels，則標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)(14)的坐標(biāo)為(30*n，30*m)，0≤n≤30，0≤m≤40，n，m為整數(shù)。失真圖像(15)，經(jīng)過(guò)二值化、收縮等處理，網(wǎng)點(diǎn)細(xì)化成一個(gè)像素，將像素坐標(biāo)記錄到二維數(shù)組C[900]和D[900]中，通過(guò)插值法細(xì)分失真圖像(15)網(wǎng)點(diǎn)之間的坐標(biāo)，為二維數(shù)組的所有元素賦值，該二維數(shù)組就是失真圖像(15)到校正圖像之間的校正表。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圖(13)與七幅失真圖像(15)之間的映射關(guān)系，建立各個(gè)成像單元(1)從失真圖像到校正圖像的校正表。根據(jù)各自的校正表，我們可以校正從立體空間拍攝的任意失真的視差圖像，即t(x0，y0)＝f(C[x0][y0]，D[x0][y0])。
本發(fā)明的宗旨在于，將多個(gè)數(shù)字成像單元在水平方向上按一定的視差排列起來(lái)，通過(guò)同步快門(mén)拍攝視差數(shù)字圖像，替代感光膠片立體相機(jī)。另外，通過(guò)對(duì)多個(gè)成像單元(包括用于立體拍攝的單鏡頭相機(jī)組)拍攝標(biāo)準(zhǔn)圖板獲得的圖像數(shù)據(jù)，來(lái)校正立體拍攝中存在的幾何像差，提高立體成像質(zhì)量。本發(fā)明只選取了兩個(gè)實(shí)施案例來(lái)參照說(shuō)明，專(zhuān)業(yè)人士根據(jù)本說(shuō)明書(shū)前面敘述的解決方案可以很容易寫(xiě)出很多相關(guān)實(shí)施案例。例如，立體相機(jī)的數(shù)字成像單元可采用不同的結(jié)構(gòu)和控制連線(xiàn)，或者采用不同的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)；在像差校正處理時(shí)，可采用不同圖形的標(biāo)準(zhǔn)板，或者采用不同的插值、曲線(xiàn)擬合方法。本發(fā)明提供的幾何像差校正方法主要應(yīng)用在數(shù)碼立體合成軟件之中(在這里，數(shù)碼立體合成軟件指專(zhuān)門(mén)用于光柵式立體圖片制作，或眼罩式視差圖像顯示的專(zhuān)業(yè)軟件)，該軟件與數(shù)碼立體相機(jī)或單鏡頭相機(jī)組配合使用，因此，應(yīng)用在數(shù)碼立體合成軟件中的類(lèi)似功能模塊也應(yīng)符合本發(fā)明的意旨。本發(fā)明的意旨將包括與所附權(quán)利要求符合的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)碼相機(jī)，由數(shù)字成像單元(1)、圖像存儲(chǔ)器(2)、取景器(3)、同步快門(mén)(4)、端口(5)、電源(6)、控制芯片(7)和閃光燈(12)等構(gòu)成，其特征在于，該相機(jī)至少包含三個(gè)數(shù)字成像單元(1)，在水平方向上等間距排列，同步快門(mén)(4)可控制各個(gè)數(shù)字成像單元(1)同步曝光記錄圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的相機(jī)，其特征還在于，在數(shù)字成像單元(1)上使用了CMOS光電傳感器。
3.如權(quán)利要求1或2所述的相機(jī)，其特征還在于，固定和支撐數(shù)字成像單元(1)的支架可以在水平方向移動(dòng)，用來(lái)調(diào)節(jié)各成像單元(1)之間的間距。
4.如權(quán)利要求1所述的相機(jī)，其特征還在于，為每個(gè)數(shù)字成像單元(1)提供一個(gè)映射表，記錄失真圖像的校正數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求4所述的相機(jī)，其特征還在于，映射表儲(chǔ)存在數(shù)字成像單元(1)中，圖像處理器(11)根據(jù)映射表校正失真圖像后，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(2)中。
6.一種像差校正方法，用來(lái)校正立體相機(jī)或單鏡頭相機(jī)組各成像單元(1)的幾何像差，其特征包括，1)每個(gè)成像單元(1)具有一個(gè)映射表，記錄著校正圖像每個(gè)像素點(diǎn)(x0，y0)在失真圖像上的位置(α，β)，2)對(duì)任意立體空間拍攝的失真圖像f，根據(jù)映射表校正后得到圖像t，t(x0，y0)＝f(α，β)，若α或β不是整數(shù)，f(α，β)的值可用鄰近點(diǎn)像素值替代，或經(jīng)插值等近似處理得到。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征還在于，映射表按下列方法和步驟建立，1)標(biāo)準(zhǔn)圖像板(13)布滿(mǎn)網(wǎng)點(diǎn)或網(wǎng)格等標(biāo)示點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)圖像板(13)上的標(biāo)示點(diǎn)坐標(biāo)是已知的或可以計(jì)算出來(lái)，2)各成像單元(1)在相同距離拍攝標(biāo)準(zhǔn)圖像板(13)，獲得各自的失真圖像(15)，3)每幅失真圖像(15)上的標(biāo)示點(diǎn)A′(x′，y′)均是標(biāo)準(zhǔn)圖像板(13)上的標(biāo)示點(diǎn)A(x，y)的像，4)經(jīng)過(guò)插值細(xì)分，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)板(13)上所有坐標(biāo)點(diǎn)B(x0，y0)在失真圖像(15)上的像的位置B′(α，β)，5)為每個(gè)成像單元(1)建立一個(gè)映射表。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征還在于，該像差校正方法內(nèi)嵌在各成像單元(1)的圖像處理器(11)中。
9.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征還在于，該像差校正方法內(nèi)嵌或捆綁在數(shù)碼立體合成軟件上使用。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征還在于，所校正的每個(gè)成像單元(1)均是一個(gè)獨(dú)立的相機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多鏡頭數(shù)碼立體相機(jī)，相機(jī)的結(jié)構(gòu)包括多個(gè)數(shù)字成像單元(1)、圖像存儲(chǔ)器(Memory)(2)、取景器(3)、同步快門(mén)(4)、端口(5)、電源(6)、控制芯片(7)和閃光燈(12)等；本發(fā)明還提供了校正立體相機(jī)各成像系統(tǒng)幾何像差的方法。數(shù)碼立體相機(jī)和像差校正方法，與數(shù)碼立體合成技術(shù)結(jié)合起來(lái)，可以顯著提高立體成像質(zhì)量，降低立體照片的成本，縮短制作周期。
文檔編號(hào)G03B35/00GK1441314SQ02104319
公開(kāi)日2003年9月10日 申請(qǐng)日期2002年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月25日
發(fā)明者鄧興峰, 張正輝, 游建軍 申請(qǐng)人:鄧興峰, 張正輝, 游建軍