专利名称：一种双目立体摄像机和3d成像系统的利记博彩app
技术领域：
本发明属于摄像技术领域，尤其涉及一种双目立体摄像机和3D成像系统。
背景技术：
双目立体摄像机是指通过两个摄像单元模仿人的双眼，同时进行摄像工作的装 置。其拍摄的视频内容包含两个角度的视频，在显示时通过3D呈像设备分别送到观看者 的两个眼睛中，观看者即可产生亲临现场的立体视觉。两个摄像单元镜头的间距称为立 体基线宽度(Stereo base)，镜头与被摄景物之间的距离为立体基线宽度的50倍时，立体 效果最佳。通常，现有双目立体摄像机的两个镜头并列固定，即立体基线宽度固定不变。 该立体基线宽度固定的摄像机于近景和远景拍摄时立体效果差。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种双目立体摄像机，旨在解决现有双目立体摄 像机于近景和远景拍摄时立体效果差的问题。本发明实施例是这样实现的，一种双目立体摄像机，包括第一摄像单元和第二 摄像单元以及用于调节所述第一摄像单元与第二摄像单元镜头间距离的立体基线宽度调 节机构。本发明实施例的另一目的在于提供一种3D成像系统，所述3D成像系统采用上 述双目立体摄像机。本发明实施例通过调节两摄像单元镜头间的距离，使立体基线宽度随摄像机与 被摄景物间的距离增大而加宽，或使立体基线宽度随摄像机与被摄景物间的距离减小而 变窄，这样将立体基线宽度设计成可随摄像机焦距进行调整的方式，双目立体摄像机于 近景和远景拍摄时立体效果极佳。
图1是本发明第一实施例提供的双目立体摄像机的结构示意图；图2是本发明第二实施例提供的双目立体摄像机的结构示意图；图3是本发明第二实施例提供的双目立体摄像机的工作原理图；图4是本发明第三实施例提供的双目立体摄像机的结构示意图；图5是本发明第三实施例提供的双目立体摄像机的工作原理图；图6是本发明第四实施例提供的双目立体摄像机的结构示意图。图7是本发明实施例提供的双目立体摄像机的控制电路框图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本发明，并不用于限定本发明。本发明实施例通过调节两摄像单元镜头间的距离，使立体基线宽度随摄像机与 被摄景物间的距离增大而加宽，或使立体基线宽度随摄像机与被摄景物间的距离减小而 变窄，这样将立体基线宽度设计成可随摄像机焦距进行调整的方式，双目立体摄像机于 近景和远景拍摄时立体效果极佳。本发明实施例提供的双目立体摄像机包括第一摄像单元和第二摄像单元以及用 于调节所述第一摄像单元与第二摄像单元镜头间距离的立体基线宽度调节机构。本发明实施例提供的3D成像系统采用上述双目立体摄像机。以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述。实施例一如图1所示，本发明实施例提供的双目立体摄像机包括第一摄像单元11和第二 摄像单元12以及用于调节该第一摄像单元11与第二摄像单元12镜头间距离的立体基线 宽度调节机构13。双目立体摄像机拍摄时，分别由第一摄像单元11和第二摄像单元12 摄取第一景像和第二景像，使该第一景像和第二景像的中心均与被摄景物的中心重合。 远景拍摄时，通过立体基线宽度调节机构13增大第一摄像单元11与第二摄像单元12镜 头间的距离即使立体基线宽度随摄像机与被摄景物间的距离增大而加宽；近景拍摄时， 通过立体基线宽度调节机构13减小第一摄像单元11与第二摄像单元12镜头间的距离即 使立体基线宽度随摄像机与被摄景物间的距离减小而变窄，这样双目立体摄像机于近景 和远景拍摄时立体效果极佳。具体地，立体基线宽度调节机构13包括将第一景像导入第一摄像单元11的第一 可动全反射棱镜131、将第二景像导入第二摄像单元12的第二可动全反射棱镜132以及 供第一可动全反射棱镜131和第二可动全反射棱镜132滑动的导轨14。第一摄像单元11 与第二摄像单元12背靠背，两镜头处于同一直线，朝向相反，便于将各景像导入与之对 应的摄像单元。此时，第一可动全反射棱镜131相当于第一摄像单元11的镜头，第二可 动全反射棱镜132相当于第二摄像单元12的镜头，第一可动全反射棱镜131与第二可动 全反射棱镜132间的距离即为立体基线宽度。本实施例滑动第一可动全反射棱镜131和第二可动全反射棱镜132即可调节立体 基线宽度，结构简单，操作便捷。另外，将第一摄像单元11、第二摄像单元12和导轨 14固定于主支架15，仅移动第一全反射棱镜131和第二全反射棱镜132，机身稳定，全反 射棱镜移动速度快，消耗能量少。实施例二作为本发明的一个实施例，立体基线宽度调节机构13包括将第一景像导入第一 摄像单元11的第一固定全反射棱镜141、将第一景像传导至第一固定全反射棱镜141的 第一可动全反射棱镜131、将第二景像导入第二摄像单元12的第二固定全反射棱镜142、 将第二景像传导至第二固定全反射棱镜142的第二可动全反射棱镜132以及供第一可动全 反射棱镜131和第二可动全反射棱镜132滑动的导轨14，如图2所示。将第一摄像单元 11、第二摄像单元12、第一固定全反射棱镜141、第二固定全反射棱镜142和导轨14固 定于主支架15。第一摄像单元11与第二摄像单元12侧面平贴放置，两镜头朝向相同，距离较近，利于近景拍摄。此时，第一可动全反射棱镜131相当于第一摄像单元11的镜 头，第二可动全反射棱镜132相当于第二摄像单元12的镜头，第一可动全反射棱镜131 与第二可动全反射棱镜132间的距离即为立体基线宽度。如图3所示，导轨14具有一平直部143和设于导轨两端的弯曲部144，第一可 动全反射棱镜131和第二可动全反射棱镜142于导轨14上的运动方向相反，速度相等。 具体地，第一可动全反射棱镜131和第二可动全反射棱镜132于导轨的平直部143上移动 时，Y保持不变，第一可动全反射棱镜131与第二可动全反射棱镜132的反射面与双目 立体摄像机中轴线的夹角δ均为45° -γ/4，其中γ为立体效果最佳时被拍摄景物对第 一摄像单元11和第二摄像单元12的夹角。当摄像机的焦距调至无穷大时，第一可动全 反射棱镜131和第二可动全反射棱镜132由导轨的平直部143移至弯曲部144时，Y趋 向于0°，导轨两端逐渐向后弯曲Y/4，第一可动全反射棱镜131和第二可动全反射棱镜 132的反射面与双目立体摄像机中轴线的夹角δ相应地增至45°，使进入两个摄像单元 的光线逐渐趋向于平行。这样可以增大远景对两摄像单元镜头的视角差，远景拍摄效果 佳，在影片后期制作时无需通过软件运算进行调整，节省人力、物力。如图7所示，本双目立体摄像机还具有用以控制第一可动全反射棱镜131和第二 可动全反射棱镜132运动的控制电路，第一可动全反射棱镜131和第二可动全反射棱镜 132由马达驱动(可由同一马达驱动或不同马达驱动)，控制电路包括用于获取焦距参数 的焦距控制模块41及根据焦距参数计算马达转动参数的马达驱动模块42，焦距控制模块 41分别与第一摄像单元11和第二摄像单元12电连接，马达驱动模块42与马达电连接。 焦距控制模块41接收用户手动调节的摄像机焦距后，将该焦距参数传送至马达驱动模块 42及两个摄像单元；摄像单元根据该焦距参数调整其摄像参数；马达驱动模块42根据该 焦距参数计算出各马达转动参数，并将马达转动参数发送至各马达，从而调整两个摄像 单元之间的距离(即立体基线宽度)及其镜头方向，达到配合摄像单元当前焦距的目的。实施例三作为本发明的另一个实施例，立体基线宽度调节机构13包括第一延伸臂21、第 二延伸臂22、设于该第一延伸臂21 —端的第一转轴31、设于该第二延伸臂22 —端的第 二转轴32以及设于该第一延伸臂21和第二延伸臂22另一端的第三转轴33，将第一摄像 单元11设于第一转轴31，第二摄像单元12设于第二转轴32，如图4所示。旋转第三转 轴33，使第一延伸臂31与第二延伸臂32的旋转方向相反，即可根据双目立体摄像机与被 摄景物间的距离调节双目立体摄像机的立体基线宽度。本发明实施例由转轴带动延伸臂 平滑旋转，双目立体摄像机前后两次摄取的画面更加顺畅。如图7所示，本双目立体摄像机还具有用以控制上述各转轴转动的控制电路， 各转轴由与之对应的马达驱动，如第一转轴31由第一马达51驱动，第二转轴32由第二 马达52驱动，第三转轴33由第三马达53驱动，第四转轴34由第四马达54驱动，第五 转轴35由第五马达55驱动。该控制电路包括用于获取焦距参数的焦距控制模块41及根 据该焦距参数计算马达转动参数的马达驱动模块42，焦距控制模块41分别与第一摄像单 元11和第二摄像单元12电连接，马达驱动模块42分别与各马达电连接。焦距控制模块 41接收用户手动调节的摄像机焦距后，将该焦距参数传送至马达驱动模块42及两个摄像 单元；摄像单元根据该焦距参数调整其摄像参数；马达驱动模块42根据该焦距参数计算出各马达的转动参数，并将该转动参数发送至各马达，从而调整两个摄像单元之间的距 离(即立体基线宽度)及其镜头方向，达到配合摄像单元当前焦距的目的。 如图5所示，马达驱动模块42根据下列函数对各马达进行驱动，当f>L· csc(Y/2)时α =90°，β = arccos (L/f)；当f SL · csc (Y/2)时α = arcsin (f · sin (γ /2) /L)，β = 180° -α - γ/2 ；其中f为第一摄像单元11或第二摄像单元12的焦距，L为第一延伸臂21或第 二延伸臂22的长度，γ为立体效果最佳时被拍摄景物对第一摄像单元11和第二摄像单 元12的夹角；α为第一延伸臂21或第二延伸臂22与双目立体摄像机中轴线的夹角，β为第 一延伸臂21与第一摄像单元11镜头光轴的夹角或第二延伸臂21与第二摄像单元12镜头 光轴间的夹角。应当理解，可将其中一个摄像单元固定，调节另一摄像单元的位置及其镜头方 向，亦可实现同样的功能和效果。实施例四作为本发明的另一个实施例，立体基线宽度调节机构13包括第一延伸臂21、第 二延伸臂22、设于第一延伸臂21两端的第一转轴31和第四转轴34以及设于第二延伸臂 22两端的第二转轴32和第五转轴35，将第一摄像单元11设于该第一转轴31，第二摄像 单元12设于该第二转轴32，如图6所示。同样地，通过转动第四转轴34和第五转轴35 使第一延伸臂21与第二延伸臂22沿相反方向旋转，即可根据双目立体摄像机与被摄景物 间的距离调节双目立体摄像机的立体基线宽度。本双目立体摄像机对景物进行拍摄，尤其是近景拍摄时，第一转轴31与第二转 轴32沿相反方向旋转，使第一摄像单元11与第二摄像单元12镜头间的夹角根据预设 的焦距参数增大或减小，进一步增强双目立体摄像机在拍摄各种景深的场景时的立体效 果，尤其使近景所拍摄的两幅画面具有较大的重叠区域，立体感强。同时可通过调节该 第一摄像单元11与第二摄像单元12镜头间的夹角对视频的“出屏”和“入屏”效果进 行调整，从而使“出屏”和“入屏”效果最佳，其中“出屏”是指屏幕上的景物看起来 是在屏幕之外浮着，“入屏”则反之。为使第三转轴33或第四转轴34和第五转轴35旋转更加稳固，将该第三转轴33 或第四转轴34和第五转轴35设于一主支架61。本发明实施例通过调节两摄像单元镜头间的距离，使立体基线宽度随摄像机与 被摄景物间的距离增大而加宽，或使立体基线宽度随摄像机与被摄景物间的距离减小而 变窄，这样将立体基线宽度设计成可随摄像机焦距进行调整的方式，双目立体摄像机于 近景和远景拍摄时立体效果极佳。同时，可将两摄像单元固定，通过调节两可动全反射 棱镜间的距离，从而调节双目立体摄像机的立体基线宽度，机身稳定，全反射棱镜移动 速度快，消耗能量少。此外，将两摄像单元分设于第一转轴和第二转轴，使第一摄像单元与第 二摄像单元镜头间的夹角根据预设的焦距参数增大或减小，进一步增强双目立体 摄像机在拍摄各种景深的场景时的立体效果，尤其使近景所拍摄的两幅画面具有较大的 重叠区域，立体感强。 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的 精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之 内。
权利要求
1.一种双目立体摄像机，包括第一摄像单元和第二摄像单元，其特征在于，所述双 目立体摄像机还包括用于调节所述第一摄像单元与第二摄像单元镜头间距离的立体基线 宽度调节机构。
2.如权利要求1所述的双目立体摄像机，其特征在于，所述立体基线宽度调节机构包 括将第一景像导入所述第一摄像单元的第一可动全反射棱镜、将第二景像导入所述第二 摄像单元的第二可动全反射棱镜以及供所述第一可动全反射棱镜和第二可动全反射棱镜 滑动的导轨。
3.如权利要求1所述的双目立体摄像机，其特征在于，所述立体基线宽度调节机构包 括将第一景像导入所述第一摄像单元的第一固定全反射棱镜、将所述第一景像传导至所 述第一固定全反射棱镜的第一可动全反射棱镜、将第二景像导入所述第二摄像单元的第 二固定全反射棱镜、将所述第二景像传导至所述第二固定全反射棱镜的第二可动全反射 棱镜以及供所述第一可动全反射棱镜和第二可动全反射棱镜滑动的导轨。
4.如权利要求2或3所述的双目立体摄像机，其特征在于，所述导轨具有一平直部和 设于所述导轨两端的弯曲部，所述第一可动全反射棱镜和第二可动全反射棱镜于所述导 轨上的运动方向相反，速度相等。
5.如权利要求4所述的双目立体摄像机，其特征在于，所述第一可动全反射棱镜 和第二可动全反射棱镜于所述导轨的平直部上移动时，Y保持不变，所述第一可动全 反射棱镜和第二可动全反射棱镜的反射面与所述双目立体摄像机中轴线的夹角S均为 45° -γ/4，其中Y为立体效果最佳时被拍摄景物对所述第一摄像单元和第二摄像单元 的夹角；将所述双目立体摄像机的焦距调至无穷大时，所述第一可动全反射棱镜和第二 可动全反射棱镜由所述导轨的平直部移至弯曲部时，Y趋向于0°，所述第一可动全反 射棱镜和第二可动全反射棱镜的反射面与所述双目立体摄像机中轴线的夹角α相应地增 至 45°。
6.如权利要求5所述的双目立体摄像机，其特征在于，所述双目立体摄像机还具有用 以控制所述第一可动全反射棱镜和第二可动全反射棱镜运动的控制电路，所述第一可动 全反射棱镜和第二可动全反射棱镜由马达驱动，所述控制电路包括用于获取焦距参数的 焦距控制模块及根据所述焦距参数计算马达转动参数的马达驱动模块，所述焦距控制模 块分别与所述第一摄像单元和第二摄像单元电连接，所述马达驱动模块与马达电连接。
7.如权利要求1所述的双目立体摄像机，其特征在于，所述立体基线宽度调节机构 包括第一延伸臂、第二延伸臂、设于所述第一延伸臂一端的第一转轴、设于所述第二延 伸臂一端的第二转轴以及设于所述第一延伸臂和第二延伸臂另一端的第三转轴，所述第 一摄像单元设于所述第一转轴，所述第二摄像单元设于所述第二转轴；旋转所述第三转 轴，使所述第一延伸臂与第二延伸臂的旋转方向相反，根据所述双目立体摄像机与被摄 景物间的距离调节所述双目立体摄像机的立体基线宽度。
8.如权利要求1所述的双目立体摄像机，其特征在于，所述立体基线宽度调节机构 包括第一延伸臂、第二延伸臂、分设于所述第一延伸臂两端的第一转轴和第三转轴以及 分设于所述第二延伸臂两端的第二转轴和第四转轴，所述第一摄像单元设于所述第一转 轴，所述第二摄像单元设于所述第二转轴；所述第三转轴与第四转轴的旋转方向相反， 根据所述双目立体摄像机与被摄景物间的距离调节所述双目立体摄像机的立体基线宽度。
9.如权利要求7或8所述的双目立体摄像机，其特征在于，所述第一转轴与第二转轴 的旋转方向相反，根据预设的焦距参数增大或减小所述第一摄像单元与第二摄像单元镜 头间的夹角。
10.—种3D成像系统，其特征在于，所述3D成像系统采用如权利要求1 9中任一 项所述的双目立体摄像机。
全文摘要
本发明适用于摄像技术领域，提供了一种双目立体摄像机和3D成像系统，所述双目立体摄像机包括第一摄像单元和第二摄像单元以及用于调节所述第一摄像单元与第二摄像单元镜头间距离的立体基线宽度调节机构。本发明通过调节两摄像单元镜头间的距离，使立体基线宽度随摄像机与被摄景物间的距离增大而加宽，或使立体基线宽度随摄像机与被摄景物间的距离减小而变窄，这样将立体基线宽度设计成可随摄像机焦距进行调整的方式，双目立体摄像机于近景和远景拍摄时立体效果极佳。
文档编号G02B7/18GK102012627SQ20101056586
公开日2011年4月13日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者阮祥辉 申请人:深圳市九洲电器有限公司