專利名稱：一種立體數(shù)碼相機及同步拍攝方法
一種立體數(shù)碼相機及同步拍攝方法本發(fā)明涉及一種立體數(shù)碼相機，特別涉及一種基于大眾消費型的立體數(shù)碼相機及其同步拍攝方法。攝影技術的發(fā)展歷史已超過200多年，由黑白照片演進至彩色照片，再由彩色影像演進至今天的數(shù)碼影像。照相機也從原來笨重的全機械式演化成現(xiàn)今便攜的電子式免菲林記錄數(shù)碼相機。人類處于這三維世界之中，用我們一雙眼睛能夠辨別周圍物體所處的相對空間位置，感受這真實的立體世界，但是，至今廣泛采用的影像技術只能記錄平面影像，缺乏真實感，立體影像毫無疑問是繼平面影像的自然演進。立體影像的原理很簡單，只要于物體左右平面位置記錄影像后，再運用左右眼睛同時觀察相對應的左右影像，由于左右影像之間的相對視差，有如看真實景物的狀態(tài)一樣， 產(chǎn)生現(xiàn)場的立體感覺?？茖W家和工程技術人員，為了將此原理轉化成技術，作了不懈的努力，回顧這100 多年的科技演進過程，有過無數(shù)嘗試及創(chuàng)新。目前，國內還沒有記錄左右影像的立體數(shù)碼相機真正投入市場，大多數(shù)玩家是用兩臺數(shù)碼相機拍攝獲得左右影像很難真正的做到同時拍攝，有的雖是用一臺數(shù)碼相機但是采用輪換的方法拍攝，也不能達到同步拍攝效果，在國外最近也僅日本有一款價格昂貴、體積略大的立體數(shù)碼相機面世，不太適合普通大眾消費。因此，必需研發(fā)出一種體積小巧、重量輕便、價格便宜的立體數(shù)碼相機來滿足大眾消費者的需要和推動立體攝影發(fā)展及呈現(xiàn)這個立體三維世界。本發(fā)明的目的在于考慮到上述問題而提供的一種體積小巧、重量輕便、價格便宜且能實現(xiàn)同步拍攝的基于大眾消費型的立體數(shù)碼相機，包括有機身、主從數(shù)字影像處理器、 左右影像傳感器、左右鏡頭、USB接口、存儲卡，采用主從數(shù)字影像處理器控制左右影像傳感器來模擬人的雙眼同步瞬時獲取左右影像，同時保證菜單功能在主從數(shù)字影像處理器系統(tǒng)中的同步，控制過程如下當本機一路通過右鏡頭接收到右邊的影像，由右影像傳感器獲得，然后將右數(shù)字影像數(shù)據(jù)傳給主數(shù)字影像處理器進行處理，再經(jīng)緩存存取器緩存后存儲到微型SD記憶卡；同理，另一路通過左鏡頭接收到右邊的影像，由左影像傳感器獲得，然后將左數(shù)字影像數(shù)據(jù)傳給從數(shù)字影像處理器進行處理，再經(jīng)緩存存取器緩存后存儲到微型SD記憶卡；再由從數(shù)字影像處理器和主數(shù)字影像處理器分別從兩個微型SD記憶卡獲取左右數(shù)字影像數(shù)據(jù)，經(jīng)USB處理器再經(jīng)USB接口輸出到電腦將左右數(shù)字影像進行立體影像合成。所述的左右兩個影像傳感器的中心距離即左右鏡頭之間的中心距離為4 8cm。所述的左右兩個影像傳感器的中心距離即左右鏡頭之間的中心距離最佳為6cm。
所述的USB接口，是通過USB處理器把主從數(shù)字影像處理器的移動盤整合到一個 USB的接口輸出。一種立體數(shù)碼相機的同步拍攝方法是利用主從數(shù)字影像處理器之間及其與左右影像傳感器之間的同步通訊技術來保證同時獲取左右影像，所述的同步通訊技術是在現(xiàn)有的普通平面數(shù)碼相機設計方案的基礎上，在主從數(shù)字影像處理器之間增加了 A、B、RT同步控制線路，在左右影像傳感器之間增加了 lt、CLK同步控制線路，使用自行設計的同步軟件程序來實現(xiàn)主從數(shù)字影像處理器之間及其與左右影像傳感器之間的同步控制，同步控制線路的具體操作步驟是步驟1 當按下快門鍵時，主數(shù)字影像處理器會使用URAT通訊技術經(jīng)TX發(fā)送拍照指令到從數(shù)字影像處理器，同時也會通過A告訴從數(shù)字影像處理器準備接收這個指令，從數(shù)字影像處理器接收到這個指令后再經(jīng)B告訴主數(shù)字影像處理器一起開始同步拍攝；步驟2 在拍攝過程中左右影像傳感器的許多寄存器還要有相同的設置，如曝光時間，增益值，白平衡等，不然左右影像就會不同時，不同色等；步驟3 主數(shù)字影像處理器通過1 將對左右影像傳感器的寄存器進行相同的設置，同時通過CLK給左右影像傳感器相同的同步時鐘頻率來保證同時開始曝光拍攝，這樣便可以通過立體數(shù)碼相機同步獲取雙眼所看到的左右兩幅影像；步驟4:在進行菜單功能設置時，為了保證主從數(shù)字影像處理器在同一模式，我們在主從數(shù)字影像處理器之間增加同步線路和同步軟件控制，同步線路的具體工作步驟是當通過按鍵轉換菜單功能時，主數(shù)字影像處理器會使用URAT通訊技術經(jīng)TX發(fā)送相應的菜單功能信息到從數(shù)字影像處理器，同時也會通過A 告訴從數(shù)字影像處理器準備接收這個信息，從數(shù)字影像處理器接收到這個信息后再經(jīng)B告訴主數(shù)字影像處理器一起同步進入相應的菜單功能；同步軟件程序工作步驟是步驟A 啟動立體數(shù)碼相機工作之后，主數(shù)字影像處理器接收用戶操作的按鍵信息發(fā)送任務處理命令給從數(shù)字影像處理器，從數(shù)字影像處理器等待主數(shù)字影像處理器的任務命令；步驟B 主數(shù)字影像處理器發(fā)送任務成功后程序繼續(xù)運行接著把標志1設置為高電平并發(fā)送標志1狀態(tài)給從數(shù)字影像處理器，緊接著主數(shù)字影像處理器處于等待標志2是否為高電平；步驟C 當從數(shù)字影像處理器接收到標志1為高電平后程序繼續(xù)運行，把標志2設置高電平并發(fā)送標志2給主數(shù)字影像處理器；步驟D 當處于等待的主數(shù)字影像處理器檢測到標志2為高電平后，主數(shù)字影像處理器和從數(shù)字影像處理器同時開始任務處理程序；步驟E 主數(shù)字影像處理器處理任務結束后把標志1設置為低電平并發(fā)送標志1 值給從數(shù)字影像處理器，然后處于等待標志2是否為低電平；步驟F:從數(shù)字影像處理器處理任務結束后，檢測標志1是否為低電平，當從數(shù)字影像處理器檢測到標志1為低電平后，把標志2設置為低電平，同時發(fā)送標志2狀態(tài)給主數(shù)
5字影像處理器；步驟G 當處于等待的主數(shù)字影像處理器檢測到標志2為低電平時，主數(shù)字影像處理器和從數(shù)字影像處理器便同時返回到最開始處。

圖1是信號流程方框圖；圖2是同步通訊線路圖；圖3是為左右同步拍照測試圖；圖4是左右鏡頭中心距離圖；圖5是同步軟件程序流程及操作步驟。以下結合附圖，對本發(fā)明基于大眾消費型的立體數(shù)碼相機及同步拍攝技術的具體實施方式
及其功效進行詳細的說明如下關鍵部分工作原理闡述一、同步線路控制如圖2我們在傳統(tǒng)的消費型的數(shù)碼相機的基礎上，大膽創(chuàng)新地采用主從數(shù)字影像處理器即主從數(shù)字影像處理器控制主從影像傳感器來模擬人的雙眼同步瞬時獲取左右影像，同時保證菜單功能在主從數(shù)字影像處理器系統(tǒng)中的同步。其關鍵在于主從數(shù)字影像處理器之間及其與主從影像傳感器之間的同步通訊技術來保證同時獲取左右影像。主數(shù)字影像處理器6負責右影像傳感器獲得右邊的影像，從數(shù)字影像處理器5負責左影像傳感器獲得左邊的影像。我們在它們之間增加同步通訊線路，使用同步軟件程序來控制主從數(shù)字影像處理器和主從影像傳感器同時工作。如圖2 增加了 A、B、RT線路在主從數(shù)字影像處理器之間，增加了 I2C、CLK線路在主從影像傳感器之間。同步控制線路的具體操作步驟是步驟1 當按下快門鍵時，主數(shù)字影像處理器6會使用URAT通訊技術經(jīng)TX發(fā)送拍照指令到從數(shù)字影像處理器5，同時也會通過A告訴從數(shù)字影像處理器5準備接收這個指令，從數(shù)字影像處理器5接收到這個指令后再經(jīng)B告訴主數(shù)字影像處理器6 —起開始同步拍攝；步驟2 在拍攝過程中左右影像傳感器的許多寄存器還要有相同的設置，如曝光時間，增益值，白平衡等，不然左右影像就會不同時，不同色等；步驟3 主數(shù)字影像處理器6通過1 將對左右影像傳感器的寄存器進行相同的設置，同時通過CLK給左右影像傳感器相同的同步時鐘頻率來保證同時開始曝光拍攝，這樣便可以通過立體數(shù)碼相機同步獲取雙眼所看到的左右兩幅影像；步驟4:在進行菜單功能設置時，為了保證主從數(shù)字影像處理器在同一模式，我們在主從數(shù)字影像處理器之間增加同步線路和同步軟件控制，同步線路的具體操作步驟是當通過按鍵16轉換菜單功能時，主數(shù)字影像處理器
66會使用URAT通訊技術經(jīng)TX發(fā)送相應的菜單功能信息到從數(shù)字影像處理器5，同時也會通過A告訴從數(shù)字影像處理器5準備接收這個信息，從數(shù)字影像處理器5接收到這個信息后再經(jīng)B告訴主數(shù)字影像處理器6 —起同步進入相應的菜單功能；二、同步軟件程序控制如圖2 同步軟件程序被裝載到13和14閃存里面，由13和14閃存分別控制從數(shù)字影像處理器5和主數(shù)字影像處理器6。圖5是同步軟件程序流程及操作步驟步驟A 啟動立體數(shù)碼相機工作之后，主數(shù)字影像處理器接收用戶操作的按鍵信息SOl步發(fā)送任務處理命令給從數(shù)字影像處理器，從數(shù)字影像處理器S07步等待主數(shù)字影像處理器的任務命令。步驟B 主數(shù)字影像處理器發(fā)送任務成功后程序繼續(xù)運行接著S02步把標志1設置為高電平并發(fā)送標志1狀態(tài)給從數(shù)字影像處理器，緊接著主數(shù)字影像處理器S03步處于等待標志2是否為高電平。步驟C 當從數(shù)字影像處理器S08步接收到標志1為高電平后程序繼續(xù)運行，S09 步把標志2設置高電平并發(fā)送標志2給主數(shù)字影像處理器。步驟D 當處于等待的主數(shù)字影像處理器S03步檢測到標志2為高電平后，主數(shù)字影像處理器S04步和從數(shù)字影像處理器SlO步同時開始任務處理程序。步驟E 主數(shù)字影像處理器處理任務結束后S05步把標志1設置為低電平并發(fā)送標志1值給從數(shù)字影像處理器，然后S06步處于等待標志2是否為低電平。步驟F 從數(shù)字影像處理器處理任務結束后，Sll步檢測標志1是否為低電平。當從數(shù)字影像處理器Sll步檢測到標志1為低電平后，S12步把標志2設置為低電平，同時發(fā)送標志2狀態(tài)給主數(shù)字影像處理器。步驟G 當處于等待的主數(shù)字影像處理器S06步檢測到標志2為低電平時，主數(shù)字影像處理器和從數(shù)字影像處理器便同時返回到最開始處。三、主從影像傳感器，左右鏡頭左影像傳感器獲取人的左眼所看到的影像，右影像傳感器獲取人的右眼所看到的影像。人的雙眼的中心距離約為4 8cm，為模擬人的雙眼左右兩個影像傳感器的中心距離也應該是4 8cm，這個距離不能太大也不能太小，太大了合成的立體影像左右相差也大， 觀看立體影像時人的雙眼很難聚焦而會出現(xiàn)重影和頭暈，太小了會導致合成的立體影像左右相差也小，觀看立體影像的景深也跟著變小而沒有多大立體效果。如圖4我們經(jīng)過反復論證最終確定消費型立體數(shù)碼相機設計左右兩個影像傳感器的中心距離為6cm即左右鏡頭之間的中心距離為6cm最佳。四、一個USB接口輸出左右兩個影像當USB接口 12通過一條USB線連接到電腦時，我們可以從電腦里方便地通過USB 接口 12，再通過USB處理器11分別從從數(shù)字影像處理器5控制的微型SD記憶卡9移動盤里和主數(shù)字影像處理器6控制的微型SD記憶卡10移動盤里獲取左右數(shù)字影像數(shù)據(jù)。五、主從數(shù)字影像處理器采用兩個廉價數(shù)字影像處理器來設計我們的立體數(shù)碼相機，數(shù)字影像處理器內置 8051微機兼容內核來配合數(shù)碼相機系統(tǒng)工作，其性能優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾點
1、低功耗，低成本；2、可直接輸出NTSC/PAL格式圖像；3、具有VGA M-JPEG視頻編碼器，視頻達到30fps，包括音頻在內；4、具有高速的、高解像度JPEG圖像編碼；5、支持 USB2.0;6、支持SD記憶卡等。
權利要求
1.一種立體數(shù)碼相機，包括有機身、主從數(shù)字影像處理器、左右影像傳感器、左右鏡頭、 USB接口、存儲卡，其特征在于采用主從數(shù)字影像處理器控制左右影像傳感器來模擬人的雙眼同步瞬時獲取左右影像，同時保證菜單功能在主從數(shù)字影像處理器系統(tǒng)中的同步，控制過程如下當本機一路通過右鏡頭( 接收到右邊的影像，由右影像傳感器(4)獲得，然后將右數(shù)字影像數(shù)據(jù)傳給主數(shù)字影像處理器(6)進行處理，再經(jīng)緩存存取器(8)緩存后存儲到微型 SD記憶卡(10)；另一路通過左鏡頭(1)接收到右邊的影像，由左影像傳感器C3)獲得，然后將左數(shù)字影像數(shù)據(jù)傳給從數(shù)字影像處理器( 進行處理，再經(jīng)緩存存取器(7)緩存后存儲到微型SD記憶卡(9)；再由從數(shù)字影像處理器(5)和主數(shù)字影像處理器(6)分別從微型SD記憶卡(9) 和微型SD記憶卡(10)獲取左右數(shù)字影像數(shù)據(jù)，經(jīng)USB處理器(11)再經(jīng)USB接口(12)輸出到電腦將左右數(shù)字影像進行立體影像合成。
2.根據(jù)權利要求1所述的立體數(shù)碼相機，其特征在于所述的左右兩個影像傳感器的中心距離即左右鏡頭之間的中心距離為4 8cm。
3.根據(jù)權利要求1，2所述的立體數(shù)碼相機，其特征在于所述的左右兩個影像傳感器的中心距離即左右鏡頭之間的中心距離最佳為6cm。
4.根據(jù)權利要求1所述的立體數(shù)碼相機，其特征在于所述的USB接口，是通過USB處理器把主從數(shù)字影像處理器的移動盤整合到一個USB的接口輸出。
5.一種立體數(shù)碼相機的同步拍攝方法，其特征在于利用主從數(shù)字影像處理器之間及其與左右影像傳感器之間的同步通訊技術來保證同時獲取左右影像，所述的同步通訊技術是在現(xiàn)有的普通平面數(shù)碼相機設計方案的基礎上，在主從數(shù)字影像處理器之間增加了 A、B、RT同步控制線路，在左右影像傳感器之間增加了 lt、CLK同步控制線路，使用自行設計的同步軟件程序來實現(xiàn)主從數(shù)字影像處理器之間及其與左右影像傳感器之間的同步控制，同步控制線路的具體操作步驟是步驟1 當按下快門鍵時，主數(shù)字影像處理器(6)會使用URAT通訊技術經(jīng)TX發(fā)送拍照指令到從數(shù)字影像處理器( ，同時也會通過A告訴從數(shù)字影像處理器( 準備接收這個指令，從數(shù)字影像處理器( 接收到這個指令后再經(jīng)B告訴主數(shù)字影像處理器(6) —起開始同步拍攝；步驟2 在拍攝過程中左右影像傳感器的許多寄存器還要有相同的設置，如曝光時間， 增益值，白平衡等，不然左右影像就會不同時，不同色等；步驟3 主數(shù)字影像處理器(6)通過1 將對左右影像傳感器的寄存器進行相同的設置，同時通過CLK給左右影像傳感器相同的同步時鐘頻率來保證同時開始曝光拍攝，這樣便可以通過立體數(shù)碼相機同步獲取雙眼所看到的左右兩幅影像；步驟4 在進行菜單功能設置時，為了保證主從數(shù)字影像處理器在同一模式，我們在主從數(shù)字影像處理器之間增加同步線路利同步軟件控制，同步線路的具體工作步驟是當通過按鍵(16)轉換菜單功能時，主數(shù)字影像處理器 (6)會使用URAT通訊技術經(jīng)TX發(fā)送相應的菜單功能信息到從數(shù)字影像處理器(5)，同時也會通過A告訴從數(shù)字影像處理器( 準備接收這個信息，從數(shù)字影像處理器( 接收到這個信息后再經(jīng)B告訴主數(shù)字影像處理器(6) —起同步進入相應的菜單功能； 同步軟件程序工作步驟是步驟A 啟動立體數(shù)碼相機工作之后，主數(shù)字影像處理器接收用戶操作的按鍵信息 (SOl)步發(fā)送任務處理命令給從數(shù)字影像處理器，從數(shù)字影像處理器執(zhí)行(S07)步等待主數(shù)字影像處理器的任務命令；步驟B 主數(shù)字影像處理器發(fā)送任務成功后程序繼續(xù)運行接著(S(^)步把標志1設置為高電平并發(fā)送標志1狀態(tài)給從數(shù)字影像處理器，緊接著主數(shù)字影像處理器執(zhí)行(S03)步處于等待標志2是否為高電平；步驟C 當從數(shù)字影像處理器執(zhí)行(S08)步接收到標志1為高電平后程序繼續(xù)運行， (S09)步把標志2設置高電平并發(fā)送標志2給主數(shù)字影像處理器；步驟D 當處于等待的主數(shù)字影像處理器(SO； )步檢測到標志2為高電平后，主數(shù)字影像處理器(S04)步和從數(shù)字影像處理器(SlO)步同時開始任務處理程序；步驟E 主數(shù)字影像處理器處理任務結束后(S(^)步把標志1設置為低電平并發(fā)送標志1值給從數(shù)字影像處理器，然后(S06)步處于等待標志2是否為低電平；步驟F 從數(shù)字影像處理器處理任務結束后，(Sll)步檢測標志1是否為低電平，當從數(shù)字影像處理器(Sll)步檢測到標志1為低電平后，(S12)步把標志2設置為低電平，同時發(fā)送標志2狀態(tài)給主數(shù)字影像處理器；步驟G 當處于等待的主數(shù)字影像處理器(S06)步檢測到標志2為低電平時，主數(shù)字影像處理器和從數(shù)字影像處理器便同時返回到最開始處。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于大眾消費型立體數(shù)碼相機及同步拍攝方法，使用雙數(shù)字影像處理器控制雙影像傳感器來模擬人的雙眼同步瞬時獲取左右影像，在國內都無單個立體數(shù)字影像處理器可供應的情況下，我們使用兩個廉價的數(shù)字影像處理器使相機成本大大降低，在兩個數(shù)字影像處理器和左右影像傳感器之間增加同步通訊線路和同步軟件程序控制來保證同步瞬時獲取左右影像和兩個數(shù)字影像處理器之間的菜單功能同步，雙鏡頭設計模擬人的雙眼，方便的一個USB端口連接主從移動盤來輸出左右影像數(shù)據(jù)，能滿足大眾消費者記錄立體影像的愿望。
文檔編號G03B35/08GK102316253SQ20101022429
公開日2012年1月11日 申請日期2010年7月5日 優(yōu)先權日2010年7月5日
發(fā)明者張永偉, 王偉才 申請人:東莞德英電子通訊設備有限公司