專利名稱：3d成像模組及3d成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成像模塊，尤其涉及一種具有自動(dòng)對(duì)焦功能的3D成像模組及3D成像方法。
背景技術(shù)：
隨著科技的進(jìn)步,3D(three-dimensional)成像模組已經(jīng)越來(lái)越多的應(yīng)用于許多領(lǐng)域，而為達(dá)成較好的成像效果，3D成像模組還要求能夠具備自動(dòng)對(duì)焦功能。成像模塊的自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)分為機(jī)械式自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)以及數(shù)字式自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)。機(jī)械式自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)采用機(jī)械結(jié)構(gòu)移動(dòng)鏡頭內(nèi)鏡片進(jìn)行對(duì)焦。由于機(jī)械式對(duì)焦技術(shù)要采用復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致自動(dòng)對(duì)焦鏡頭成本上升且體積較大。數(shù)字式自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)藉由軟件仿真、計(jì)算將影像傳感器所感應(yīng)到的圖像進(jìn)行處理，使得因影像傳感器像素點(diǎn)上因失焦而模糊的圖像變的清晰。例如，擴(kuò)展景深(ExtendDepth of Field:EDoF)技術(shù)，其利用光的三原色(紅色、綠色、藍(lán)色)在不同距離時(shí)各自有最佳的MTF曲線，物體在不同距離時(shí)，可以當(dāng)下距離的最佳原色利用算法數(shù)字仿真出其它兩原色，以達(dá)到全幅的清晰影像數(shù)。然，數(shù)字式對(duì)焦對(duì)焦的缺陷在于對(duì)于近距成像能力不足，一般來(lái)說(shuō)，如果物距在40cm以內(nèi)，則數(shù)字自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)的對(duì)焦效果往往不能令人滿意。另外，如果拍攝過(guò)程中存在抖動(dòng)，則會(huì)導(dǎo)致所述EDoF技術(shù)無(wú)法完全發(fā)揮作用，造成該成像模塊的成像效果下降。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種避免上述問(wèn)題的3D成像模組及3D成像方法。一種3D成像模組，其包括一個(gè)第一成像單元以及一個(gè)第二成像單元、一個(gè)與所述第一成像單元以及所述第二成像單元相連接的存儲(chǔ)器、一個(gè)與所述存儲(chǔ)器相連接的色彩分離單元、一個(gè)與所述色彩分離單元相連接的處理器、一個(gè)與所述處理器相連接的圖像處理單元、一個(gè)對(duì)焦驅(qū)動(dòng)單元、兩個(gè)分別對(duì)應(yīng)于所述第一成像單元以及所述第二成像單元的光學(xué)圖像穩(wěn)定單元以及一個(gè)圖像合成單元。所述第一成像單元以及所述第二成像用于同時(shí)以不同角度捕捉同一場(chǎng)景的圖像。所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)所述第一成像單元以及所述第二成像單元所捕捉的圖像。所述色彩分離單元用于將所述第一成像單元以及所述第二成像單元所捕捉到的圖像分別用紅、綠、藍(lán)三原色表示。所述處理器用于對(duì)分別對(duì)所述第一成像模塊以及所述第二成像模塊所捕捉到的圖像進(jìn)行MTF運(yùn)算，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果確定當(dāng)前拍攝模式，并根據(jù)所確定的當(dāng)前拍攝模式選擇控制所述圖像處理單元或者所述對(duì)焦驅(qū)動(dòng)單元。所述圖像處理單元用于通過(guò)圖像處理方式對(duì)所述第一成像單元以及所述第二成像單元所捕捉到的圖像進(jìn)行失焦模糊修正。所述對(duì)焦驅(qū)動(dòng)單元用于對(duì)所述第一成像單元以及所述第二成像單元進(jìn)行對(duì)焦。所述光學(xué)圖像穩(wěn)定單元用于檢測(cè)拍攝前所述第一成像單元以及所述第二成像單元的抖動(dòng)，并依據(jù)所檢測(cè)到的抖動(dòng)，對(duì)所述第一成像單元以及所述第二成像單元進(jìn)行抖動(dòng)補(bǔ)償。所述圖像合成單元用于將所述第一成像單元以及所述第二成像單元所捕捉的經(jīng)所述圖像處理或者對(duì)焦后的圖像進(jìn)行合成，得到3D圖像。一種3D成像方法，其包括如下步驟:以兩個(gè)成像單元同時(shí)分別以不同角度對(duì)同一場(chǎng)景進(jìn)行拍攝；對(duì)所述兩個(gè)成像單元進(jìn)行拍攝前的抖動(dòng)偵測(cè)，確定是否存在抖動(dòng)；如果存在抖動(dòng),則確定抖動(dòng)量,依據(jù)所述抖動(dòng)量進(jìn)行抖動(dòng)補(bǔ)償；將所述兩個(gè)成像單元的影像傳感器所感測(cè)到的圖像分別進(jìn)行色彩分離；對(duì)所述兩個(gè)成像單元的影像傳感器每一像素單元所感測(cè)到的圖像區(qū)域進(jìn)行MTF運(yùn)算，得到每一像素單元所感測(cè)到的圖像區(qū)域?qū)?yīng)的MTF值；依據(jù)所述每一像素單元所感測(cè)到的圖像的MTF值確定所述每一像素單元所感測(cè)到的圖像的物距；依據(jù)所述每一像素單元所感測(cè)到的圖像的物距，確定當(dāng)前拍攝模式；如果當(dāng)前拍攝模式為近焦模式，則進(jìn)行下列步驟:依據(jù)所述每一像素單元所感測(cè)到的圖像的物距，分別確定所述兩個(gè)成像模塊的取像鏡頭最佳對(duì)焦位置；依據(jù)所述最佳對(duì)焦位置分別確定所述兩個(gè)成像模塊的取像鏡頭的對(duì)焦驅(qū)動(dòng)量；依據(jù)所述對(duì)焦驅(qū)動(dòng)量分別驅(qū)動(dòng)所述兩個(gè)成像模塊的取像鏡頭至最佳對(duì)焦位置；對(duì)所述兩個(gè)成像單元所捕捉的經(jīng)對(duì)焦后的圖像進(jìn)行合成，得到3D圖像；如果當(dāng)前拍攝模式為遠(yuǎn)焦模式，則進(jìn)行下列步驟:依據(jù)所述每一像素單元所感測(cè)到的圖像區(qū)域?qū)?yīng)的MTF值，確定對(duì)應(yīng)像素單元所感測(cè)到的圖像的模糊量；依據(jù)所述每一像素單元所感測(cè)到的圖像的模糊量，確定對(duì)應(yīng)像素單元所感測(cè)到的圖像的模糊修正量；依據(jù)所述模糊修正量，對(duì)每一像素單元所感測(cè)到的圖像進(jìn)行模糊修正；對(duì)所述兩個(gè)成像單元所捕捉的經(jīng)模糊修正后的圖像進(jìn)行合成，得到3D圖像。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，所述3D成像模組以及以及3D成像方法利用軟件計(jì)算仿真的方式確定被攝物體的物距，并根據(jù)物距的情形確定當(dāng)前拍攝模式，依據(jù)拍攝模式選擇軟件計(jì)算方式或者驅(qū)動(dòng)取像鏡頭的方式進(jìn)行對(duì)焦，可以達(dá)成無(wú)論近焦還是遠(yuǎn)焦拍攝模式下，都能夠得到對(duì)焦清晰的圖像，將兩個(gè)成像單元同時(shí)拍攝的關(guān)于同一場(chǎng)景的圖像進(jìn)行合成，因此可以得到更為清晰的3D圖像。另外，藉由OIS單元在拍攝前進(jìn)行抖動(dòng)檢測(cè)以及抖動(dòng)補(bǔ)償，可以防止在對(duì)焦過(guò)程中因抖動(dòng)造成的圖像模糊影響模糊修正量的計(jì)算精度，因此可以改善成像的效果。


圖1是本發(fā)明實(shí)施方式的3D成像模組的示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施方式的3D成像模組的第一成像模塊的結(jié)構(gòu)分解圖。圖3是圖2的第一成像模塊的OIS單元的結(jié)構(gòu)分解圖。圖4是圖3的OIS單元的另一角度視圖。圖5A及圖5B是本發(fā)明實(shí)施方式的3D成像方法的流程圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明
權(quán)利要求
1.一種3D成像模組，其包括一個(gè)第一成像單元以及一個(gè)第二成像單元、一個(gè)與所述第一成像單元以及所述第二成像單元相連接的存儲(chǔ)器、一個(gè)與所述存儲(chǔ)器相連接的色彩分離單元、一個(gè)與所述色彩分離單元相連接的處理器、一個(gè)與所述處理器相連接的圖像處理單元、一個(gè)對(duì)焦驅(qū)動(dòng)單元、兩個(gè)分別對(duì)應(yīng)于所述第一成像單元以及所述第二成像單元的光學(xué)圖像穩(wěn)定單元以及一個(gè)圖像合成單元；所述第一成像單元以及所述第二成像用于同時(shí)以不同角度捕捉同一場(chǎng)景的圖像；所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)所述第一成像單元以及所述第二成像單元所捕捉的圖像；所述色彩分離單元用于將所述第一成像單元以及所述第二成像單元所捕捉到的圖像分別用紅、綠、藍(lán)三原色表示；所述處理器用于對(duì)分別對(duì)所述第一成像模塊以及所述第二成像模塊所捕捉到的圖像進(jìn)行MTF運(yùn)算，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果確定當(dāng)前拍攝模式，并根據(jù)所確定的當(dāng)前拍攝模式選擇控制所述圖像處理單元或者所述對(duì)焦驅(qū)動(dòng)單元；所述圖像處理單元用于通過(guò)圖像處理方式對(duì)所述第一成像單元以及所述第二成像單元所捕捉到的圖像進(jìn)行失焦模糊修正；所述對(duì)焦驅(qū)動(dòng)單元用于對(duì)所述第一成像單元以及所述第二成像單元進(jìn)行對(duì)焦；所述光學(xué)圖像穩(wěn)定單元用于檢測(cè)拍攝前所述第一成像單元以及所述第二成像單元的抖動(dòng)，并依據(jù)所檢測(cè)到的抖動(dòng)，對(duì)所述第一成像單元以及所述第二成像單元進(jìn)行抖動(dòng)補(bǔ)償；所述圖像合成單元用于將所述第一成像單元以及所述第二成像單元所捕捉的經(jīng)所述圖像處理或者對(duì)焦后的圖像進(jìn)行合成，得到3D圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的3D成像模組，其特征在于:所述第一成像單元包括一個(gè)第一取像鏡頭以及一個(gè)與所述第一取像鏡頭的光軸對(duì)準(zhǔn)的第一影像傳感器，所述第二成像單元包括一個(gè)第二取像鏡頭以及一個(gè)與所述第二取像鏡頭的光軸對(duì)準(zhǔn)的第二影像傳感器，所述第一取像鏡頭以及所述第二取像鏡頭中的每一個(gè)均包括至少一具有正光角度的非球面鏡片。
3.如權(quán)利要求2所述的3D成像模組，其特征在于:所述每一個(gè)光學(xué)圖像穩(wěn)定單元包括一個(gè)可動(dòng)支撐部，一個(gè)抖動(dòng)檢測(cè)部，一個(gè)抖動(dòng)補(bǔ)償計(jì)算部以及一個(gè)抖動(dòng)補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)部，所述可動(dòng)支撐部可移動(dòng)地支撐所述鏡片，所述抖動(dòng)檢測(cè)部用于檢測(cè)所述鏡片因抖動(dòng)而產(chǎn)生的偏移，所述抖動(dòng)補(bǔ)償計(jì)算部用于依據(jù)所述抖動(dòng)檢測(cè)部的檢測(cè)結(jié)果計(jì)算所述鏡片的抖動(dòng)量以及抖動(dòng)補(bǔ)償量，所述抖動(dòng)補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)部用于根據(jù)所述抖動(dòng)補(bǔ)償量驅(qū)動(dòng)所述鏡片進(jìn)行抖動(dòng)補(bǔ)償。
4.如權(quán)利要求2所述的3D成像模組，其特征在于:所述處理器包括一個(gè)MTF運(yùn)算模塊、一個(gè)物距運(yùn)算模塊、一個(gè)物距判斷模塊、一個(gè)模糊量運(yùn)算模塊、一個(gè)模糊修正量運(yùn)算模塊、一個(gè)對(duì)焦位置運(yùn)算模塊以及一個(gè)一個(gè)驅(qū)動(dòng)量運(yùn)算模塊；所述MTF運(yùn)算模塊用于對(duì)所述第一影像傳感器以及所述第二影像傳感器上每一像素單元所感測(cè)到的圖像區(qū)域進(jìn)行MTF運(yùn)算，得到對(duì)應(yīng)區(qū)域的MTF值；所述物距運(yùn)算模塊用于依據(jù)所述MTF運(yùn)算模塊的運(yùn)算結(jié)果，確定每一像素單元所感測(cè)到的圖像的物距；所述物距判斷模塊用于依據(jù)所述物距運(yùn)算模塊的運(yùn)算結(jié)果，確定當(dāng)前的拍攝模式；所述模糊量運(yùn)算模塊用于依據(jù)所述MTF運(yùn)算模塊的運(yùn)算結(jié)果，確定該每一像素單元運(yùn)算所得到的MTF值與對(duì)應(yīng)物距內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)MTF值的差異，并根據(jù)該差異確定每一像素單元所感測(cè)到的圖像的模糊量；所述模糊修正量運(yùn)算模塊用于根據(jù)所述模糊量運(yùn)算模塊所得到的模糊量，確定對(duì)每一像素單元所感應(yīng)到的圖像進(jìn)行模糊修正的修正量；所述對(duì)焦位置運(yùn)算模塊用于根據(jù)所述物距運(yùn)算模塊的運(yùn)算結(jié)果，分別確定所述第一取像鏡頭以及所述第二取像鏡頭的最佳對(duì)焦位置；所述驅(qū)動(dòng)量運(yùn)算模塊用于根據(jù)所述物距運(yùn)算模塊所得到的所述第一取像鏡頭以及所述第二取像鏡頭的最佳對(duì)焦位置，確定所述第一取像鏡頭以及所述第二取像鏡頭的對(duì)焦驅(qū)動(dòng)量。
5.如權(quán)利要求4所述的3D成像模組，其特征在于:所述MTF運(yùn)算模塊對(duì)每一像素單元對(duì)應(yīng)的三原色圖像分別進(jìn)行MTF值運(yùn)算。
6.如權(quán)利要求4所述的3D成像模組，其特征在于:所述物距判斷模塊將所述物距運(yùn)算模塊的運(yùn)算結(jié)果作綜合運(yùn)算，并將該綜合運(yùn)算的結(jié)果與一預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果確定當(dāng)前拍攝模式。
7.如權(quán)利要求6所述的3D成像模組，其特征在于:所述綜合運(yùn)算為對(duì)所述物距運(yùn)算模塊所得到的每一像素單元所感測(cè)到圖像的物距進(jìn)行采樣，并根據(jù)采樣的數(shù)據(jù)運(yùn)算得到用于表征當(dāng)前拍攝主要目標(biāo)物的距離的物距表征量。
8.如權(quán)利要求7所述的3D成像模組，其特征在于:所述預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)值為40cm，如果所述物距表征量大于40cm，則所述物距判斷模塊判斷當(dāng)前拍攝模式為遠(yuǎn)焦模式，如果所述物距表征量小于或者等于40cm，則所述物距判斷模塊判斷當(dāng)前拍攝模式為近焦模式。
9.如權(quán)利要求8所述的3D成像模組，其特征在于:當(dāng)前拍攝模式為遠(yuǎn)焦模式時(shí)，所述模糊量運(yùn)算模塊功能開(kāi)啟，當(dāng)前拍攝模式為近焦模式時(shí)，所述對(duì)焦位置運(yùn)算模塊功能開(kāi)啟。
10.一種3D成像方法，其包括如下步驟: 以兩個(gè)成像單元同時(shí)分別以不同角度對(duì)同一場(chǎng)景進(jìn)行拍攝； 對(duì)所述兩個(gè)成像單元進(jìn)行拍攝前的抖動(dòng)偵測(cè)，確定是否存在抖動(dòng)； 如果存在抖動(dòng)，則確定抖動(dòng)量，依據(jù)所述抖動(dòng)量進(jìn)行抖動(dòng)補(bǔ)償； 將所述兩個(gè)成像單元的影像傳感器所感測(cè)到的圖像分別進(jìn)行色彩分離； 對(duì)所述兩個(gè)成像單元的影像傳感器每一像素單元所感測(cè)到的圖像區(qū)域進(jìn)行MTF運(yùn)算，得到每一像素單元所感測(cè)到的圖像區(qū)域?qū)?yīng)的MTF值； 依據(jù)所述每一像素單 元所感測(cè)到的圖像的MTF值確定所述每一像素單元所感測(cè)到的圖像的物距； 依據(jù)所述每一像素單元所感測(cè)到的圖像的物距，確定當(dāng)前拍攝模式； 如果當(dāng)前拍攝模式為近焦模式，則進(jìn)行下列步驟: 依據(jù)所述每一像素單元所感測(cè)到的圖像的物距，分別確定所述兩個(gè)成像模塊的取像鏡頭最佳對(duì)焦位置； 依據(jù)所述最佳對(duì)焦位置分別確定所述兩個(gè)成像模塊的取像鏡頭的對(duì)焦驅(qū)動(dòng)量； 依據(jù)所述對(duì)焦驅(qū)動(dòng)量分別驅(qū)動(dòng)所述兩個(gè)成像模塊的取像鏡頭至最佳對(duì)焦位置； 對(duì)所述兩個(gè)成像單元所捕捉的經(jīng)對(duì)焦后的圖像進(jìn)行合成，得到3D圖像； 如果當(dāng)前拍攝模式為遠(yuǎn)焦模式，則進(jìn)行下列步驟: 依據(jù)所述每一像素單元所感測(cè)到的圖像區(qū)域?qū)?yīng)的MTF值，確定對(duì)應(yīng)像素單元所感測(cè)到的圖像的模糊量； 依據(jù)所述每一像素單元所感測(cè)到的圖像的模糊量，確定對(duì)應(yīng)像素單元所感測(cè)到的圖像的模糊修正量； 依據(jù)所述模糊修正量，對(duì)每一像素單元所感測(cè)到的圖像進(jìn)行模糊修正； 對(duì)所述兩個(gè)成像單元所捕捉的經(jīng)模糊修正后的圖像進(jìn)行合成，得到3D圖像。
全文摘要
一種3D成像模組，其包括第一成像單元、第二成像單元、存儲(chǔ)器、色彩分離單元、處理器、圖像處理單元、對(duì)焦驅(qū)動(dòng)單元、光學(xué)圖像穩(wěn)定單元以及圖像合成單元。該第一、第二成像單元用于同時(shí)以不同角度捕捉同一場(chǎng)景的圖像。該色彩分離單元用于將該第一成像單元以及該第二成像單元所捕捉到的圖像分別用紅、綠、藍(lán)三原色表示。該處理器用于確定當(dāng)前拍攝模式。該光學(xué)圖像穩(wěn)定單元用于校正拍攝前的抖動(dòng)。該圖像處理單元用于以軟件計(jì)算仿真的方式進(jìn)行失焦模糊修正。該對(duì)焦驅(qū)動(dòng)單元對(duì)該第一成像單元以及第二成像單元進(jìn)行對(duì)焦。本發(fā)明還涉及一種3D成像方法。
文檔編號(hào)G03B13/36GK103188424SQ20111044472
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者吳定遠(yuǎn), 郭章緯 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司