專利名稱：用于確定光軸移動的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于確定光軸移動的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
在產(chǎn)生立體圖像時，有必要由具有兩個鏡頭的攝像機配置來拍攝場景。理想的是， 這些攝像機鏡頭除了適合于所拍攝的立體圖像的水平差異之外都相同。此外，因為在排電影過程中使用攝像機，所以攝像機以及它們各自的鏡頭的行為具有相同的方式是很重要的。由本發(fā)明的實施例解決的一個問題是在變焦(zooming)期間各個鏡頭的光軸的變化。這在拍攝立體圖像期間是個問題，因為光軸的改變量對于每個鏡頭而言不同。因此， 隨著立體攝像機配置放大或縮小，相對差異改變。這對于觀察者引起不舒適的感覺。本發(fā)明的一個目的是解決以上問題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種確定攝像機的光軸的位置移動的方法，該攝像機具有光學變焦鏡頭，該方法包括以下步驟在預(yù)定的光學變焦水平下獲得測試圖像； 對測試圖像的至少一部分應(yīng)用數(shù)字變焦；在經(jīng)數(shù)字變焦的測試圖像中選擇多個測試點；將光學變焦水平改變預(yù)定量并且改變數(shù)字變焦的水平；獲得在不同的變焦水平下的測試圖像；分析在不同的光學變焦水平下的、經(jīng)數(shù)字變焦的測試圖像；搜索在不同的變焦水平下的、經(jīng)數(shù)字變焦的測試圖像的至少一部分來尋找多個測試點中的兩者；將經(jīng)數(shù)字變焦的圖像中的測試點的位置轉(zhuǎn)換為經(jīng)光學變焦的圖像內(nèi)的相應(yīng)位置；基于經(jīng)光學變焦的圖像內(nèi)的相應(yīng)測試點之間的位置差異來確定光軸的移動量。這使得能夠?qū)廨S移動的量進行定量并將其提供給鏡頭的用戶。光學變焦的初始預(yù)定水平可以是最大變焦。該方法還可以包括將模糊成分應(yīng)用到在最大光學變焦水平下的經(jīng)數(shù)字變焦的圖像，模糊的量基于在最大光學變焦水平下應(yīng)用的光學變焦的量。在獲得測試圖像之前，變焦讀數(shù)可以改變最大范圍的1/64。該方法還可以包括在兩個不同的經(jīng)光學變焦的圖像內(nèi)在相應(yīng)測試點的位置之間限定線，并且基于線的相應(yīng)交叉點之間的位置差異來確定光軸的移動量。該方法還包括將加權(quán)應(yīng)用到交叉點，其中按照交叉線之間的角度來確定加權(quán)。根據(jù)另一個方面，提供了一種對攝像機進行校準以對光軸的移動進行校正的方法，該方法包括以下步驟根據(jù)上述任何一者來確定光軸移動，并將校正因子應(yīng)用到由攝像機拍攝的圖像的位置，校正因子是按照光軸的預(yù)定移動來確定的。根據(jù)另一個方面，提供了一種含有計算機可讀指令的計算機程序，這些指令在被載入到計算機上時將計算機構(gòu)造為執(zhí)行根據(jù)上文中任何一者的方法。
根據(jù)另一個方面，提供了一種用于確定攝像機的光軸的位置移動的設(shè)備，該攝像機具有光學變焦鏡頭，該設(shè)備包括圖像獲得裝置，其能被操作以在預(yù)定的光學變焦水平下獲得測試圖像，其中光學變焦可以改變預(yù)定量；數(shù)字變焦裝置，其能被操作以對測試圖像的至少一部分應(yīng)用數(shù)字變焦；選擇器，其能被操作以在經(jīng)數(shù)字變焦的測試圖像中選擇多個測試點；圖像獲得裝置，其能被操作以獲得在改變了預(yù)定量的不同的變焦水平下的測試圖像； 分析器，其能被操作以分析在不同的光學變焦水平下的、經(jīng)數(shù)字變焦的測試圖像；搜索裝置，其能搜索在不同的變焦水平下的、經(jīng)數(shù)字變焦的測試圖像的至少一部分來尋找多個測試點中的兩者；轉(zhuǎn)換器，其能被操作以將經(jīng)數(shù)字變焦的圖像中的測試點的位置轉(zhuǎn)換為經(jīng)光學變焦的圖像內(nèi)的相應(yīng)位置；確定器，其基于經(jīng)光學變焦的圖像內(nèi)的相應(yīng)測試點之間的位置差異來確定光軸的移動量。光學變焦的初始預(yù)定水平可以是最大變焦。該設(shè)備還可以包括模糊裝置，其被操作以將模糊成分應(yīng)用到在最大光學變焦水平下的經(jīng)數(shù)字變焦的圖像，模糊的量基于在最大光學變焦水平下應(yīng)用的光學變焦的量。在獲得測試圖像之前，變焦讀數(shù)可以改變最大范圍的1/64。該設(shè)備還可以包括線限定器，其能被操作以在兩個不同的經(jīng)光學變焦的圖像內(nèi)在相應(yīng)測試點的位置之間限定線，并且基于線的相應(yīng)交叉點之間的位置差異來確定光軸的移動量。加權(quán)可以被應(yīng)用到交叉點，其中按照交叉線之間的角度來確定加權(quán)。根據(jù)另一方面，提供了一種對攝像機進行校準以校正光軸的移動的設(shè)備，該設(shè)備包括根據(jù)上述任何一者的設(shè)備以及應(yīng)用裝置，該應(yīng)用裝置可被操作以將校正因子應(yīng)用到由攝像機拍攝的圖像的位置，校正因子是按照光軸的預(yù)定移動來確定的。


通過結(jié)合附圖閱讀示例性實施例的以下具體描述，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點將會變得清楚，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的攝像機測試配置；圖2是圖1的更具體的圖；并且圖3示出了解釋圖1和圖2的校準設(shè)備的操作的流程圖。
具體實施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的攝像機測試配置100。攝像機測試配置100包括配置在用于拍攝立體圖像的攝像機平臺(未示出)上的左攝像機Iio和右攝像機115。左攝像機110和右攝像機115聚焦到測試圖像105上。將會使用攝像機測試配置100來對左攝像機110和右攝像機115進行校準。校準設(shè)備125連接到左攝像機110和右攝像機115 的每一者上。之后將會更加詳細地解釋校準設(shè)備125。顯示圖形用戶界面(未示出)的用戶終端120也連接到校準設(shè)備125。用戶終端120允許用戶控制校準設(shè)備125。圖2示出了圖1的更具體的圖。在圖2中，將不會更加詳細地描述表示相似特征的相似附圖標記。如通過圖2明顯地，用戶可以使用鼠標120A和鍵盤(未示出)與用戶終端120交互以及因此與校準設(shè)備125交互。
校準設(shè)備125含有連接到左攝像機110和右攝像機115的攝像機適配器205。攝像機適配器205可以被操作以從左攝像機110和右攝像機115接收數(shù)據(jù)以及向其提供數(shù)據(jù)。校準處理器210連接到攝像機適配器205。此外，用戶終端適配器215連接到用戶終端 120，并且可被操作以從用戶終端120接收數(shù)據(jù)或者向其提供數(shù)據(jù)。校準處理器210也連接到用戶終端適配器215。用戶終端120以及左攝像機110和右攝像機115都使用線纜連接到校準設(shè)備125。在線纜上發(fā)送的HD-DSI數(shù)據(jù)含有視頻和鏡頭元數(shù)據(jù)(焦距和16位變焦位置)。由變焦控制器控制變焦。然而，本發(fā)明不局限于此，并且可以使用無線連接或通過網(wǎng)絡(luò)來連接這些裝置中的任何一些。如果在實況比賽(諸如足球比賽)之前設(shè)置攝像機來在比賽場地工作，這可能是特別有用的。雖然沒有具體地示出，可以設(shè)想存儲介質(zhì)可以被安裝到校準設(shè)備125。存儲介質(zhì)可以在校準設(shè)備125內(nèi)部或者可以遠離校準設(shè)備(例如通過網(wǎng)絡(luò)定位)?？梢栽O(shè)想存儲介質(zhì)被構(gòu)造為在其中或其上存儲計算機程序。計算機程序含有計算機可讀指令，該計算機可讀指令在運作時控制校準設(shè)備125。具體地，計算機程序控制校準處理器210。存儲介質(zhì)可以是光學讀取介質(zhì)或磁性介質(zhì)，或者實際是固態(tài)介質(zhì)。圖2的布置示出了聚焦在測試圖像105上的左攝像機110和右攝像機115。測試圖像可以是任何靜態(tài)圖像。在本發(fā)明的實施例中，可以在將一組新的鏡頭放置在左攝像機 110和右攝像機115上之后進行校準，但是本發(fā)明不局限于此。也可以在任何時刻以及任何位置執(zhí)行校準。例如，校準可以在“開始(on set)”時進行，或者換言之在攝像機進行工作之前進行?，F(xiàn)在將會參照圖3描述兩個攝像機之一的校準。另一個攝像機將會以相同方式并且同時被校準，然而，為了清楚，僅描述了一個攝像機的校準。參照圖3，示出了解釋校準設(shè)備的操作的流程圖300。在校準之前，攝像機被裝配并且聚焦到測試圖像105上。在步驟S305中，開始校準處理。在通過校準設(shè)備125進行任何測量之前，將攝像機的光學變焦設(shè)置為最大。這可以通過觸摸攝像機來手動地完成或者可以通過用戶終端120完成。這是步驟S310。應(yīng)當注意任何的光學變焦水平可以是適當?shù)模⑶夜鈱W變焦不需要被設(shè)置到最大水平。在將光學變焦設(shè)置到最大值之后，獲得由攝像機產(chǎn)生的變焦讀數(shù)。攝像機產(chǎn)生兩個數(shù)字，即焦距(mm)和變焦位置，需要焦距來設(shè)置數(shù)字變焦以進行光學補償，該變焦位置在變焦的全部范圍上從0到Oxffff。該數(shù)據(jù)被饋送到校準設(shè)備125。由用戶將光學變焦圖像的區(qū)域加亮。該區(qū)域在校準處理期間將會受到數(shù)字變焦 (步驟S320)。換言之，如之后解釋的，隨著光學變焦的水平減小，應(yīng)用到所選擇的區(qū)域的數(shù)字變焦將會相應(yīng)地增加以抵消光學變焦的減小。因為數(shù)字變焦區(qū)域的分辨率將會隨著光學變焦減小而逐漸地減小，所以在這個階段將模糊應(yīng)用到數(shù)字變焦圖像。所應(yīng)用的模糊的量將會與隨著隨著光學變焦減小而產(chǎn)生的模糊的量相類似。這是因為在數(shù)字變焦圖像中跟蹤了多個點的位置。因此，通過在處理開始時應(yīng)用模糊，對于這些點的跟蹤變得更加容易。這是因為為了跟蹤所選擇的任何點在最小變焦時都可以看到，而不需要在最大變焦下的精細細節(jié)。在步驟S325應(yīng)用模糊。選擇了經(jīng)過模糊的數(shù)字變焦圖像中的預(yù)定數(shù)目的點(步驟S330)。在實施例中這是自動地完成的(例如，隨機選擇)，但是它們可以由用戶選擇。在一些實施例中，使用了16個點，但是本發(fā)明不限于此。用戶可以隨機選擇任何點，或者可以從數(shù)字變焦圖像中的具體區(qū)域選擇點?；蛘?，可以自動地選擇點。存儲了 16個點中每個點的位置。之后拍攝光學變焦圖像并且對其應(yīng)用數(shù)字變焦。減小所測試的攝像機應(yīng)用的光學變焦(步驟S335)。隨著光學變焦減小，由校正設(shè)備125監(jiān)視變焦讀數(shù)。首先，如上所述，隨著光學變焦減小，數(shù)字變焦相應(yīng)地增加。數(shù)字變焦被增加以補償光學變焦的減小。數(shù)字變焦的量不需要對應(yīng)于光學變焦的減小。此外，監(jiān)視變焦減小的量，使得可以在光學變焦讀數(shù)改變了 IOM的值時拍攝樣本幀。換言之，在光學變焦讀數(shù)改變了光學變焦讀數(shù)的范圍的1/64時將會對幀進行取樣。當然，可以使用變焦讀數(shù)的其他范圍或值。為了知道何時對幀進行取樣，校準設(shè)備125比較從在先樣本幀起的光學變焦變化量。在變化量大于閾值時，在步驟S345中相對于在先取樣的幀跟蹤數(shù)字變焦圖像中的點。 這里應(yīng)當注意，通過拍攝光學變焦圖像、將數(shù)字變焦應(yīng)用到攝像圖像并且之后分析數(shù)字變焦圖像來確定數(shù)字變焦圖像中的點。在確定數(shù)字變焦圖像之后，在數(shù)字變焦圖像中的16個點的每一者處，執(zhí)行塊匹配。塊匹配是已知的技術(shù)，用于確定新圖像的區(qū)域中的哪個像素對應(yīng)于老圖像中的相同像素。換言之，通過在老圖像中的16個點的位置附近的新圖像中執(zhí)行塊匹配，校準設(shè)備125 可以快速地確定新圖像中相同的16個點的位置。在步驟S350中執(zhí)行塊匹配。雖然塊匹配被解釋為在采樣部分期間執(zhí)行，本發(fā)明不限于此并且可以在已經(jīng)對全部圖像進行采樣之后執(zhí)行。該采樣繼續(xù)直到步驟S355，攝像機被認為是完全光學放大了。為了產(chǎn)生最精確的結(jié)果并且減小存儲的數(shù)據(jù)量，僅將全光學縮放的20%到80% 之間拍攝的樣本用來計算DC位置(偏移)。然而應(yīng)當注意，在實施例中，所有的樣本都被用來計算用于任何特定變焦的光軸。這是因為當應(yīng)用全變焦的80%或20%的變焦時，光軸可能顯著地離開范圍內(nèi)的DC位置。換言之，結(jié)果變得偏離。對于其余樣本，因為數(shù)字變焦和光學變焦的量都已知，所以可以將數(shù)字變焦圖像中的16個攝像點中每一者的位置轉(zhuǎn)換為光學變焦圖像中的像素位置。換言之，對于給定光學變焦水平來說，在步驟S360中，數(shù)字變焦圖像中的每個像素的位置可以被轉(zhuǎn)換為光學變焦圖像中的像素位置。對于每個經(jīng)轉(zhuǎn)換的位置，在當前幀中的點位置與另一幀中的相同點的位置之間劃線。在實施例中，另一個幀具有與當前幀的變焦值顯著不同的變焦值。這是步驟S365。之后確定每個線與每個其他線交叉的位置，并且在步驟S370中標記交叉的位置。之后在步驟 S375向每個交叉點進行加權(quán)，加權(quán)線性地取決于交叉點處的線之間的角度。1的最大加權(quán)將會被應(yīng)用到垂直的線并且0的加權(quán)將會被應(yīng)用到平行線。本發(fā)明沒有受到這樣限制，并且可以設(shè)想交叉點的角度與加權(quán)之間的任何其他關(guān)系。使用線的交叉點的原因是因為交叉點標記了在變焦之間不移動的點，并且因此標記了光軸。在計算了在全光學變焦的20%處以及全光學變焦的80%處的幀中的DC偏移之后，在步驟S380處，所有的其他幀相對于20%和80%光軸來計算它們的光軸位置。這是DC 偏移值。這對于每個采樣位置提供了用于變焦鏡頭的光軸的校正。之后可以通過對采樣值之間的結(jié)果進行插值，來對于變焦的任何值確定光軸校正(步驟S385)。之后校正在步驟S390結(jié)束?？梢酝ㄟ^在這些區(qū)域中獲得樣本幀，可以校正全變焦的20%以下以及全變焦的 80%以上。此外，代替在整個范圍上獲得64個樣本，可以獲得更多的樣本。例如，可以獲得兩倍于此的樣本。雖然已經(jīng)參照附圖描述了本發(fā)明的示例性實施例，但是應(yīng)當理解本發(fā)明不局限于這些精確的實施例，并且可以實現(xiàn)由本領(lǐng)域技術(shù)人員進行各種各種修改和調(diào)整，而不超出由權(quán)利要求所限定的范圍和精神。
權(quán)利要求
1.一種確定攝像機的光軸的位置移動的方法，所述攝像機具有光學變焦鏡頭，所述方法包括以下步驟在預(yù)定的光學變焦水平下獲得測試圖像； 對所述測試圖像的至少一部分應(yīng)用數(shù)字變焦； 在經(jīng)數(shù)字變焦的測試圖像中選擇多個測試點； 將光學變焦的水平改變預(yù)定量并且改變數(shù)字變焦的水平； 獲得在這個不同的變焦水平下的測試圖像；對在這個不同的光學變焦水平下的、經(jīng)數(shù)字變焦的測試圖像進行分析； 搜索在這個不同的變焦水平下的、經(jīng)數(shù)字變焦的測試圖像的至少一部分，來尋找所述多個測試點中的兩個測試點；將所述經(jīng)數(shù)字變焦的圖像中的測試點的位置轉(zhuǎn)換為經(jīng)光學變焦的圖像內(nèi)的相應(yīng)位置；以及基于所述經(jīng)光學變焦的圖像內(nèi)的相應(yīng)測試點之間的位置差異，來確定所述光軸的移動量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，最初的預(yù)定光學變焦水平是最大變焦。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，包括將模糊成分應(yīng)用到在最大光學變焦水平下的、經(jīng)數(shù)字變焦的圖像，模糊的量基于在最大光學變焦水平下應(yīng)用的光學變焦的量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在獲得所述測試圖像之前，變焦讀數(shù)改變了最大范圍的1/64。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括在兩個不同的經(jīng)光學變焦的圖像內(nèi)，在相應(yīng)測試點的位置之間限定線，并且基于所述線的相應(yīng)交叉點之間的位置差異來確定所述光軸的移動量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，包括對交叉點應(yīng)用加權(quán)，其中，按照交叉的這些線之間的角度來確定所述加權(quán)。
7.一種對攝像機進行校準以對光軸的移動進行校正的方法，包括以下步驟根據(jù)權(quán)利要求1來確定光軸移動，并將校正因子應(yīng)用到由所述攝像機拍攝的圖像的位置，所述校正因子是按照所述光軸的預(yù)定移動來確定的。
8.一種含有計算機可讀指令的計算機程序，所述計算機可讀指令在被載入到計算機上時將所述計算機構(gòu)造為執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法。
9.一種存儲介質(zhì)，其被構(gòu)造為將根據(jù)權(quán)利要求8所述的計算機程序存儲在其中或其上。
10.一種用于確定攝像機的光軸的位置移動的設(shè)備，所述攝像機具有光學變焦鏡頭，所述設(shè)備包括圖像獲得裝置，其能夠在預(yù)定的光學變焦水平下獲得測試圖像，其中，光學變焦能夠改變預(yù)定量；數(shù)字變焦裝置，其能夠?qū)λ鰷y試圖像的至少一部分應(yīng)用數(shù)字變焦； 選擇器，其能夠在經(jīng)數(shù)字變焦的測試圖像中選擇多個測試點； 圖像獲得裝置，其能夠獲得在改變了預(yù)定量的這個不同的變焦水平下的測試圖像； 分析器，其能夠分析在這個不同的光學變焦水平下的、經(jīng)數(shù)字變焦的測試圖像；搜索裝置，其能夠搜索在這個不同的變焦水平下的、經(jīng)數(shù)字變焦的測試圖像的至少一部分，來尋找所述多個測試點中的兩個測試點；轉(zhuǎn)換器，其能夠?qū)⑺鼋?jīng)數(shù)字變焦的圖像中的測試點的位置轉(zhuǎn)換為經(jīng)光學變焦的圖像內(nèi)的相應(yīng)位置；以及確定器，其能夠基于所述經(jīng)光學變焦的圖像內(nèi)的相應(yīng)測試點之間的位置差異，來確定所述光軸的移動量。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，最初的預(yù)定光學變焦水平是最大變焦。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，包括模糊裝置，該裝置被操作以將模糊成分應(yīng)用到在最大光學變焦水平下的、經(jīng)數(shù)字變焦的圖像，模糊的量基于在最大光學變焦水平下應(yīng)用的光學變焦的量。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，在獲得所述測試圖像之前，變焦讀數(shù)改變了最大范圍的1/64。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，包括線限定器，所述線限定器能夠在兩個不同的經(jīng)光學變焦的圖像內(nèi)在相應(yīng)測試點的位置之間限定線，并且基于所述線的相應(yīng)交叉點之間的位置差異來確定所述光軸的移動量。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，加權(quán)被應(yīng)用到交叉點，其中，按照交叉的這些線之間的角度來確定所述加權(quán)。
16.一種對攝像機進行校準以對光軸的移動進行校正的設(shè)備，所述設(shè)備包括根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備以及應(yīng)用裝置，所述應(yīng)用裝置能夠?qū)⑿Ｕ蜃討?yīng)用到由所述攝像機拍攝的圖像的位置，所述校正因子是按照所述光軸的預(yù)定移動來確定的。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于確定光軸移動的方法和設(shè)備，該攝像機具有光學變焦鏡頭，該方法包括以下步驟在預(yù)定的光學變焦水平下獲得測試圖像；對測試圖像的至少一部分應(yīng)用數(shù)字變焦；在經(jīng)數(shù)字變焦的測試圖像中選擇多個測試點；將光學變焦的水平改變預(yù)定量并且改變數(shù)字變焦的水平；獲得在不同的變焦水平下的測試圖像；分析在不同的光學變焦水平下的、經(jīng)數(shù)字變焦的測試圖像；搜索在不同的變焦水平下的、經(jīng)數(shù)字變焦的測試圖像的至少一部分來尋找多個測試點中的兩者；將經(jīng)數(shù)字變焦的圖像中的測試點的位置轉(zhuǎn)換為經(jīng)光學變焦的圖像內(nèi)的相應(yīng)位置；基于經(jīng)光學變焦的圖像內(nèi)的相應(yīng)測試點之間的位置差異來確定光軸的移動量。
文檔編號H04N5/232GK102387398SQ201110261649
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者薩拉·伊麗莎白·威特 申請人:索尼公司