專利名稱：一種3d相機及獲得立體像的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種3D相機及成像方法。
背景技術：
目前在3D相機的主要采用的成像方法是使用兩個鏡頭同時拍攝圖像，模仿人的左右眼功能生成立體像。然而，這種成像方法對兩個鏡頭同時開閉的要求十分嚴格，微小的時間差便會造成成像的偏離于模糊。目前3D相機多處在試產(chǎn)階段，屏幕分辨率不高，并且拍攝的3D相片要經(jīng)過后期處理，在特定的設備上觀看，造成了許多不便。其中，松下DMC-3D1是ー款分辨率為4000X3000，1200萬有效像素的成熟的3D相機，左右鏡頭的成像時間偏差在0.0Ols以內(nèi)。難以擴大的鏡頭間距限制了成像的縱向分辨率，難以消除了鏡頭成像時間差也限制了成像精度，普通的3D相機的發(fā)展受到了遇上了很大的瓶頸。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對目前3D相機使用兩個鏡頭同時拍攝圖像所存在的兩個鏡頭同時開閉產(chǎn)生時間差造成成像的偏離和模糊的問題，提供ー種3D相機及獲得立體像的方法。本發(fā)明所述的一種3D相機,它包括脈沖激光器、發(fā)射光學整形系統(tǒng)、(XD圖像傳感器、控制處理電路、AH)陣列探測器、分光器、接收光學系統(tǒng)和顯示屏幕，CXD圖像傳感器的圖像信號輸出端連接顯示屏幕的圖像信號輸入端，CXD圖像傳感器的圖像信號輸出端連接控制處理電路的圖像顯示信號輸入端；控制處理電路的CXD圖像傳感器開啟信號輸出端連接CCD圖像傳感器的開啟信號輸入端；控制處理電路的脈沖激光器開關信號輸出端連接脈沖激光器的脈沖激光器開關信號輸入端，脈沖激光器發(fā)射激光經(jīng)發(fā)射光學整形系統(tǒng)調整角度后照射在取景物上；接收光學系統(tǒng)接收取景物反射的激光，并將該激光經(jīng)分光器發(fā)射至APD陣列探測器的敏感面，由APD陣列探測器進行光面轉換，得到取景物的距離信息同時生成距離像，Aro陣列探測器的距離像信號輸出端連接控制處理電路的距離像信號輸入端。ー種3D相機獲得立體像的方法，該方法的實現(xiàn)過程為:步驟一、由控制處理電路開啟CXD圖像傳感器采集取景物的圖像信息，在顯示屏幕上顯示CCD圖像傳感器的取景圖像，CCD圖像傳感器再將所采集取景物的圖像信息發(fā)送回控制處理電路；步驟ニ、控制處理電路關閉APD陣列探測器后，開啟脈沖激光器，脈沖激光器發(fā)射激光脈沖，該激光脈沖經(jīng)發(fā)射光學整形系統(tǒng)調整激光角度后照射在取景物上；步驟三、控制處理電路關閉CXD圖像傳感器取景，步驟四、接收光學系統(tǒng)接收取景物上的激光的回波脈沖，此時控制處理電路將APD陣列探測器啟動，并將所接收到的回波脈沖發(fā)送至分光器上，調整分光器，回波脈沖在經(jīng)過分光器后進入Aro陣列探測器，進行飛行時間的測定，獲得取景物圖像的一維距離、一維強度和二位角度信息，APD陣列探測器將其發(fā)送至控制處理電路，經(jīng)控制處理電路綜合處理所接收到的所有的圖像信息后在顯示屏幕顯示最終的3D圖像。本發(fā)明的優(yōu)點是:和已有的雙鏡頭成像的3D相機相比，本發(fā)明采用單鏡頭成像，避免了兩鏡頭間距和時間差的問題，采用高精度CCD圖像傳感器取景、脈沖激光發(fā)射、APD陣列檢測信號的方法代替以往3D相機的成像結構，本發(fā)明可在曝光時間IOniTlO μ s內(nèi)獲取高分辨率的物體立體像、獲得立體像的方法簡單，適合對運動目標成像。
圖1為本發(fā)明的一種3D相機的結構示意圖；圖2為本發(fā)明的一種3D相機獲得立體像方法的方法流程圖。
具體實施例方式具體實施方式
一:下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的一種3D相機，它包括脈沖激光器1、發(fā)射光學整形系統(tǒng)2、CXD圖像傳感器3、控制處理電路4、APD陣列探測器5、分光器6、接收光學系統(tǒng)7和顯示屏幕8，CXD圖像傳感器3的圖像信號輸出端連接顯示屏幕8的圖像信號輸入端，CXD圖像傳感器3的圖像信號輸出端連接控制處理電路4的圖像顯示信號輸入端；控制處理電路4的CXD圖像傳感器3開啟信號輸出端連接CXD圖像傳感器3的開啟信號輸入端；控制處理電路4的脈沖激光器開關信號輸出端連接脈沖激光器I的脈沖激光器開關信號輸入端，脈沖激光器I發(fā)射激光經(jīng)發(fā)射光學整形系統(tǒng)2調整角度后照射在取景物9上；接收光學系統(tǒng)7接收取景物9反射的激光，并將該激光經(jīng)分光器6發(fā)射至APD陣列探測器5的敏感面，由APD陣列探測器5進行光面轉換，得到取景物9的距離信息同時生成距離像，APD陣列探測器5的距離像信號輸出端連接控制處理電路4的距離像信號輸入端。
具體實施方式
二:下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式為對實施方式一的進一步說明，本實施方式所述的控制處理電路4為單片機。
具體實施方式
三:下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式為應用實施方式一所述的一種3D相機獲得立體像的方法，該方法的實現(xiàn)過程為:步驟一、由控制處理電路4開啟CXD圖像傳感器3采集取景物9的圖像信息，在顯示屏幕8上顯示CXD圖像傳感器3的取景圖像，CXD圖像傳感器3再將所采集的取景物9的圖像信息發(fā)送回控制處理電路4 ；步驟二、控制處理電路4關閉APD陣列探測器5后，開啟脈沖激光器1，脈沖激光器I發(fā)射激光脈沖，該激光脈沖經(jīng)發(fā)射光學整形系統(tǒng)2調整激光角度后照射在取景物9上；步驟三、控制處理電路4關閉CXD圖像傳感器3取景，步驟四、接收光學系統(tǒng)7接收取景物9上的激光的回波脈沖，此時控制處理電路4將APD陣列探測器5啟動，并將所接收到的回波脈沖發(fā)送至分光器6上，調整分光器6，回波脈沖在經(jīng)過分光器6后進入APD陣列探測器5，進行飛行時間的測定，獲得取景物9圖像的一維距離、一維強度和二位角度信息，APD陣列探測器5將取景物9圖像的一維距離、一維強度和二位角度信息發(fā)送至控制處理電路4，經(jīng)控制處理電路4綜合處理所接收到的所有的圖像信息后在顯示屏幕8顯示最終的3D圖像。本發(fā)明不局限于上述實施方式，還可以是上述各實施方式中所述技術特征的合理組合。
權利要求
1.一種3D相機，其特征在于:它包括脈沖激光器(I)、發(fā)射光學整形系統(tǒng)(2)、CXD圖像傳感器(3)、控制處理電路(4)、APD陣列探測器(5)、分光器(6)、接收光學系統(tǒng)(7)和顯示屏幕(8)， CXD圖像傳感器(3)的圖像信號輸出端連接顯示屏幕(8)的圖像信號輸入端，CXD圖像傳感器(3)的圖像信號輸出端連接控制處理電路(4)的圖像信號輸入端；控制處理電路(4)的CXD圖像傳感器(3)開啟信號輸出端連接CXD圖像傳感器(3)的開啟信號輸入端； 控制處理電路(4)的脈沖激光器開關信號輸出端連接脈沖激光器(I)的脈沖激光器開關信號輸入端，脈沖激光器(I)發(fā)射激光經(jīng)發(fā)射光學整形系統(tǒng)(2)調整角度后照射在取景物(9)上； 接收光學系統(tǒng)(7)接收取景物(9)上的激光，并將該激光經(jīng)分光器(6)發(fā)射至AH)陣列探測器(5)上，由APD陣列探測器(5)進行光面轉換，得到取景物(9)的距離信息同時生成距離像，AH)陣列探測器(5)的距離像信號輸出端連接控制處理電路(4)的距離像信號輸入端。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種3D相機，其特征在于:所述控制處理電路(4)為單片機。
3.應用權利要求1所述的一種3D相機獲得立體像的方法，其特征在于:該方法的實現(xiàn)過程為: 步驟一、由控制處理電路(4)開啟CXD圖像傳感器(3)采集取景物(9)的圖像信息，在顯示屏幕(8)上顯示CXD圖像傳感器(3)的取景圖像，CXD圖像傳感器(3)再將所采集取景物(9)的圖像信息發(fā)送回控制處理電路(4)； 步驟二、控制處理電路(4)關閉APD陣列探測器(5)后，開啟脈沖激光器(1)，脈沖激光器(I)發(fā)射激光脈沖，該激光脈沖經(jīng)發(fā)射光學整形系統(tǒng)(2)調整激光角度后照射在取景物(9)上； 步驟三、控制處理電路(4)關閉CXD圖像傳感器(3)取景， 步驟四、接收光學系統(tǒng)(7)接收取景物(9)上的激光的回波脈沖，此時控制處理電路(4)將AH)陣列探測器(5)啟動，并將所接收到的回波脈沖發(fā)送至分光器(6)上，調整分光器(6)，回波脈沖在經(jīng)過分光器(6)后進入AH)陣列探測器(5)，進行飛行時間的測定，獲得取景物(9)圖像的一維距離、一維強度和二位角度信息，APD陣列探測器(5)將其發(fā)送至控制處理電路(4)，經(jīng)控制處理電路(4)綜合處理所接收到的所有的圖像信息后在顯示屏幕(8)顯不最終的3D圖像。
全文摘要
一種3D相機及獲得立體像的方法，屬于圖像采集領域。它解決了目前3D相機所存在的兩鏡頭間距和時間差的問題。3D相機包括脈沖激光器、發(fā)射光學整形系統(tǒng)、CCD、控制處理電路、APD陣列探測器、分光器、接收光學系統(tǒng)和顯示屏幕，在脈沖激光器發(fā)射脈沖之前，關閉APD陣列探測器，在顯示屏上顯示CCD的取景圖像，在脈沖激光器發(fā)射激光脈沖進行照相的同時，控制處理電路關閉CCD相機取景，將APD陣列探測器啟動，回波脈沖在經(jīng)過分光器件后進入APD陣列探測器，進行飛行時間的測定，獲得圖像的一維距離、一維強度和二位角度信息，綜合處理后得出立體像。本發(fā)明適用于采集3D圖像。
文檔編號H04N5/232GK103139477SQ20131002968
公開日2013年6月5日 申請日期2013年1月25日 優(yōu)先權日2013年1月25日
發(fā)明者張勇, 劉麗萍, 趙遠, 張思成, 徐璐, 朱靜浩 申請人:哈爾濱工業(yè)大學