一種一體化3d攝像系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種一體化3D攝像系統(tǒng)及方法，采用雙鏡頭、單成像芯片構成的攝像系統(tǒng)，可以在同一個成像芯片上得到二幅有視差的圖像，進而合成3D圖像或視頻，因為二幅圖像是來自同一CMOS芯片，所有參數(shù)都一樣，保證了左、右二幅圖像的一致性，從而避免了二套獨立成像系統(tǒng)產(chǎn)生的亮度、對比度、顏色等不同而產(chǎn)生觀看不適的缺陷，提高了觀者的舒適性。另外，利用棱鏡反射裝置，可以調節(jié)二個鏡頭之間的距離，滿足不同需要。
【專利說明】一種一體化3D攝像系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于3D攝像技術、尤其是涉及一種一體化3D攝像系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]3D電影早在三十年前就出現(xiàn)了，但直到2010年《阿凡達》的熱播，給觀眾帶來身臨其鏡的震撼感受，才真正開始了 3D時代的到來。3D手機、3D電視機、3D攝像機、3D照相機、3D醫(yī)療內窺鏡、3D機器視覺等開始進入市場，開始大量實際應用。近二年，裸眼3D顯示也開始不斷有新產(chǎn)品推出，裸眼3D手機和小屏幕裸眼3D產(chǎn)品開始在市場上出現(xiàn)，一旦成熟，真正的3D時代就要到來。
[0003]3D成像技術包括二個主要部分:(I) 3D攝像部分，(2) 3D顯示部分。3D攝像機，通常具有二個攝像鏡頭，它們之間間距通常與人眼瞳距相近，模擬人眼所看到的情景，拍攝出同一場景的不同視角的二幅圖像，進行數(shù)碼融合，變成一幅3D圖像。3D顯示系統(tǒng)利用不同的技術，使左眼只能看到左攝像鏡頭拍攝到的圖像，右眼只能看到右攝像鏡頭拍攝到的圖像。二幅圖像再通過人的大腦進行合成，得到三維的立體圖像。目前常用的技術有:偏振分光技術、光柵分光技術、紅蘭顏色分光技術和液晶快門分光技術等。
[0004]在目前的3D成像系統(tǒng)中，由于存在二個獨立的攝像系統(tǒng)，因此形成3D圖像的二幅圖像通常會存在以下幾個方面的問題:
[0005]1、機構裝配和調校誤差:由于二個攝像系統(tǒng)在機構上的誤差，會使得到的二幅圖像之間存在垂直方向的偏移，或者旋轉誤差；
[0006]2、圖像尺寸誤差:由于二個系統(tǒng)光學鏡頭或(XD/CM0S信號處理系統(tǒng)存在差異，不可避免地出現(xiàn)二幅圖像大小有誤差；
[0007]3、圖像顏色差異:由于二套系統(tǒng)的感光像素和處理信號系統(tǒng)存在差異，二幅圖像之間的顏色會不完全一致。
[0008]因此，在實際使用過程中，會使觀察者出現(xiàn)不適，如頭昏、頭痛、眼睛脹痛、惡心等癥狀。
[0009]針對以上存在的問題，世界上有不少公司提出了一些新的解決方案，基本上都是采用單鏡頭方案，來減小裝配和高校誤差，但都有一些不足。比較典型的有:
[0010](I)加拿大ISee3D公司的單相機系統(tǒng):利用光欄處的光調制器在不同視圖下，選擇不同角度的光線成像。其缺點是:(I) 二路圖像不是同時的(不能拍攝高速運動物體)，
(2)會降低圖像信號質量，(3)光調制器的頻繁開關(每秒幾十次甚至上百次)，會降低使用壽命，影響系統(tǒng)的可行性。
[0011](2) Sony公司的HFR.單鏡頭3D攝像系統(tǒng):仍然是使用了兩個CMOS圖像傳感器分別記錄左右兩幅圖像，然后合成成為3D影像，用四片反光鏡代替快門，將進入鏡頭的光線分成左右二路，再通過成像鏡頭成像到二個成像芯片上，它們在時間上是同步的。但其缺點:(1)每路圖像只利用一半的物鏡，所以物鏡會很大，(2)四個反光鏡，裝配精度難以保證，(3) 二個獨立的成像芯片，存在顏色、亮度、對比度差異。
【發(fā)明內容】

[0012]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種一體化3D攝像系統(tǒng)及方法，能夠。
[0013]為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下的技術方案:
[0014]一方面，一種一體化3D攝像系統(tǒng)，包括:
[0015]一成像芯片，采用CMOS或CXD芯片；
[0016]一對攝像鏡頭，呈左、右設置并集成在一起，分別對景象進行攝像，并分別成像于同一成像芯片的左、右兩部分上；
[0017]圖像處理電路，將成像芯片的左、右兩部分上的圖像分別取出，再進行3D合成，實現(xiàn)3D成像。
[0018]所述攝像系統(tǒng)還包括用以調節(jié)兩鏡頭在成像芯片上成像間距的棱鏡反射裝置，該棱鏡反射裝置設于攝像鏡頭與成像芯片之間。
[0019]所述棱鏡反射裝置包括左側三棱鏡、右側三棱鏡和設于兩者之間的中間三棱鏡，三者構成左、右側攝像鏡頭其各自的兩次反射光路。
[0020]所述左、右側攝像鏡頭均采用塑料非球面鏡片。
[0021]另一方面，一種一體化3D攝像方法，采用一對呈左、右設置并集成在一起的攝像鏡頭，分別對景象進行攝像，并分別成像于同一成像芯片的左、右兩部分上；通過圖像處理電路將成像芯片的左、右兩部分上的圖像分別取出，再進行3D合成，實現(xiàn)3D成像。
[0022]在所述攝像鏡頭與成像芯片之間設置一棱鏡反射裝置，包括左側三棱鏡、右側三棱鏡和設于兩者之間的中間三棱鏡，通過調節(jié)左側三棱鏡和右側三棱鏡的間距來調整兩攝像鏡頭在在成像芯片上的成像間距。
[0023]本發(fā)明的一體化3D攝像系統(tǒng)及方法采用雙鏡頭、單成像芯片構成的攝像系統(tǒng)，可以在同一個成像芯片上得到二幅有視差的圖像，進而合成3D圖像或視頻，因為二幅圖像是來自同一 CMOS芯片，所有參數(shù)都一樣，保證了左、右二幅圖像的一致性，從而避免了二套獨立成像系統(tǒng)產(chǎn)生的亮度、對比度、顏色等不同而產(chǎn)生觀看不適的缺陷，提高了觀者的舒適性。另外，利用棱鏡反射裝置，可以調節(jié)二個鏡頭之間的距離，滿足不同需要。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]下面結合附圖和【具體實施方式】本發(fā)明進行詳細說明:
[0025]圖1是本發(fā)明的一體化3D攝像系統(tǒng)的一實施例原理圖。
[0026]圖2是本發(fā)明的一體化3D攝像系統(tǒng)的另一實施例原理圖。
【具體實施方式】
[0027]本發(fā)明的一體化3D攝像系統(tǒng)如圖1所示，其主要包括成像芯片1、一對攝像鏡頭2和圖像處理電路3，成像芯片I可采用CMOS或CXD芯片；一對攝像鏡頭2呈左、右設置并集成在一起，分別對景象進行攝像，并分別成像于同一成像芯片I的左、右兩部分上；圖像處理電路3將成像芯片I的左、右兩部分上的圖像分別取出，再進行3D合成，實現(xiàn)3D成像。因為二幅圖像是來自同一成像芯片1，因此所有參數(shù)都一樣，保證了左、右二幅圖像的一致性。從而避免了二套獨立成像系統(tǒng)產(chǎn)生的亮度、對比度、顏色等不同而產(chǎn)生觀看不適的缺陷，提高了觀者的舒適性。
[0028]考慮到二個分立鏡頭上的裝配調校誤差，在鏡頭設計時，所有鏡片均采用塑料非球面；并且在制造時，二個鏡頭做成連體的，采用模具一次成型，保證了機構上的精度，容易裝配，提聞了生廣效率。
[0029]上述系統(tǒng)比較適合3D手機攝像系統(tǒng)、醫(yī)療內窺鏡等小鏡頭系統(tǒng)。對大鏡頭系統(tǒng)(如數(shù)碼相機、電影攝像機等)，可在攝像鏡頭2與成像芯片I之間設置一用以調節(jié)兩鏡頭在成像芯片I上成像間距的棱鏡反射裝置，該棱鏡反射裝置如圖2所示，包括左側三棱鏡4、右側三棱鏡5和設于兩者之間的中間三棱鏡6，三者構成左、右側攝像鏡頭2其各自的兩次反射光路(圖2中帶箭頭虛線)。
[0030]采用發(fā)明的一體化3D攝像系統(tǒng)的3D攝像方法為:采用一對呈左、右設置并集成在一起的攝像鏡頭2，分別對景象進行攝像，并分別成像于同一成像芯片I的左、右兩部分上；通過圖像處理電路3將成像芯片I的左、右兩部分上的圖像分別取出，再進行3D合成，實現(xiàn)3D成像。另外，還可在攝像鏡頭2與成像芯片I之間設置一棱鏡反射裝置，包括左側三棱鏡4、右側三棱鏡5和設于兩者之間的中間三棱鏡6，通過調節(jié)左側三棱鏡4和右側三棱鏡5的間距來調整兩攝像鏡頭2在在成像芯片I上的成像間距。
[0031]綜上所述，本發(fā)明的一體化3D攝像系統(tǒng)及方法采用雙鏡頭、單成像芯片I構成的攝像系統(tǒng)，可以在同一個成像芯片I上得到二幅有視差的圖像，進而合成3D圖像或視頻，因為二幅圖像是來自同一 CMOS芯片，所有參數(shù)都一樣，保證了左、右二幅圖像的一致性，從而避免了二套獨立成像系統(tǒng)產(chǎn)生的亮度、對比度、顏色等不同而產(chǎn)生觀看不適的缺陷，提高了觀者的舒適性。另外，利用棱鏡反射裝置，可以調節(jié)二個鏡頭之間的距離，滿足不同需要。
[0032]但是，本【技術領域】中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質精神范圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權利要求書范圍內。
【權利要求】
1.一種一體化3D攝像系統(tǒng)，其特征在于，包括: 一成像芯片，采用CMOS或CCD芯片； 一對攝像鏡頭，呈左、右設置并集成在一起，分別對景象進行攝像，并分別成像于同一成像芯片的左、右兩部分上； 圖像處理電路，將成像芯片的左、右兩部分上的圖像分別取出，再進行3D合成，實現(xiàn)3D成像。
2.根據(jù)權利要求1所述的一體化3D攝像系統(tǒng)，其特征在于:所述攝像系統(tǒng)還包括用以調節(jié)兩鏡頭在成像芯片上成像間距的棱鏡反射裝置，該棱鏡反射裝置設于攝像鏡頭與成像芯片之間。
3.根據(jù)權利要求2所述的一體化3D攝像系統(tǒng)，其特征在于:所述棱鏡反射裝置包括左側三棱鏡、右側三棱鏡和設于兩者之間的中間三棱鏡，三者構成左、右側攝像鏡頭其各自的兩次反射光路。
4.根據(jù)權利要求1所述的一體化3D攝像系統(tǒng)，其特征在于:所述左、右側攝像鏡頭均采用塑料非球面鏡片。
5.—種一體化3D攝像方法,其特征在于: 采用一對呈左、右設置并集成在一起的攝像鏡頭，分別對景象進行攝像，并分別成像于同一成像芯片的左、右兩部分上；通過圖像處理電路將成像芯片的左、右兩部分上的圖像分別取出，再進行3D合成，實現(xiàn)3D成像。
6.根據(jù)權利要求5所述的一體化3D攝像方法，其特征在于: 在所述攝像鏡頭與成像芯片之間設置一棱鏡反射裝置，包括左側三棱鏡、右側三棱鏡和設于兩者之間的中間三棱鏡，通過調節(jié)左側三棱鏡和右側三棱鏡的間距來調整兩攝像鏡頭在在成像芯片上的成像間距。
【文檔編號】H04N13/00GK103731653SQ201310656593
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權日:2013年12月6日
【發(fā)明者】吳雅綺 申請人:上海市七寶中學