[发明专利]自动矫正视差的立体图像拍摄方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及立体图像拍摄技术，具体涉及自动矫正视差的立体图像拍摄方法以及实现该方法的立体图像拍摄装置。

背景技术

人的左右两眼之间存在一定的距离，导致景物在两眼中的成像存在一定的水平位移和角度位移，大脑处理这两种视差信息，从而产生立体感，因此只要能够拍摄一对存在一定视差的平面图像，分别让人的左眼和右眼观看，观看者就能还原出拍摄现场的立体感。目前的立体照相手机、立体照相机、立体摄像机运用的均是这个原理，一般采用固定间距和角度的双镜头结构拍摄立体图像。但由于人眼需要视差保持在一定范围之内才能正常观看，而固定间距和角度的双镜头结构无法适时地根据景物的距离和镜头的焦距矫正视差，因此现有的立体图像拍摄设备普遍存在一些由于不合理视差所引起的问题，主要体现在：1.景物的距离减小或镜头的焦距增大时，立体图像的视差就相应增大，当视差大于人眼能舒适观看的范围，就容易使观看者产生头晕和眼睛不适的感觉；2.景物的距离增大或镜头的焦距减小时，立体图像的视差就相应减小，导致图像的立体感减弱；3.由于在距离很近或焦距很大的情况下，图像的视差大于人眼能正常观看的范围，因此现有的的立体图像拍摄设备往往不能进行微距拍摄，减小了拍摄设备的适用范围。

在个人应用领域，现有的立体图像拍摄设备还无法适应多变的拍摄环境，由景物距离和镜头焦距引起的视差过大或过小的问题，导致立体图像的质量参差不齐，不利于立体图像技术在市场上推广和普及。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术上的不足，提供能够在拍摄时自动矫正视差，在各种景物距离和镜头焦距下均能拍摄出高质量立体图像的拍摄方法。

本发明要解决的另一技术问题是提供实现所述方法的立体图像拍摄装置。

对于现有的双镜头立体图像拍摄设备，视差是由图像传感器的尺寸、镜头的焦距、两个镜头的间距和角度、景物的距离共同决定的。图像传感器尺寸固定的情况下，视差与镜头的间距和镜头的焦距成正比，与景物的距离成反比，并且与两个镜头的夹角有关。本发明给出了自动调整间距、单镜头自动调整角度、双镜头自动调整角度三种矫正视差的方案，通过自动调整两个镜头的间距或夹角，来适应拍摄时景物距离和镜头焦距的变化，从而矫正所拍摄的立体图像的视差，使拍摄设备在各种景物距离和镜头焦距下均能拍摄出立体效果好，能舒适观看的立体图像。以下是对所述三种视差矫正方案的具体阐述：

自动调整间距的视差矫正方案，使用双镜头拍摄，两个镜头的间距可调节范围应以图像传感器宽度的0.5-5倍为佳，拍摄时通过调整两个镜头的间距实现视差矫正，包括下属步骤：(1)左边的镜头对被摄物体完成自动对焦，得到被摄物体的物距；(2)根据物距、镜头的焦距、图像传感器的尺寸，计算出两个镜头合适的间距；(3)微型电机驱动右边的镜头及图像传感器平行移动，使两个镜头的间距达到指定数值；(4)右边的镜头根据物距完成自动对焦；(5)左右两个镜头和图像传感器同时拍摄，得到一对存在合适视差的平面图像；(6)使用所述的一对平面图像合成色差立体图像和光栅立体图像。

单镜头自动调整角度的视差矫正方案，使用双镜头拍摄，一个镜头的角度固定，另一个镜头的角度可调节，调节范围应以0-45度为佳，拍摄时通过调节其中一个镜头的角度实现视差矫正，包括下属步骤：(1)左边的镜头对被摄物体完成自动对焦，得到被摄物体的物距；(2)根据物距、两个镜头的间距，计算出右边的镜头及图像传感器需要向左转动的角度和其所对应的物距；(3)微型电机驱动右边的镜头及图像传感器向左转动，使左右两个镜头同时对准被摄物体；(4)右边的镜头根据对应的物距完成自动对焦；(5)左右两个镜头和图像传感器同时拍摄，得到一对存在合理视差的平面图像；(6)使用所述一对平面图像合成色差立体图像和光栅立体图像。

双镜头自动调整角度的视差矫正方案，使用双镜头拍摄，两个镜头的角度均可向内调节，调节范围应以0-45度为佳，拍摄时通过同时调节两个镜头的角度实现视差矫正，方法包括下属步骤：(1)红外线测距装置测量得到被摄物体的距离信息；(2)根据景物的距离、两个镜头的间距，计算出两个镜头及图像传感器需要向内转动的角度和两个镜头各自对应的物距；(3)微型电机驱动左右两个镜头及图像传感器同时向内转动，使左右两个镜头同时对准被摄物体；(4)左右两个镜头根据对应的物距完成自动对焦；(5)左右两个镜头和图像传感器同时拍摄，得到一对存在合理视差的平面图像；(6)使用所述一对平面图像合成色差和光栅立体图像。

上述三种自动矫正视差的方案均能实现左右两个镜头的协同自动对焦，且能准确地对焦在同一被摄物体上。