[发明专利]根据单个相机和运动传感器的3D信息推导

说明书

背景

随着手持电子设备技术的改进，各种类型的功能被组合到单个设备，且这些设备的形状因数变小。这些设备可具有大规模的处理能力、虚拟键盘、用于蜂窝电话和因特网服务的无线连接性以及相机等。相机尤其成为流行的附件，但包括在这些设备中的相机通常限于低分辨率快照和短视频序列。这些设备的小尺寸、轻重量和便携性要求阻止了相机的许多更复杂用途被包括于其中。例如，可通过从物理上分离的位置获取同一物体的两张照片、由此给出同一场景的略微不同的视觉透视图来实现3D照相术。用于这种立体成像算法的技术通常需要精确知晓获取两张照片的两个位置的相对几何条件。具体地，分离两个相机的距离和光轴的会聚角是从图像提取深度信息时的必要信息。常规技术一般要求两个相机相对于彼此从严格固定的位置同时获取照片，这会需要昂贵且笨重的设置。这种方法对于小型且相对便宜的手持设备是不实用的。

附图简述

通过参照以下描述和用于示出本发明的实施例的附图可以理解本发明的一些实施例。在附图中：

图1示出根据本发明的实施例的具有内置相机的多功能手持用户设备。

图2A和2B示出根据本发明的实施例用于参照线性运动和角运动的框架。

图3示出根据本发明的实施例从不同位置在不同时间获取同一物体的两张照片的相机。

图4示出根据本发明的实施例描绘在偏心位置中的物体的图像。

图5示出根据本发明的实施例利用单个相机提供物体的3D信息的方法的流程图。

详细描述

在以下描述中，陈述了众多特定细节。然而，应该理解本发明的实施例可在没有这些特定细节的情况下实施。在其它情况下，没有详细示出公知的电路、结构和技术，以免使本说明书的理解困难。

对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”、“各实施例”等的引用指示所述的本发明的实施例可包括特定的特征、结构或特性，但并非每个实施例都必需包括该特定的特征、结构或特性。此外，一些实施例可具有关于其它实施例描述的特征中的一些、全部或不具有这些特征。

在以下描述和权利要求书中，可使用术语“耦合”和“连接”及其衍生词。应该理解这些术语并非旨在指彼此同义。相反，在特定实施例中，“连接”用于指示两个或多个元件相互直接物理或电接触。“耦合”用于指示两个或多个元件彼此合作或相互作用，但它们可能或可能不直接物理或电接触。

如权利要求中所使用，除非明确说明，否则用于描述普通元件的序数词“第一”、“第二”、“第三”等仅仅指示参照类似元件的不同实例，且不旨在暗示如此描述的这些元件必须在时间、空间、按等级或按任意其它方式在给定序列中。

本发明的各实施例可以硬件、固件、软件中的一个或其任意组合实现。本发明还可被实现为包含在机器可读介质内或之上的指令，其可由一个或多个处理器读取和执行以实现本文所述的操作的执行。计算机可读介质可包括用于按由一个或多个计算机可读形式存储信息的任意机构。例如，计算机可读介质可包括有形存储介质，诸如但不限于只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储媒体；光存储媒体；闪存设备等。

本发明的各实施例通过在不同时间从不同位置获取同一一般场景的两张照片，将相机移动到照片之间的不同位置来使单个相机能导出一个或多个物体的三维(3D)信息。线性运动传感器可用于确定相机已经在照片之间移动多远，由此提供用于分离距离的基线。角运动传感器可用于确定相机方向的变化，由此提供所需的会聚角。尽管这种位置和角信息可能不会像两个固定安装的相机可能做到的那样准确，但该准确度足够用于很多应用，且对于那种更笨重方法，成本和尺寸的减小可能是相当大的。

各种形式的运动传感器是可用的。例如，彼此处于正交角的三维线性运动加速度计可提供三维空间中的加速度信息，该信息可转换成三维空间中的线性运动信息，进而可转换成三维空间中的位置信息。类似地，角运动加速度计可提供关于三个正交轴的旋转加速度信息，该信息可转换成三维空间中角方向的变化。可使具有合理准确度的加速度计相当便宜且具有紧凑的形状因数，尤其是当它们仅需要在短时间段上提供测量时。

可按各种方式使用从两张照片导出的信息，诸如但不限于：

1)可确定场景中一个或多个物体的相机至物体距离。

2)多个物体的相机至物体距离可用于导出分层描述和物体距离相机的相对距离和/或物体彼此间的相对距离。