CN100454140C - 分屏式立体摄影仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种分屏式立体摄影仪，是利用分屏适配器将数码相机、摄像机变成多镜头立体相机、立体摄像机，用分屏格式拍摄立体影像。分屏式数码立体相机、立体摄像机具有高质量、低成本的优势，有利于立体摄影的发展和普及，特别是分屏立体数码相机不存在闪光同步问题，方便在儿童摄影和婚纱摄影中使用，具有很好的应用前景。

Description

分屏式立体摄影仪

所属技术领域：

本发明属于光学显示技术领域，涉及一种立体摄影仪的结构组成。

背景技术：

立体摄影需要多镜头立体相机、多镜头立体摄像机等专业设备，由于同步曝光特别是闪光同步在多镜头相机中实现的技术难度及成本均比较高，影响了这类立体设备的推广应用。另一方面，高性能的专业胶片相机、数码单反相机在立体摄影，特别是人物立体摄影中还没有得到有效的应用。为了能用平面相机拍摄立体图像，人们发展了两种技术，一种是可以拍摄左右两幅图像的立体摄影镜，需要配合立体眼镜或立体观片器观看立体图像；另一种是应用多个柱面反射镜或柱面透镜的水平排列，将被摄体的视差图像压缩成竖窄条状然后用一个镜头记录下来，通常可以一次拍摄4至5个视差图像，通过后期加工制作成柱镜光栅立体图片，由于水平方向被压缩至1/4～1/5，分辨率降低得比较严重。

发明内容：

本发明的目的在于设计一种分屏适配器，利用分屏适配器和摄影仪，实现立体影像的拍摄。

一种立体摄影仪，由摄影仪(1)和分屏适配器(2)组成，通过分屏适配器(2)，摄影仪(1)可以拍摄分屏格式的立体图像，对于摄影过程中出现的图像偏差用图像校正单元来修正。分屏适配器(2)由分光反射镜(3)和位差反射镜(4)构成，分光反射镜(3)由多块反射角度有一定差异的方形反射镜拼接而成，位差反射镜(4)是一组等间距在水平方向排列，反射角与分光反射镜(3)的各反射块一一对应的反射镜，被拍摄体经过两次反射后能够记录在分屏格式图像的对应块上。

摄影仪(1)是指通过镜头成像来记录图像的设备，典型的摄影仪包括胶片相机、数码相机、摄像机、摄影机等，本发明主要以数码单反相机作为描述对象。

分屏适配器(2)的作用在于，将被摄体从具有水平位差的多个观测点成像后以方块的方式排列到记录介质上，记录分屏格式图像，每个观测点相当于多镜头立体相机的镜头中心。分屏适配器(2)的分光反射镜(3)位于摄影仪(1)镜头的焦点附近时，光能利用率为50～65％，适当加大分光反射镜(3)与镜头的距离，有助于提高图像边缘的清晰度。位差反射镜(4)还可以采用柱面镜、球面镜等光学放大元件来改善拍摄范围。

分光反射镜(3)采用“田”字形的二维排列，与四块水平等间距排列的位差反射镜(4)一起构成分屏适配器(2)。当然，分光反射镜(3)还可以采用其它I行J列的二维排列，I≥2，J≥2，与I×J块水平等间距排列的位差反射镜(4)一起构成分屏适配器(2)。

图像校正单元利用标准图像和校正软件来修正图像在拍摄过程中出现的偏差。这些偏差主要来自于成像镜头的几何像差、分屏适配器的反射元件位置偏差、各光路通道的光程差等。与立体相机相比，成像镜头与分屏适配器的组合相当于立体相机多个独立的成像单元，因此可以用专利申请02104319.1公开的方法进行校正。

分屏格式图像是指将两幅视差图或多幅视差序列图以完整的图像块方式排列成一幅平面图像，保存在图像记录介质上。分屏式立体技术的最大优势在于，可以利用单个图像设备实现立体拍摄，并伴随着图像设备的更新换代而在宽视角、高清晰度方面得到升级发展。分屏方式包括对称性分屏和非对称性分屏。

对称性分屏的特征是：视差序列图像块的大小相同，均分图像记录介质。典型的分屏方式有四分屏、六分屏、八分屏，以图像清晰度(1024×768)为例，可以实现清晰度为512×384×4、512×256×6的立体显示。显然，过高的分屏数目会带来清晰度降低的问题，特别是仅仅在高度或宽度一个方向上实现的一维分屏将导致清晰度严重下降，因而没有实用价值。

在立体显示中，当一幅视差图像至少在一个短的期间内以视觉所要求的足够的分辨率显示时，可以相当大的降低另一幅视差图像的分辨率，直到一半，而不会引起清晰度主观印象的下降，以及深度感觉能力的下降。利用这一非对称空间分辨率要求的特性，在设备清晰度、图像信号传输带宽不变的情况下，可以采用非对称性分屏方式来提高立体图像的清晰度。非对称性分屏的特征是：视差序列图像块的大小不同，小图像块的解析度不低于大图像块的一半，清晰度以大块图像为准。在非对称性分屏适配器的部分光路通道中需要加入透镜(或柱镜)及反射镜来增加图像放大率并补偿光程。非对称性分屏适配器不作为本发明描述的重点。

附图说明：

图1是分屏格式图像的示意图，属于对称性四分屏方式，适合四镜头立体图像的拍摄，A、B、C、D为视差图像的序号，假设单反数码相机的像素数为(4256×2848)，则每个视差图像的大小为(2128×1424)，仍然有较高的清晰度。

图2是分屏适配器(2)的结构示意图，分屏适配器主要由分光反射镜(3)和位差反射镜(4)构成。分光反射镜(3)由多块反射角度有一定差异的方形反射镜拼接而成，一组等间距的位差反射镜(4)在水平方向排列，反射角与分光反射镜(3)的各反射块一一对应。从被摄体发出的光线经位差反射镜(4)反射后，形成一定的水平视差，分别投射到分光反射镜(3)对应的方形反射镜上，被摄影仪(1)拍摄下来，由于存在频谱损失，每个图像块的一个或两个边缘清晰度有明显下降，但相互之间形成了一种互补关系，正如非对称分屏结构描述的那样，有效的保持了立体图像的整体清晰度。

图3是分屏式立体摄影仪的结构示意图，由摄影仪(1)和分屏适配器(2)组成。通过分屏适配器(2)，摄影仪(1)可以记录分屏格式的立体图像。

利用分屏适配器可以将数码相机、摄像机变成多镜头立体相机、立体摄像机，有力地推动了立体摄影的发展和普及，特别是分屏立体相机不存在闪光同步问题，影楼可以很方便地应用在儿童摄影和婚纱摄影中，具有很好的市场前景。

具体实施方式：

下面结合图示给出一个实施例。

如图3所示，一台数码相机与一个分屏适配器(2)组成四镜头立体相机。首先用分屏式立体相机拍摄标准图像，根据标准图像与拍摄的分屏格式图像建立校正映射关系，来修正该相机拍摄分屏格式图像时产生的误差，并从分屏格式图像中分离出视差序列图像。数码相机具有400万像素以上的解析度，设相机清晰度为2560×2048，拍摄整幅分屏格式图像，相当于四幅1280×1024大小的视差图像，如果采用40线/英寸的立体光栅将视差图像制作成立体照片，最大幅面可达32×24英寸。

如果要获得幅面更大、更清晰的立体照片，可以采用千万像素的数码单反相机或120胶片相机，而要拍摄到高清晰的视频图像，还需用到电影摄影机。两台四分屏立体摄影仪可以组成八镜头立体摄影仪，能够提供大视角、高清晰度、观看自由度高的立体影像。

本发明的实质在于，通过分屏适配器，将单台摄影仪变成多镜头设备，将从各个水平视差点记录的立体图像以分屏格式存储。本发明只选取了一个实施案例来参照说明，专业人士根据本说明书叙述的解决方案可以很容易写出很多相关实施案例，例如，可以设计八分屏适配器将一个单反相机变成八镜头立体相机，分屏格式图像的图像块的排列顺序可以有不同的组合等等。本发明的意旨将包括与所附权利要求符合的所有实施例。

Claims (4)

1.一种立体摄影仪，由摄影仪(1)和分屏适配器(2)组成，通过分屏适配器(2)，摄影仪(1)可以记录分屏格式的立体图像，对于摄影过程中出现的图像偏差用图像校正单元来修正。其特征在于，分屏适配器(2)由分光反射镜(3)和位差反射镜(4)构成，分光反射镜(3)由多块反射角度有一定差异的方形反射镜拼接而成，位差反射镜(4)是一组等间距在水平方向排列，反射角与分光反射镜(3)的各反射块一一对应的反射镜，被拍摄体经过多次反射后能够记录在分屏格式图像的对应图像块上。

2.如权利要求1所述的仪器，其特征还在于，分光反射镜(3)采用“田”字形的二维排列，与四块水平等间距排列的位差反射镜(4)一起构成分屏适配器(2)。

3.如权利要求1所述的仪器，其特征还在于，分光反射镜(3)采用I行J列的二维排列，I≥2，J≥2，与I×J块水平等间距排列的位差反射镜(4)一起构成分屏适配器(2)。

4.如权利要求3所述的仪器，其特征还在于，位差反射镜(4)是球面或柱面反射镜。

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