CN103792667B - 立体摄像装置、自动校正装置与校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种立体摄像装置，包括取像装置、光轴控制模块以及运算模块。取像装置适于取得立体图像，取像装置包括多个取像单元。光轴控制模块耦接至取像装置。运算模块耦接至取像装置与光轴控制模块，其中运算模块根据立体图像计算出校正条件。光轴控制模块根据校正条件调整取像装置中这些取像单元的取像光轴方向。在经过光轴控制模块的调整之后，这些取像单元的取像光轴对齐。此外，一种自动校正装置与一种校正方法也被提供。

Description

立体摄像装置、自动校正装置与校正方法

技术领域

本发明是有关于一种摄像装置、一种校正装置与一种校正方法，且特别是有关于一种立体摄像装置、一种自动校正装置与一种校正方法。

背景技术

随着近年来3D(3dimensional)立体电影的热门以及卖座，立体数字图像的消费需求也日益增加。目前主要的立体数字图像除了通过电脑合成以及平面转立体(2Dto3D)的转换之外，以立体摄影机实际拍摄立体图像已逐渐成为主流趋势之一。一般而言，立体摄影机实际拍摄是利用两台以上的摄影机进行立体图像的取像拍摄。随着立体数字图像的消费需求增加，各式各样的立体摄影机以及拍摄器材如雨后春笋般面世。目前常见的立体摄影机主要可分为两大架构：并排式架构(side-by-siderig)以及镜组半反射架构(Mirrorrig)。

详细而言，立体图像的立体感是基于人的两眼具有一定视差所产生，由于人的两眼主要是沿着水平方向排列，换言之，有效的立体图像视差为水平方向的视差，因此，人工的立体图像中不应存在太过明显的垂直方向或其他方向的视差，以避免人眼观看人工的立体图像时由于水平方向以外的视差使得双眼无法良好对焦而影响立体图像品质，甚至可能会产生晕眩或是不适感。目前，在拍摄立体图像之前，立体摄影机需经过手工校正过程以使得立体摄影机中的多个摄影镜头首先被良好的对齐(align)，然后再依照拍摄需求来对应调整各个摄影镜头间的距离与方向。然而，由于目前主流的方式是采用人工的方式校正，一般而言，经验老道的校正技师需花费2至3小时左右方能校正一次，而拍摄一部立体电影通常会有超过200个镜头，换言之，一部电影花在校正上的时间与金钱十分可观，因此校正的时间越长，除了可能造成金钱上的重大损失之外，更可能造成剧组人员的拍摄压力(如电影巨星的档期因素或特殊国家的允许拍摄时间限制)。因此，如何提供快速且准确的立体摄影机校正方式已成为目前亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明提出一种立体摄像装置，包括取像装置、光轴控制模块以及运算模块。取像装置适于取得立体图像，取像装置包括多个取像单元。光轴控制模块耦接至取像装置。运算模块耦接至取像装置与光轴控制模块，其中运算模块根据立体图像计算出校正条件，光轴控制模块根据校正条件调整取像装置中这些取像单元的取像光轴方向，在经过光轴控制模块的调整之后，这些取像单元的取像光轴对齐。

本发明提出一种立体摄像装置的校正方法，包括：以多个取像单元撷取多个图像信号；对这些图像信号执行对齐误差运算，并计算出这些图像信号间的误差值；判断误差值是否高于阈值；以及若误差值高于阈值，则执行修正误差值的对齐步骤以修正这些取像单元的位置与取像光轴方向，再重新对这些图像信号执行对齐误差运算，直到误差值低于阈值为止，若误差值低于阈值，则完成校正。

本发明提出一种自动校正装置，适于自动校正多个取像单元的位置与取像光轴的方向，自动校正装置包括光轴控制模块以及运算模块。光轴控制模块耦接至这些取像单元。光轴控制模块包括多个载台(stage)以安装这些取像单元。运算模块耦接至这些取像单元与光轴控制模块。其中，运算模块根据这些取像单元所撷取的多个图像计算出校正条件，光轴控制模块根据校正条件调整这些载台并带动调整这些取像单元的取像光轴方向，在经过光轴控制模块调整后，这些取像单元的取像光轴对齐。

附图说明

图1是本发明的一实施例中的立体摄像装置的示意图。

图2绘示出图1实施例中的驱动器的定位过程示意图。

图3绘示出图1实施例中的立体摄像装置的校正示意图。

图4A与图4B分别绘示出图3中的各取像单元在校正前分别拍摄到的图像。

图4C绘示出图4A与图4B图像的差异图像。

图4D绘示出经过校正后，各取像单元分别拍摄到的图像之间的差异图像。

图5A至图5E绘示出图3实施例中各取像光轴在校正过程中变化的示意图。

图6是本发明的另一实施例中的立体摄像装置的示意图。

图7绘示出本发明的一实施例中立体摄像装置的校正方法的流程图。

其中，附图标记：

100、200：立体摄像装置100’、200’：自动校正装置

110、210：取像装置

110A、110B、210A、210B：取像单元

120、120A、120B、220、220A、220B：光轴控制模块

122、122A、122B、222、222A、222B：驱动控制器

125、125A、125B、225、225A、225B：驱动器

130、230：运算模块132：信号撷取单元

134：运算单元136：指令信号输出单元

BS：半穿透半反射单元FJ：远物体

M：支架NJ：近物体

RG：特征点S100、S200、S300、S400：步骤

PTA、PTB：载台XA、XB：取像光轴

XA’、XB’：镜头光轴XA₀、XA₁、XA₂、XA₃：光轴

θ1、θ2、θ3、θ4：转动角度

具体实施方式

为让本发明的上述特征能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

图1是本发明的一实施例中的立体摄像装置的示意图，请参照图1，在本实施例中，立体摄像装置100可包括一取像装置110、一光轴控制模块120以及一运算模块130。取像装置110适于取得一立体图像。并且，取像装置110可包括多个取像单元。举例来说如图1中所绘示，取像装置110包括取像单元110A与取像单元110B，且取像单元110A与取像单元110B并排(side-by-side)。然而，本发明不限于此，在其他实施例中，取像装置110可包括更多个取像单元。在本实施例中，光轴控制模块120可耦接至取像装置110。举例而言，如图1所绘示，光轴控制模块120的数量也可为二个。其中，光轴控制模块120A与光轴控制模块120B可分别耦接并控制取像单元110A与取像单元110B，借此以分别控制取像单元110A与取像单元110B。然而，在其他实施例中，光轴控制模块120的数量也可撘配取像单元的数量，而不限于2个。并且，运算模块130可耦接至取像装置110与光轴控制模块120。其中，运算模块130可根据立体图像计算出一校正条件，光轴控制模块120并可根据校正条件自动地调整取像装置110中取像单元110A与取像单元110B的取像光轴XA与取像光轴XB的方向，直到满足校正条件为止。其中，校正条件的详细细节将于后续述之。举例而言，在本实施例中，光轴控制模块120可控制取像单元110A与取像单元110B的前后位置(X轴)、高低位置(Z轴)、翻转角(roll)以及倾角(pitch)。并且，光轴控制模块120也可控制取像单元110A与取像单元110B水平间距(inter-axial，即沿着图1中的Y轴方向)与偏转角(convergence)。

其中，在经过光轴控制模块120的调整之后，取像单元110A的取像光轴XA与取像单元110B的取像光轴XB对齐。举例而言，在本实施例中，图1实施例中所述的光轴对齐也即为取像光轴XA与取像光轴XB在空间中彼此平行且至少位于同一水平面上(例如图1中的X-Y轴平面上)，换言之，取像单元110A的取像光轴XA与取像单元110B的取像光轴XB在经过光轴控制模块120的校正之后，取像单元110A与取像单元110B彼此间在倾角(pitch)、偏转角(yaw)以及翻转角(roll)的方向上的误差降至最低。进一步而言，取像光轴XA与取像光轴XB在水平方向与垂直方向上对齐。更进一步而言，在本实施例中，取像光轴XA与取像光轴XB位于同一水平面上。在本实施例中，倾角例如为取像单元110A以Y轴为轴转动时所产生的取像光轴XA的角度变化，偏转角例如为取像单元110A以Z轴为轴转动时所产生的取像光轴XA的角度变化，并且翻转角例如为取像单元110A以X轴为轴转动时所产生的取像光轴XA的角度变化。借此，在实际拍摄时，由于取像光轴XA与取像光轴XB平行且位于同一水平面上，与人的两眼视物的机制相似，因此，拍摄者可简单的依照拍摄立体图像所需的图像深度大小(空间感)与凹凸感(立体感)来对应调整取像单元110A取像单元110B之间的水平间距(inter-axialdistance)的距离d与水平收敛程度(convergence)(即偏转角θ)，而可避免垂直方向上或是角度上(倾角与翻转角)的误差造成拍摄失败或是图像让观赏者感到不适的现象。同时，由于取像单元110A取像单元110B可被光轴控制模块120自动地控制，而可节省下人工校正所耗费的大量时间，从而节省拍摄成本，并增进拍摄效率。

详细而言，光轴控制模块120可包括驱动控制器122以及多个驱动器125，驱动控制器122可驱动这些驱动器125以改变取像单元110A与取像单元110B的位置以及取像光轴XA与取像光轴XB的方向。举例而言，在本实施例中，驱动控制器122与驱动器125例如可分别包括对应取像单元110A的驱动控制器122A与驱动器125A，以及包括对应取像单元110B的驱动控制器122B与驱动器125B。并且，这些驱动器125也可包括能够正向或反向线性运动的精密马达以及其相关的驱动机构件，在驱动控制器122的控制下，可用以驱动以改变取像单元110A与取像单元110B的位置与角度(如前述的X轴、Y轴以及Z轴立体坐标空间中的位置，以及倾角、偏转角以及翻转角的角度方向，换言之，在本实施例中各取像单元例如可由六个驱动器125分别控制各个位置与角度方向)，然而本发明不以此为限。此外，光轴控制模块120也可包括多个载台(stage)如图1中的载台PTA以及载台PTB，以分别对应安装取像单元110A与取像单元110B。在本实施例中，载台PTA与PTB例如为可锁固取像单元110A与取像单元110B的平台，然而，在其他实施例中，载台PTA与PTB也可实施为其他形态如支撑臂或支架等适于安装固定载台PTA与PTA的装置，本发明不以此为限。

进一步而言，图1实施例中的立体摄像装置100所包括的光轴控制模块120以及运算模块130也可形成一自动校正装置100’，并可依照拍摄需求撘配各式不同的摄像装置，如立体摄像装置的架构可为立体摄影机、双摄影机、双数字相机或等任何立体信号产生装置，然本发明不以此为限。借此，在实际拍摄上可依照拍摄的场地或环境(如极地、深海、沙漠或太空等)更换不同的摄像装置，可具有极佳的拍摄弹性，并也具有与立体摄像装置100相似的自动校正功效。

更详细而言，在本实施例中，这些驱动器125可来回运动以使这些取像单元110A与取像单元110B的位置与取像光轴XA与取像光轴XB的方向趋近定位。举例而言，图2绘示出图1实施例中的驱动器的定位过程示意图，请参照图1与图2，其中，以取像单元110A为例，当取像单元110A尚未校正时，取像光轴XA位于光轴XA₀的方向上。若取像单元110A的取像光轴XA欲根据前述的校正条件定位至X轴方向时，驱动器125会以Z轴为转动轴使取像单元110A转动，进而驱动取像光轴XA由光轴XA₀的方向先移动到光轴XA₁的方向上，接着驱动器125再使取像单元110A转动，进而驱动光轴XA₁再移动到光轴XA₂的方向上，其中，第一次的转动角度θ1大于第二次的转动角度θ2，并且在经过这两次转动之后，取像光轴XA与X轴的方向更接***行。接着，驱动器125再驱动取像单元110A转动，进而驱动光轴XA₂移动到光轴XA₃的方向上，而后，驱动器125再驱使取像单元110A转动，进而驱动光轴XA₃再移动到X轴的方向上，其中，第三次的转动角度θ3大于第四次的转动角度θ4，并且在经过这两次转动之后，取像光轴XA与X轴的方向相较于前几次转动更接***行，如此可反复上述过程直到取像光轴XA与X轴的方向趋***行。换言之，驱动器125可重复进行数次来回转动以使得取像光轴XA与X轴实质上平行。在本实施例中，转动的次数仅用于举例说明本实施例，本发明不以此为限。此外，取像装置110中的各取像单元也可通过此机制趋近定位。进一步而言，光轴控制模块120可在调整取像单元110A与取像单元110B后固定取像单元110A与取像单元110B的位置。借此，可进一步确保校正后的取像单元110A与取像单元110B能维持，而不致轻易改变。

此外，请继续参照图1，在本实施例中，运算模块130可更包括一信号撷取单元132、一运算单元134以及一指令信号输出单元136。信号撷取单元132可接收取像单元110A与110B所分别取得的图像。运算单元134耦接至信号撷取单元132。举例而言，运算单元134可为计算机、现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray,FPGA)或是嵌入式***板，然而本发明不以此为限。其中，运算单元134可根据取像单元110A与110B所分别取得的图像之间的特征与对应关系计算出校正条件。指令信号输出单元136可将校正条件转换为一控制信号输出至光轴控制模块120。

图3绘示出图1实施例中的立体摄像装置的校正示意图，图4A与图4B分别绘示出图3中的各取像单元在校正前分别拍摄到的图像，图4C绘示出图4A与图4B图像的差异图像，图4D绘示出经过校正后，各取像单元分别拍摄到的图像之间的差异图像，请参照图1至图4B，在本实施例中，在取像装置110中的取像单元110A以及取像单元110B尚未校正时，可利用摆设于取像装置110前方的一近物体NJ与一远物体FJ来校正取像单元110A以及取像单元110B。其中，近物体NJ与取像装置110的距离比远物体FJ与取像装置110的距离更近，并且近物体NJ可包含多个特征点RG用以校正取像装置110，而远物体FJ可以是包含明显特征的参考物，并不可包含近物体NJ以及特征点RG的特征图像(也即，近物体NJ与远物体FJ的特征不可过于相似以免造成校正上的错误)。举例而言，在本实施例中，近物体NJ例如是利用摆放于一支架M上的多个特征点RG所构成的一九点校正板而远物体FJ可具有棋盘格纹。其中，取像单元110A以及取像单元110B除了可分别拍摄到近物体NJ上的多个特征点RG的图像之外，也可通过近物体NJ九点校正板之间的空隙拍摄到位于近物体NJ后方的远物体FJ，如图3所绘示。在本实施例中，取像单元110A的取像光轴XA以及取像单元110B的取像光轴XB在校正前所拍摄到的图像分别如图4A与图4B所绘示，并且，将图4A与图4B的图像相减可得到如图4C的差异图像。

由于取像单元110A以及取像单元110B尚未校正，因此在各方向上的位置与角度方向都有可能存在差异，进而反应在所撷取的图像上。请参照图4C，其中这些特征点RG与棋盘格纹(即远物体FJ的图像)并未对齐且有垂直与水平方向的误差。换言之，在本实施例中，图4C所绘示的这些由于取像单元110A以及取像单元110B在各方向上的位置与角度方向的差异所造成的差异图像的斑纹明显程度，即可依此推算出本实施例中的校正条件。举例而言，在本实施例中，运算模块130可根据立体图像(也即图4A与图4B中绘示的图像)的差异图像(也即如图4C中所绘示)，计算出将此差异图像中的斑纹明显程度(例如斑纹的粗细)降至最低时，取像光轴XA与取像光轴XB在位置与角度方向上需要改变的程度，即为本实施例中的校正条件。而后，光轴控制模块120并可根据校正条件自动地调整取像装置110中取像单元110A与取像单元110B的取像光轴XA与取像光轴XB的方向，直到满足校正条件，也即使图4C中的差异图像的斑纹近乎消失为止，如图4D所绘示。如此，可确保取像单元110A与取像单元110B在方向与角度上都已被良好的校正，而可避免拍摄失败，如图1实施例中所述，在此不再赘述。

图5A至图5E绘示出图3实施例中各取像光轴在校正过程中变化的示意图，进一步而言，请先参照图5A，在本实施例中，于校正过程中，首先利用近物体NJ使取像光轴XA与取像光轴XB对齐，换言之，即分别调整取像单元110A与取像单元110B直到分别拍摄到的图像中的特征点RG重叠。而后，请再参照图5B，再利用远物体FJ使取像光轴XA与取像光轴XB对齐，换言之，即分别调整取像单元110A与取像单元110B直到分别拍摄到的图像中的棋盘格纹重叠。然后，再利用近物体NJ使取像光轴XA与取像光轴XB对齐，如图5C所绘示，接着，再利用远物体FJ使取像光轴XA与取像光轴XB对齐。如此反复利用近物体NJ与远物体FJ对齐取像光轴XA与取像光轴XB，直到取像单元110A与取像单元110B所分别拍摄到的图像中的特征点RG重叠并且棋盘格纹也重叠。此时，取像单元110A与取像单元110B所分别拍摄到的图像相减所产生的差异图像可如图4D中所绘示的近乎全黑的图像。其中，上述的校正可通过运算模块130判断出校正条件，再由光轴控制模块120根据校正条件自动地调整取像装置110所产生，因此可快速准确地校正立体摄像装置100，进而能节省拍摄成本，提升拍摄效率。然而，图4D所绘示的近乎全黑的差异图像仅用于举例说明本实施例，在其他实施例中，也可使用其他不同的校正条件与误差阈值(例如差异图像中的斑纹粗细程度小于某个程度为止)。

详细而言，在本实施例中，可进一步指定取像单元110A(或取像单元110B)所拍摄到的图像为参考图像，再通过运算模块130利用区块比对法(blockmatching)方法所计算出的校正条件由光轴控制模块120调整取像单元110B(或取像单元110A)的位置与角度方向。并且，运算模块130可计算出取像单元110B(或取像单元110A)在位置或方向上所需要的移动量，并依照这些移动量中数值较高者优先处理，直到满足校正条件为止，以完成校正程序。

更进一步而言，请参照图4A至图5E，在本实施例中，取像装置110中各个取像单元(如取像单元110A与110B)可具有六个自由度(也即X、Y与Z轴方向上的位移以及倾角、偏转角以及翻转角)。然而，由于水平误差关系到Y轴方向上的位移以及偏转角两个自由度，而垂直误差则关系到Z轴方向上的位移以及倾角，因此，在校正时可依照下述的校正流程，以进一步地节省校正时间。以水平校正为例，可先调整取像单元110A与110B的水平位置，以使取像单元110A与110B所撷取到的近物体NJ的多个近物体NJ的图像对齐。然后，再调整取像单元110A与110B的偏转角，以使取像单元110A与110B所撷取到的远物体FJ的多个远物体FJ的图像对齐。而后，再重复对齐近物体NJ图像与远物体FJ图像，直到近物体NJ图像与远物体FJ图像对齐。其中，对齐方式如图4A至图5E中所述，在此不再赘述。借此，可进一步地节省水平校正所需的时间。举例而言，在本实施例中，完整校正一次所需花费的时间约为10分钟，借此所节省校正时间与金钱十分可观。

此外，垂直方向的校正也与水平方向的校正相似，可先调整取像单元110A与110B的垂直位置，以使取像单元110A与110B所撷取到的近物体NJ的多个近物体NJ的图像对齐。然后，再调整取像单元110A与110B的倾角，以使取像单元110A与110B所撷取到的远物体FJ的多个远物体FJ的图像对齐。而后，再重复对齐近物体NJ图像与远物体FJ图像，直到近物体NJ图像与远物体FJ图像对齐。借此，立体摄像装置100可被自动地校正，而能够提升拍摄效率，节省拍摄成本。

图6是本发明的另一实施例中的立体摄像装置的示意图，请参照图1与图6，与图1的实施例相似，然而，在本实施例中，差异之处在于立体摄像装置200可更包括一半穿透半反射单元BS，配置于取像单元210A与取像单元210B的取像路径上，其中取像单元210A与取像单元210B的镜头光轴XA’与镜头光轴XB’方向不位于同一水平面上(例如不位于图6中的XY平面上)，换言之，载台PTA以及载台PTB也不位于同一水平面上且使得取像单元210A与取像单元210B的镜头光轴XA’与镜头光轴XB’朝向不同方向。详言之，图6中的立体摄像装置200为镜式(mirror)架构。并且，取像单元210A与取像单元210B通过半穿透半反射单元BS之后所形成的取像光轴XA与取像光轴XB位于同一水平面上，借此可达到与图1实施例相似的功效。此外，与图1的实施例相似，在本实施例中，光轴控制模块220所包括的二个光轴控制模块220A与220B与图1中的光轴控制模块120A与120B具有相似的功效，驱动控制器222所包括的二个驱动控制器222A与222B也与图1实施例中的驱动控制器122、122A与122B具有相似的功效，多个驱动器225(包括图6中的驱动器225A以及225B)也与图1中的驱动器125、125A以及125B具有相似的功效，在此不再赘述。借此，图6中的立体摄像装置200可如图1实施例中的立体摄像装置100可利用相似的校正流程校正，并可具有相似的功效，相关的装置以及校正流程的详细叙述可参照图1至图5E中所述，在此不再赘述。并且，在其他实施例中，立体摄像装置的架构可为立体摄影机、双摄影机、双数字相机或等任何立体信号产生装置。并且，所生成的立体图像信号格式也可为并排、上下(up-and-down)、左右双信号或是多视角信号等，本发明不以此为限。

此外，如图1中所述，图6实施例中的立体摄像装置200所包括的光轴控制模块220以及运算模块130也可形成一自动校正装置200’，并可具有与图1实施例中的自动校正装置100’具有相似的功效，在此不再赘述。

图7绘示出本发明的一实施例中立体摄像装置的校正方法的流程图，请参照图1与图7，在本实施例中，校正方法可用以校正图1实施例中的立体摄像装置100，校正方法可包括：以多个取像单元(如图1中的取像单元110A与取像单元110B)撷取多个图像信号(步骤S100)。对这些图像信号执行一对齐误差运算，并计算出这些图像信号间的一误差值(步骤S200)。判断误差值是否高于一阈值(步骤S300)。其中，若误差值高于阈值，则执行修正误差值的一对齐步骤以修正这些取像单元的位置与取像光轴方向(步骤S400)，再重新对这些图像信号执行一对齐误差运算，并计算出这些图像信号间的一误差值(步骤S200)，直到误差值低于阈值为止，若误差值低于阈值，则完成校正。

详细而言，步骤S200中的对齐误差运算，可如图1实施例中的运算模块130将图4A与图4B中所绘示的图像相减而取得图4C差异图像的运算。而误差值可如图4C中棋盘格纹与特征点RG之间未对准所产生的位置差异。并且，步骤S300中的阈值可依照拍摄者的拍摄需求所设定，在本实施例中，可为如图4D中所绘示的近乎全黑的校正后的差异图像。由于图4D中的阈值很小，因此差异图像中的斑纹低于此一预设的阈值时会不易察觉，差异图像看起来就像是全黑的，换言之，此时取像单元110A与取像单元110B所拍摄到的图像几乎是重合的，然本发明不以此为限，详细的叙述可参照图4A至图4D实施例中所述，在此不再赘述。

更详细而言，对齐误差运算可进一步地包括下列步骤：进行一特征撷取步骤，以撷取这些图像信号并找出这些图像信号之间的一图像特征。进行一特征计算步骤，以计算出这些图像特征的位置与信息。进行一特征对应步骤，以比较这些图像特征的位置与信息，并找出这些图像特征之间的对应关系以推算误差值。并且，校正方法也可更包括利用一校正板上的多个特征点RG的图像作为近物体NJ以进行对齐。以及利用这些图像信号中的一图像特征区块作为远物体FJ以进行对齐。举例而言，在本实施例中，这些图像信号例如可由图1实施例中的信号撷取单元132撷取，而这些所撷取到的图像信号所包含的图像特征例如是图4A至图4D中所述的特征点RG与远物体FJ的棋盘格纹。运算单元134可执行特征计算步骤以及特征对应步骤，以推算出误差值(也即前述的图4C中棋盘格纹与特征点RG之间未对准所产生的位置差异)，以利于后续的校正。

进一步而言，步骤S400的对齐步骤可包括：一水平方向对齐步骤、一垂直方向对齐步骤以及一图像对齐步骤。其中，水平方向对齐步骤为调整这些取像单元之间在水平方向上的角度误差与距离误差，直到小于一水平误差阈值为止。而垂直方向对齐步骤为调整这些取像单元之间在垂直方向上的角度误差与距离误差，直到小于一垂直误差阈值为止。图像对齐步骤为调整这些取像单元的光轴分别所拍摄到的图像的大小误差与翻转误差，直到小于一图像对齐阈值与误差阈值为止。其中，这些对齐步骤可由图1实施例中的运算模块130控制光轴控制模块120执行。并且，在本实施例中，水平方向的对齐步骤与Y轴以及偏转角相关，垂直方向的对齐步骤与Z轴以及倾角相关，而图像对齐步骤与X轴以及翻转角相关。

更进一步而言，由于取像装置110中各个取像单元(如取像单元110A与110B)可具有六个自由度(也即X、Y与Z轴方向上的位移以及倾角、偏转角以及翻转角)。因水平误差关系到Y轴方向上的位移以及偏转角两个自由度，而垂直误差则关系到Z轴方向上的位移以及倾角，故在校正时可依照可参照图4A至图5E中所述的水平校正以及垂直校正的校正流程步骤，在此不再赘述。

综上所述，本发明的实施例中的立体摄像装置与自动校正装置可通过取像装置所取得的立体图像计算出一校正条件，并利用光轴控制模块调整以自动校正取像装置中的各取像单元的X轴、Y轴以及Z轴立体坐标空间中的位置，以及倾角、偏转角以及翻转角的角度方向。并且，本发明的实施例中的校正方法可对所撷取到的图像信号中的近物体的特征点与远物体的特征图像做对齐误差运算以取得图像信号彼此间的误差值，当误差值大于阈值时执行对齐步骤以使误差值降低至一阈值以下，进而可达到校正的功能。

虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的变更与修改，故本发明的保护范围当以权利要求为准。

Claims (26)

1.一种立体摄像装置，其特征在于，包括：

取像装置，适于取得立体图像，所述取像装置包括多个取像单元；

光轴控制模块，耦接至所述取像装置；以及

运算模块，耦接至所述取像装置与所述光轴控制模块，其中所述运算模块根据所述立体图像计算出校正条件，所述光轴控制模块根据所述校正条件调整所述取像装置中所述取像单元的取像光轴方向，在经过所述光轴控制模块的调整之后，所述取像单元的取像光轴对齐，其中所述光轴控制模块调整所述多个取像单元的水平位置以使所述多个取像单元所撷取到的近物体的多个近物体影像对齐，并调整所述多个取像单元的偏转角以使所述多个取像单元所撷取到的远物体的多个远物体影像对齐，所述光轴控制模块更重复对齐所述近物体影像与所述远物体影像，直到所述近物体影像与所述远物体影像对齐；所述光轴控制模块调整所述多个取像单元的垂直位置以使所述多个取像单元所撷取到的近物体的多个近物体影像对齐，并调整所述多个取像单元的倾角以使所述多个取像单元所撷取到的远物体的多个远物体影像对齐，所述光轴控制模块更重复对齐所述近物体影像与所述远物体影像，直到所述近物体影像与所述远物体影像对齐。

2.如权利要求1所述的立体摄像装置，其特征在于，在经过所述光轴控制模块的调整之后，所述取像单元的取像光轴在水平方向与垂直方向上对齐。

3.如权利要求1所述的立体摄像装置，其特征在于，在经过光轴控制模块调整后，所述取像单元的取像光轴位于同一水平面上。

4.如权利要求1所述的立体摄像装置，其特征在于，所述取像装置的所述取像单元并排。

5.如权利要求1所述的立体摄像装置，其特征在于，还包括半穿透半反射单元，配置于所述取像单元的取像路径上，其中所述取像单元的镜头光轴方向不位于同一水平面上，且所述取像单元通过所述半穿透半反射单元之后所形成的取像光轴位于同一水平面上。

6.如权利要求1所述的立体摄像装置，其特征在于，所述光轴控制模块包括一驱动控制器以及多个驱动器，所述驱动控制器驱动所述驱动器以改变所述取像单元的位置与取像光轴方向。

7.如权利要求6所述的立体摄像装置，其特征在于，所述驱动器来回运动以使所述取像单元的位置与取像光轴方向趋近定位。

8.如权利要求7所述的立体摄像装置，其特征在于，所述光轴控制模块在调整所述取像单元后固定所述取像单元的位置。

9.如权利要求1所述的立体摄像装置，其特征在于，所述光轴控制模块控制所述取像单元的前后位置、高低位置、翻转角以及倾角。

10.如权利要求3所述的立体摄像装置，其特征在于，所述光轴控制模块控制所述取像单元的取像光轴水平间距与偏转角。

11.如权利要求1所述的立体摄像装置，其特征在于，所述运算模块还包括：

信号撷取单元，接收所述取像单元所分别取得的图像；

运算单元，耦接至所述信号撷取单元，其中所述运算单元根据所述取像单元所分别取得的图像之间的特征与对应关系计算出所述校正条件；以及

指令信号输出单元，将所述校正条件转换为控制信号输出至所述光轴控制模块。

12.一种立体摄像装置的校正方法，其特征在于，包括：

以多个取像单元撷取多个图像信号；

对所述图像信号执行对齐误差运算，并计算出所述图像信号间的误差值；

判断所述误差值是否高于阈值；以及

若所述误差值高于所述阈值，则执行修正所述误差值的对齐步骤以修正所述取像单元的位置与取像光轴方向，再重新对所述图像信号执行所述对齐误差运算，直到所述误差值低于所述阈值为止，

若所述误差值低于所述阈值，则完成校正，所述对齐步骤包括：

进行水平方向对齐步骤，以调整所述多个取像单元之间在水平方向上的角度误差与距离误差，直到小于水平误差阈值为止，其中所述水平方向对齐步骤包括：

调整所述多个取像单元的水平位置，以使所述多个取像单元所撷取到的近物体的多个近物体影像对齐；

调整所述多个取像单元的偏转角，以使所述多个取像单元所撷取到的远物体的多个远物体影像对齐；以及

重复对齐所述近物体影像与所述远物体影像，直到所述近物体影像与所述远物体影像对齐；以及

进行垂直方向对齐步骤，以调整所述多个取像单元之间在垂直方向上的角度误差与距离误差，直到小于垂直误差阈值为止，其中所述垂直方向对齐步骤包括：

调整所述多个取像单元的垂直位置，以使所述多个取像单元所撷取到的近物体的多个近物体影像对齐；

调整所述多个取像单元的倾角，以使所述多个取像单元所撷取到的远物体的多个远物体影像对齐；以及

重复对齐所述近物体影像与所述远物体影像，直到所述近物体影像与所述远物体影像对齐。

13.如权利要求12所述的校正方法，其特征在于，所述对齐误差运算包括下列步骤：

进行特征撷取步骤，以撷取所述图像信号并找出所述图像信号之间的图像特征；

进行特征计算步骤，以计算出所述图像特征的位置与信息；以及

进行特征对应步骤，以比较所述图像特征的位置与信息，并找出所述图像特征之间的对应关系以推算所述误差值。

14.如权利要求12所述的校正方法，其特征在于，所述对齐步骤更包括：

进行图像对齐步骤，以调整所述取像单元的光轴所分别拍摄到的图像的大小误差与翻转误差，直到小于图像对齐阈值与误差阈值为止。

15.如权利要求12所述的校正方法，其特征在于，还包括：

利用校正板上的多个特征点的图像作为近物体以进行对齐；以及

利用所述图像信号中的图像特征区块作为远物体以进行对齐。

16.一种自动校正装置，适于自动校正多个取像单元的位置与取像光轴的方向，其特征在于，所述自动校正装置包括：

光轴控制模块，耦接至所述取像单元，所述光轴控制模块包括多个载台以安装所述取像单元；以及

运算模块，耦接至所述取像单元与所述光轴控制模块，其中所述运算模块根据所述取像单元所撷取的多个图像计算出一校正条件，所述光轴控制模块根据所述校正条件调整所述载台并带动调整所述取像单元的取像光轴方向，在经过光轴控制模块调整后，所述取像单元的取像光轴对齐，其中所述光轴控制模块调整所述多个取像单元的水平位置以使所述多个取像单元所撷取到的近物体的多个近物体影像对齐，并调整所述多个取像单元的偏转角以使所述多个取像单元所撷取到的远物体的多个远物体影像对齐，所述光轴控制模块更重复对齐所述近物体影像与所述远物体影像，直到所述近物体影像与所述远物体影像对齐；所述光轴控制模块调整所述多个取像单元的垂直位置以使所述多个取像单元所撷取到的近物体的多个近物体影像对齐，并调整所述多个取像单元的倾角以使所述多个取像单元所撷取到的远物体的多个远物体影像对齐，所述光轴控制模块更重复对齐所述近物体影像与所述远物体影像，直到所述近物体影像与所述远物体影像对齐。

17.如权利要求16所述的自动校正装置，其特征在于，在经过光轴控制模块调整后，所述取像单元的取像光轴在水平方向与垂直方向上对齐。

18.如权利要求16所述的自动校正装置，其特征在于，在经过光轴控制模块调整后，所述取像单元的取像光轴位于同一水平面上。

19.如权利要求16所述的自动校正装置，其特征在于，安装于所述载台上的所述取像单元并排。

20.如权利要求16所述的自动校正装置，其特征在于，还包括半穿透半反射单元，配置于所述取像单元的取像路径上，其中安装于所述载台上的所述取像单元的镜头光轴方向不位于同一水平面上，且所述取像单元通过所述半穿透半反射单元之后所形成的取像光轴位于同一水平面上。

21.如权利要求16所述的自动校正装置，其特征在于，所述光轴控制模块包括一驱动控制器以及多个驱动器，所述驱动控制器驱动所述驱动器带动所述载台，以调整所述取像单元的位置与取像光轴方向。

22.如权利要求21所述的自动校正装置，其特征在于，所述驱动器来回运动以使所述取像单元的位置与取像光轴方向趋近定位。

23.如权利要求22所述的自动校正装置，其特征在于，所述光轴控制模块在调整所述载台后固定所述载台的位置。

24.如权利要求16所述的自动校正装置，其特征在于，所述光轴控制模块控制所述载台的前后位置、高低位置、翻转角以及倾角。

25.如权利要求19所述的自动校正装置，其特征在于，所述光轴控制模块控制所述载台的取像光轴水平间距与偏转角。

26.如权利要求16所述的自动校正装置，其特征在于，所述运算模块还包括：

信号撷取单元，接收所述取像单元所分别取得的图像；

运算单元，耦接至所述信号撷取单元，其中所述运算单元根据所述取像单元所分别取得的图像之间的特征与对应关系计算出所述校正条件；以及

指令信号输出单元，将所述校正条件转换为控制信号输出至所述光轴控制模块。