CN108351576A - 用于借助移动设备拍摄图像的方法 - Google Patents

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CN108351576A CN201680058870.1A CN201680058870A CN108351576A CN 108351576 A CN108351576 A CN 108351576A CN 201680058870 A CN201680058870 A CN 201680058870A CN 108351576 A CN108351576 A CN 108351576A
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F·菲舍尔
G·姆鲁泽克
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Abstract

本发明涉及一种用于借助移动设备拍摄图像的方法，其中，移动设备包括摄像装置，其中，摄像装置配属有检测区域，其中，移动设备包括投影装置，其中，投影装置配属有投影区域，其中，检测区域和投影区域至少部分重叠，其中，在第一方法步骤中将图像信息投影到检测区域中，其中，在紧接着第一方法步骤的第二方法步骤中曝光摄像装置的拍摄介质，其中，在第三方法步骤中将通过拍摄介质的曝光产生的图像存储在移动设备中。

Description

用于借助移动设备拍摄图像的方法
技术领域
本发明涉及到一种根据权利要求1前序部分所述的用于借助移动设备拍摄图像的方法。
背景技术
这种方法一般来说是已知的。为了对摄像图像进行拍摄，典型地采用移动设备，该移动设备例如是数字式图像摄像机(独立式单机设备，Stand-Alone-)，或者是这样的移动式计算机设备(智能电话、平板电脑、膝上电脑等等)：在该移动式计算机设备中集成有数字式图像摄像机(集成部件)
与之不同地，考虑将数字式投影仪用于静态应用，例如在会议室中或在电影院中。以小型化的形式，数字式投影仪不仅用作独立式单机设备，而且以集成方式在智能电话中用于移动式应用。
典型地，数字式图像摄像机和图像处理软件包括用于数字式照片效果过滤器(digitale Fotoeffektfilter)的算法，以便在拍摄之后改变所拍摄的图像。
条带投影仪(所谓的结构光“structured light”)可以针对用于表面形状进行三维式检测的测量方法进行应用。
在已知的方法和设备中不利的是，所拍摄的图像只能够事后(也即在拍摄之后)处理进而限制了摄影造型可能。
发明内容
因此，本发明的任务在于，拓宽了摄影造型可能性，并且提高了移动设备的功能范围。
相比于现有技术，按照并列的权利要求的根据本发明的移动设备以及按照本发明的用于借助移动设备拍摄图像的方法具有如下优点：给对象(或摄影场景)在拍摄图像之前和/或期间借助投影到检测区域中的图像信息进行补充。优选地，将对象与图像信息如此重叠，以使得图像信息连同对象一起显现在所拍摄的图像上。特别是，(在图像拍摄之前和/或期间)投影到对象上(或摄影场景中)的图像信息包括：装饰的图像元素，和/或在拍摄时支持摄影的图像元素，和/或测量技术方面的图像元素，和/或用于重建(Rekonstruktion)摄影对象空间实体特性的图像元素。
按照本发明，优选地，移动设备(特别是智能电话)包括构造成扫描式激光投影仪的投影装置。由此，按照本发明有利地可能的是，实现了较高的景深按照本发明，投影装置和摄像装置在移动设备中如此集成，以使得投影装置的投影区域(在此也称为投影仪的图像区或投影图像区域)和摄像装置的检测区域(在此也称为摄像机的图像区或摄像图像区域)重叠。优选地，投影区域被摄像装置的检测区域(部分地或完全地)包围，其中，投影区域将检测区域特别是完全填充。优选的是，检测区域和投影区域是全等的，从而摄像装置能以光学方式检测图像，该图像由投影装置在定位于摄像装置的检测区域中的对象(例如投影屏)上产生。特别是，摄像装置和投影装置形成了光学单元，其中，投影功能和摄像功能由该光学单元提供。按照本发明优选地，摄像装置且特别是移动设备的附加的摄像机闪光设备(优选地具有发光二极管(LED)的闪光设备)与投影装置同步，从而对象(或摄影场景)与图像信息(投影图像)以光学方式重叠。由此，与图像再处理的范畴内的纯电子式或数字式重叠不同地，按照本发明有利地可能的是，将与图像信息以光学方式所重叠的对象(或摄影场景)——相对于设备显示器上的显示而言替换地或附加地——直接在真实情景中可见且可感受到。
本发明有利的设计方案和改进可由从属权利要求以及参照附图的描述获悉。
按照优选的改进方案设定的是，在第一方法步骤中所投影到投影区域中的图像信息包括限制信息，用于显示出对检测区域的限制，其中，在第二方法步骤期间，停止(deaktiviert)将限制信息投影到检测区域中。由此有利地可能的是，对于移动设备的用户而言，通过应用定向标记(Orientierungsmarken)简化了图像的拍摄(特别是当用于显示要拍摄的图像的显示器不可见或者不可用时)。
按照优选的改进方案设定的是，在第二方法步骤中，对拍摄介质进行曝光期间，将另外的图像信息投影到检测区域中。由此有利地可能的是，检测区域(特别是包括与图像信息相重叠的对象或摄影场景)已经在拍摄期间与图像信息以光学方式重叠。优选地，所述另外的图像信息基本上与上述图像信息一致，或者是相对于上述图像信息而言适应于对象(以动态方式)的另外的图像信息。
按照优选的改进方案设定的是，将摄像装置和投影装置进行同步，其中，特别是将摄像装置和投影装置如此同步，从而，在由投影装置所投影的图像信息进行确定的行(扫描)开始(zu einem bestimmten Zeilenstart)时，开始第二方法步骤中对拍摄介质的曝光，其中，将摄像装置和投影装置特别是如此同步，从而，在第二方法步骤中对拍摄介质进行曝光的持续期间，从拍摄介质探测到整数数量的投影图像。由此，有利地可能的是，通过将投影过程和图像拍摄进行同步，从而，在进行投影装置的确定的行扫描开始时，摄像机开始拍摄。优选的是，这种确定的行(扫描)开始是图像信息的图像起始(也即第一图像点)。优选地，通过同步而将曝光持续时间(或摄像装置的拍摄持续时间)与投影装置的图像重复率相协调，从而，在摄像装置的拍摄时间(或曝光持续时间)以内，将整数数量的投影图像投影到投影区域中。
按照优选的改进方案设定的是，执行投影成像方法，其中，所投影的图像信息和/或所投影的另外的图像信息适配于(ausgerichtet)投影区域中所投影的对象的轮廓。由此有利地可能的是，通过应用投影成像方法(所谓的投影映射Projection Mapping)使得所投影的图像适配于对象(或摄影场景)的轮廓，并且因此在投影区域中不同的区域(例如前景区域和后景区域)能以分别不同的(特别是适应于相应区域的)主题进行照射。
按照优选的改进方案设定的是，对象的轮廓通过移动设备探测，其中，特别是如此配置投影装置，以使得所投影的图像信息和/或另外的图像信息交互(interaktiv)适应于对象。由此有利地可能的是，交互功能是通过投影装置提供，其中，为了提供这种交互功能，特别是应用投影装置的红外(IR)源，从而投影装置除了投影功能之外在对于人眼可见的波长范围内附加地具有在红外范围中的摄像功能。特别是投影装置如此构成，以使得投影的视角基本上准确地与投影装置的交互式摄像功能的视角一致。
按照优选的改进方案设定的是，在第二方法步骤中，在主曝光时间区间期间以及在紧接着主曝光时间区间的后曝光时间区间期间，对摄像装置的拍摄介质进行曝光，其中，在后曝光时间区间期间，检测区域通过环境光、通过摄像机闪光灯和/或通过投影装置进行照射，其中，在借助于投影装置进行照射期间，对检测区域特别是可选择地照射。由此有利地可能的是，通过投影装置提供了闪光灯类型的功能，其中，产生可见的图像(例如白图像)(特别是代替了摄像机闪光灯)和/或可选择地实现照射(也即仅照射对象的如下区域，这些区域是比较暗的，或这些区域在图像上看起来比较暗的，或这些区域的强度值低于强度阈值)。由此有利地可能的是：可选择地改善图像的对比度，和/或与比较暗的区域中的强度值无关地调设出摄像装置的曝光持续时间或遮光调节。特别是，投影装置是移动设备的唯一光源或者是对于存在的环境光或者对于存在的摄像机闪光灯(例如LED闪光灯)而言补充的光源。
本发明的另一主题是用于拍摄图像的移动设备，其中，移动设备包括摄像装置，其中，摄像装置配属有检测区域，其中，移动设备包括投影装置，其中，投影装置配属有投影区域，其中，检测区域和投影区域至少部分重叠，其中，移动设备如此配置，以使得将图像信息投影到检测区域中，并且紧接着将摄像装置的拍摄介质进行曝光，其中，移动设备被配置用于存储通过拍摄介质的曝光所产生的图像。
按照优选的改进方案设定的是，移动设备具有同步器件，用于将摄像装置和投影装置进行同步，其中，特别是如此配置同步器件，从而，在由投影装置所投影的图像信息进行确定的行(扫描)开始时，开始第二方法步骤中对拍摄介质的曝光，其中，特别是如此配置同步器件，从而，在第二方法步骤中对拍摄介质进行曝光的持续期间，由拍摄介质探测到整数数量的投影图像。由此有利地可能的是，所拍摄的图像基本上完全且无伪迹地(artefaktfrei)重现出与图像信息以光学方式重叠的对象。
按照优选的改进方案设定的是，投影装置是扫描式3D激光投影仪，其中，扫描式3D激光投影仪配置用于探测出定位在投影区域中的对象，其中，特别是如此配置3D激光投影仪，使得所投影的图像信息和/或另外的图像信息交互适应于对象。由此有利地可能的是，通过对象的三维造型的重建，将适应于对象的另外的图像信息投影到对象上。优选地，根据对象的探测，生成出对象的3D模型并且特别是存储在移动设备中。例如，存储3D模型，并且借助3D打印机创建出对象的成像(Abbild)，或者将对象的成像集成到虚拟3D环境中(3D计算机游戏)。在这种应用情景中，3D模型首先不会对投影图像有反作用。按照本发明的一个优选备选实施方式，根据3D模型，将投影图像适应于(3D)对象，其方式是，用于检测(3D)对象的条带图像(Streifenbild)优选通过红外光产生，并且被投影到(3D)对象上，其中，将由投影仪所产生的图像信息(也即与条带图像同时投影的、可见的图像)适应于对象。
附图说明
图1：以示意图示出按照本发明的示例性实施方式的移动设备；
图2-8：以示意图示出按照本发明的示例性实施方式的用于拍摄图像的多个方法。
相同的部分总是设有相同的附图标记，并且因此通常也分别仅仅一次谈到或提及。
具体实施方式
在图1中，以示意图示出按照本发明的示例性实施方式的移动设备1。用于拍摄图像的所述移动设备1包括：摄像装置10、投影装置20、控制装置30，其中，控制装置30特别是包括有中央处理单元(CPU)。特别是，移动设备1在此附加地包括有闪光装置40。摄像装置10配属有检测区域10’，其中，对象2(如果对象2定位在检测区域10’中的话)可被用于拍摄对象的图像的摄像装置10检测到。此外，投影装置20配属有投影区域20’，其中，检测区域和投影区域至少部分重叠(例如图2所示)。
按照本发明优选地设定的是，摄像装置10和投影装置20相互同步地运行，从而对图像的拍摄是根据可变的图像内容在时间方面的次序进行，其中，摄像装置10和投影装置20与共同控制器30连接。在图1中，通过附图标记100示出摄像装置10与共同控制装置30之间的配置通道(Konfigurationskanal)，并且通过附图标记100’示出投影装置20与控制装置30之间的另一配置通道。共同控制器30尤其包括图像源和图像处理器(Bildsenke)。共同控制器30特别是如此配置，以使得产生(在此通过由附图标记102所标示的数据通道表示)针对投影装置20的图像信息(在此也称为图像内容)。优选地，该图像信息是根据在原本拍摄图像之前所连续检测到的摄像图像(在此通过数据通道101示出)以及根据移动设备当前运行状态(例如根据激活的快门键)产生。按照本发明优选的是，紧接着(也即在第二方法步骤中)将摄像装置10的曝光开始以及曝光结束与投影装置20的图像构建进行同步，从而与对象2(参见图2)重叠的投影图像(图像信息)由摄像装置10以基本上完全且无伪迹地检测到。按照本发明优选地，投影装置20的图像同步信号(VSync)用作摄像装置的触发器(参见图1中的附图标记103)。特别是，如果投影装置20开始第一图像行(Bildzeile)的投影的话，那么图像同步信号由投影装置20发送至摄像装置10。在图1中，触发信号是通过附图标记104示出。
图2至8以示意图示出按照本发明的示例性实施方式的用于拍摄图像的多个方法。
在图2中示出定位在摄像装置的检测区域10’中的对象2(在此是人员)连同投影到投影装置20的投影区域20’中的图像信息(在此是照片效果)。在此，在拍摄图像期间，对象2与图像信息以光学方式重叠(也即：在此，在拍摄图像期间，投影图像被投影到对象2上)。按照本发明优选地，投影的图像信息(也即是摄影场景的重叠内容)由此以动态方式被适应，使得摄像图像和/或另外的反馈通道(例如投影装置的交互数据和/或惯性传感器的测量数据和/或间隔传感器的测量数据)以连续方式由移动设备1分析处理，并且对所投影的内容在尺寸、位置和/或预失真方面进行跟踪(所谓的投影成像方法或所谓的投影映射“projection mapping”)。在图3a)至3c)中示出在摄影场景中(或在摄像图像上)所成像的对象2(上图)和投影装置的图像信息(投影图像)(下图)。在图3a)中示出：不具有投影内容(也即不具有图像信息)的原始摄影场景。在图3b)中示出：具有投影内容(在此是人员的脸上的装饰元素)的摄影场景，其中，图像信息自动地适应于轮廓(在此是人员的面部比例)。在图3c中示出：可变的摄影场景，其中，投影内容自动地跟随(也即动态适应)对象2。
在图4中示出：对象2被拍摄图像，其中，定向标记(例如是这样的限制信息：呈相框式的投影和/或位置标记21’形式)作为图像信息(仅仅)在图像拍摄之前被投影到检测区域10’中(并且特别是，在图像拍摄期间，停止或停用：将这个图像信息投影到至少检测区域中)。例如，焦点21’的位置是通过这个图像信息被标记。由此，按照本发明有利的是，也能够将图像部分从如下这些位置以精确的方式选出：在这些位置中，对移动设备1操作的用户并没有看着移动设备1的显示器。此外，优选地，将尺度标记(Maβstabsmarken)投影到检测区域10’中，从而能够对所拍摄的图像事后进行测量技术方面的分析处理(例如在住宅视察之后或者在家具店中参观之后可能的那样)。
在图5中示出以比较短的距离以专门的图案(在此是条带)所照射的对象2。按照本发明优选地，投影装置20构造成三维扫描式激光投影仪，其中，移动设备1如此配置，使得由空间失真(这种空间失真是由于对象2的空间实体特性所引起)重建出该对象的空间造型。按照本发明优选地，出于该目的，摄像装置10与投影装置20在空间方面相互间隔开。摄像装置10包括拍摄器件11，借助该拍摄器件11检测到以条带照射的对象2，从而产生摄像图像(通过附图标记201标示)。重建算法(参见附图标记202)基于摄像图像产生出3D模型(通过附图标记203标示)并且根据所产生的3D模型将关于投影图像(参见附图标记204)方面的图像信息传送至投影装置20，该投影装置20将图像信息投影到投影区域20’中。
图6以示意图示出：按照本发明的示例性实施方式的用于借助按照本发明的移动设备1拍摄图像的方法。在第一方法步骤中，将图像信息投影到摄像装置的检测区域10’中(该图像信息包括例如图2所示的装饰元素)。在紧接着第一方法步骤的第二方法步骤中，将摄像装置10的拍摄介质11(例如图1所示)曝光，并且在第三方法步骤中，将通过拍摄介质11曝光所产生的图像存储在移动设备1中。图6示出：用于以投影同步方式进行图像拍摄的流程图，其中，在摄像装置(参见附图标记301)初始状态(也即在第二方法步骤中曝光之前)中，拍摄器件11的曝光是停止的/未激活的(例如关闭摄像机快门)，而投影装置20被连续供以图像内容(通过共同控制装置30)。随着新投影图像(该新投影图像也称作帧或图像信息)开始(参见附图标记302)，与投影装置20的Vsync信号的脉冲(该信号经由通道103传输，参见图1)同时地(参见附图标记序列302、302”)，摄像装置10开始第二方法步骤的曝光过程(参见附图标记304)。否则的话，也即如果没有Vsync信号的脉冲被传输至摄像装置10，那么摄像装置等待脉冲(参见附图标记序列302、302’)。附图标记303标示了初始帧(例如具有数字“0”的帧)，附图标记304标示了曝光开始(主曝光的开始)。每个另外的Vsync脉冲(参见附图标记序列305、305’)增加了计数器(通过附图标记306标示)，该计数器自从曝光开始就计数了曝光的帧的数量。如果不存在脉冲，那么等待下一脉冲(参见附图标记305’)。在通过附图标记307标示的方法步骤中检查：计算器是否已经达到预定数量的要曝光的帧。如果这是否定的，那么经由附图标记307’将回路(Schleife)引回。如果通过计数器达到了预定数量的要曝光的帧(参见附图标记307”)，那么在通过附图标记308标示的方法步骤中检查：是否需要后曝光(Nachbelichtung)。如果不需要，那么结束曝光过程(参见附图标记序列308’、310)。否则308”：在结束曝光过程310之前，执行后曝光309。例如，如果摄像图像中的投影元素已经具有确定的亮度，那么执行后曝光，其中，对象自身在投影元素之外的区域中却看起来是比较暗的(或具有较低的强度值)。优选地，后曝光是紧接着主曝光。在曝光结束之后，在方法步骤310中执行曝光修正。在方法步骤311中，将图像传输至映射算法(参见附图标记312)。在方法步骤313中检查：快门键是否激活的。如果不是的话(参见附图标记313’)，那么将投影同步的图像拍摄引回至起始阶段(参见附图标记302)。如果快门键是激活的(参见附图标记313”)，那么将图像存储(参见附图标记314)。
在图7a)至7d)中示出了按照本发明的不同实施方式的后曝光过程。在图7a)中，将投影装置调节成黑色(参见附图标记401)，并且曝光借助环境光继续(参见附图标记402’)，直至经历完后曝光时间区间(参见附图标记序列402、402”)，其中，紧接着，将投影仪转换到图像源(参见附图标记403)。备选地，参见图7b)，采用摄像机闪光灯(参见附图标记序列501、502’)，直至经历完后曝光时间区间(参见附图标记序列502、502”、503)，其中，摄像机闪光灯的光量小于主曝光期间由投影装置所发出的光量。在图7c)中示出：摄像机闪光灯类型的功能是通过投影装置20提供的。在第一后曝光步骤601中，将投影装置切换到白图像，其中，在第二后曝光步骤中，直至经历完后曝光时间(参见附图标记602、602’)，将白图像投影到投影区域20’中，其中，投影装置在第三后曝光步骤603中切换到图像源(如果经历完后曝光时间区间的话602”)。在图7d)中表示对象2的可选式照射(selektive Beleuchtung)，其中，投影装置20在后曝光时间区间(参见附图标记701、702、702’)期间直至经历完后曝光时间区间(参见附图标记702”)切换到“白板”，并且紧接着切换到“图像源”703。
在图8中表示出按照通过附图标记311在图6中所示出的方法步骤的曝光修正，其中，通过曝光修正如此调整曝光过程，使得摄像装置10基本上保持处于优化的工作点。这特别是由此实现：将在第一曝光修正步骤801中所求取到的摄像图像亮度在第二曝光修正步骤802、803中与亮度额定值进行比较。根据主曝光和/或后曝光的曝光持续时间和/或曝光配量的比较，确定出在主曝光和/或后曝光期间的遮光值(光圈值)和/或在主曝光和/或后曝光期间的光灵敏度(摄像机高光度(Kameragain))。如果在第一曝光修正步骤801中所求取到的亮度值大于亮度额定值(参见附图标记802”)，那么降低在后曝光期间的后曝光持续时间和/或曝光配量和/或降低预定数量的帧和/或提高遮光值和/或降低摄像机高光度(参见附图标记804)。如果在第一曝光修正步骤801中所求取到的亮度值小于亮度额定值(参见附图标记802’、803、803”)，那么提高在后曝光期间的后曝光持续时间和/或曝光配量和/或提高预定数量的帧和/或降低遮光值和/或提高摄像机高光度(参见附图标记805)。如果亮度值基本上相应于亮度额定值，那么避免改变参数(参见附图标记803’)。

Claims (10)

1.一种用于借助移动设备(1)拍摄图像的方法，
其中，移动设备(1)包括摄像装置(10)，
其中，摄像装置(10)配属有检测区域(10’)，
其中，移动设备(1)包括投影装置(20)，
其中，投影装置(20)配属有投影区域(20’)，
其特征在于，
检测区域(10’)和投影区域(20’)至少部分重叠，
其中，在第一方法步骤中，将图像信息投影到检测区域(10’)中，
其中，在紧接着第一方法步骤的第二方法步骤中，将摄像装置(10)的拍摄介质(11)曝光，
其中，在第三方法步骤中，将通过拍摄介质(11)曝光所产生的图像存储在移动设备(1)中。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
在第一方法步骤中所投影到投影区域(20’)中的图像信息包括了限制信息，所述限制信息用于显示对检测区域(10’)的限制，
其中，在第二方法步骤期间，停止将限制信息投影到检测区域(10’)中。
3.根据上述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
在第二方法步骤中对拍摄介质(11)进行曝光期间，将另外的图像信息投影到检测区域(10’)中。
4.根据上述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
将摄像装置(10)和投影装置(20)同步，
其中，特别是，将摄像装置(10)和投影装置(20)同步，从而，在由投影装置(20)所投影的图像信息进行确定的行扫描开始时，开始第二方法步骤中对拍摄介质(11)的曝光，
其中，特别是，将摄像装置(10)和投影装置(20)同步，从而，在第二方法步骤中对拍摄介质(11)曝光的持续期间，由拍摄介质(11)探测到整数数量的投影图像。
5.根据上述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
执行投影成像方法，其中，所投影的图像信息和/或所投影的另外的图像信息适配于投影区域中所投影的对象(2)的轮廓。
6.根据权利要求5所述的方法，
其特征在于，
对象(2)的轮廓是通过移动设备(1)探测，
其中，特别是，配置投影装置(20)以使得所投影的图像信息和/或另外的图像信息交互适应于对象(2)。
7.根据上述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
在第二方法步骤中，在主曝光时间区间期间以及在紧接着主曝光时间区间的后曝光时间区间期间，将摄像装置(10)的拍摄介质(11)曝光，
其中，在后曝光时间区间期间，检测区域(10’)通过环境光、通过摄像机闪光灯和/或通过投影装置(20)照射，
其中，在借助于投影装置的照射期间，特别是可选择地照射检测区域(10’)。
8.一种用于拍摄图像的移动设备(1)，
其中，移动设备(1)包括摄像装置(10)，
其中，摄像装置(10)配属有检测区域(10’)，
其中，移动设备(1)包括投影装置(20)，
其中，投影装置(20)配属有投影区域(20’)，
其特征在于，
检测区域(10’)和投影区域(20’)至少部分重叠，
其中，移动设备(1)配置成将图像信息投影到检测区域(10’)中，并紧接着将摄像装置(10)的拍摄介质(11)曝光，
其中，移动设备(1)配置用于存储通过拍摄介质(11)曝光所产生的图像。
9.根据权利要求8所述的移动设备(1)，
其特征在于，
移动设备(1)具有同步器件(30)，所述同步器件用于将摄像装置(10)和投影装置(20)同步，
其中，特别是，配置同步器件(30)，从而，在由投影装置(20)投影的图像信息进行确定的行扫描开始时，开始第二方法步骤中对拍摄介质(11)的曝光，
其中，特别是，配置同步器件(30)，从而，在第二方法步骤中对拍摄介质(11)进行曝光的持续时间期间，由拍摄介质(11)探测到整数数量的投影图像。
10.根据权利要求8或9所述的移动设备(1)，
其特征在于，
投影装置(20)是扫描式3D激光投影仪，
其中，扫描式3D激光投影仪(20)配置用于探测出定位在投影区域(20’)中的对象(2)，
其中，特别是，配置3D激光投影仪(20)，以使得所投影的图像信息和/或另外的图像信息交互适应于对象(2)。
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