立體攝像裝置、自動(dòng)校正裝置與校正方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種立體攝像裝置，包括取像裝置、光軸控制模塊以及運(yùn)算模塊。取像裝置適于取得立體圖像，取像裝置包括多個(gè)取像單元。光軸控制模塊耦接至取像裝置。運(yùn)算模塊耦接至取像裝置與光軸控制模塊，其中運(yùn)算模塊根據(jù)立體圖像計(jì)算出校正條件。光軸控制模塊根據(jù)校正條件調(diào)整取像裝置中這些取像單元的取像光軸方向。在經(jīng)過光軸控制模塊的調(diào)整之后，這些取像單元的取像光軸對(duì)齊。此外，一種自動(dòng)校正裝置與一種校正方法也被提供。
【專利說明】立體攝像裝置、自動(dòng)校正裝置與校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種攝像裝置、一種校正裝置與一種校正方法，且特別是有關(guān)于一種立體攝像裝置、一種自動(dòng)校正裝置與一種校正方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著近年來3D(3dimensional)立體電影的熱門以及賣座,立體數(shù)字圖像的消費(fèi)需求也日益增加。目前主要的立體數(shù)字圖像除了通過電腦合成以及平面轉(zhuǎn)立體(2D to3D)的轉(zhuǎn)換之外，以立體攝影機(jī)實(shí)際拍攝立體圖像已逐漸成為主流趨勢(shì)之一。一般而言，立體攝影機(jī)實(shí)際拍攝是利用兩臺(tái)以上的攝影機(jī)進(jìn)行立體圖像的取像拍攝。隨著立體數(shù)字圖像的消費(fèi)需求增加，各式各樣的立體攝影機(jī)以及拍攝器材如雨后春筍般面世。目前常見的立體攝影機(jī)主要可分為兩大架構(gòu):并排式架構(gòu)(side-by-side rig)以及鏡組半反射架構(gòu)(Mirrorrig)。
[0003]詳細(xì)而言，立體圖像的立體感是基于人的兩眼具有一定視差所產(chǎn)生，由于人的兩眼主要是沿著水平方向排列，換言之，有效的立體圖像視差為水平方向的視差，因此，人工的立體圖像中不應(yīng)存在太過明顯的垂直方向或其他方向的視差，以避免人眼觀看人工的立體圖像時(shí)由于水平方向以外的視差使得雙眼無法良好對(duì)焦而影響立體圖像品質(zhì)，甚至可能會(huì)產(chǎn)生暈眩或是不適感。目前，在拍攝立體圖像之前，立體攝影機(jī)需經(jīng)過手工校正過程以使得立體攝影機(jī)中的多個(gè)攝影鏡頭首先被良好的對(duì)齊(align)，然后再依照拍攝需求來對(duì)應(yīng)調(diào)整各個(gè)攝影鏡頭間的距離與方向。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，經(jīng)驗(yàn)老道的校正技師需花費(fèi)2至3小時(shí)左右方能校正一次，而拍攝一部立體電影通常會(huì)有超過200個(gè)鏡頭，換言之，一部電影花在校正上的時(shí)間與金錢十分可觀，因此校正的時(shí)間越長，除了可能造成金錢上的重大損失之外，更可能造成劇組人員的拍攝壓力(如電影巨星的檔期因素或特殊國家的允許拍攝時(shí)間限制)。因此，如何提供快速且準(zhǔn)確的立體攝影機(jī)校正方式已成為目前亟待解決的問題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出一種立體攝像裝置，包括取像裝置、光軸控制模塊以及運(yùn)算模塊。取像裝置適于取得立體圖像，取像裝置包括多個(gè)取像單元。光軸控制模塊耦接至取像裝置。運(yùn)算模塊耦接至取像裝置與光軸控制模塊，其中運(yùn)算模塊根據(jù)立體圖像計(jì)算出校正條件，光軸控制模塊根據(jù)校正條件調(diào)整取像裝置中這些取像單元的取像光軸方向，在經(jīng)過光軸控制模塊的調(diào)整之后，這些取像單元的取像光軸對(duì)齊。
[0005]本發(fā)明提出一種立體攝像裝置的校正方法，包括:以多個(gè)取像單元擷取多個(gè)圖像信號(hào)；對(duì)這些圖像信號(hào)執(zhí)行對(duì)齊誤差運(yùn)算，并計(jì)算出這些圖像信號(hào)間的誤差值；判斷誤差值是否高于閾值；以及若誤差值高于閾值，則執(zhí)行修正誤差值的對(duì)齊步驟以修正這些取像單元的位置與取像光軸方向，再重新對(duì)這些圖像信號(hào)執(zhí)行對(duì)齊誤差運(yùn)算，直到誤差值低于閾值為止，若誤差值低于閾值，則完成校正。[0006]本發(fā)明提出一種自動(dòng)校正裝置，適于自動(dòng)校正多個(gè)取像單元的位置與取像光軸的方向，自動(dòng)校正裝置包括光軸控制模塊以及運(yùn)算模塊。光軸控制模塊耦接至這些取像單元。光軸控制模塊包括多個(gè)載臺(tái)(stage)以安裝這些取像單元。運(yùn)算模塊耦接至這些取像單元與光軸控制模塊。其中，運(yùn)算模塊根據(jù)這些取像單元所擷取的多個(gè)圖像計(jì)算出校正條件，光軸控制模塊根據(jù)校正條件調(diào)整這些載臺(tái)并帶動(dòng)調(diào)整這些取像單元的取像光軸方向，在經(jīng)過光軸控制模塊調(diào)整后，這些取像單元的取像光軸對(duì)齊。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明的一實(shí)施例中的立體攝像裝置的示意圖。
[0008]圖2繪示出圖1實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)器的定位過程示意圖。
[0009]圖3繪示出圖1實(shí)施例中的立體攝像裝置的校正示意圖。
[0010]圖4A與圖4B分別繪示出圖3中的各取像單元在校正前分別拍攝到的圖像。
[0011]圖4C繪示出圖4A與圖4B圖像的差異圖像。
[0012]圖4D繪示出經(jīng)過校正后，各取像單元分別拍攝到的圖像之間的差異圖像。
[0013]圖5A至圖5E繪示出圖3實(shí)施例中各取像光軸在校正過程中變化的示意圖。
[0014]圖6是本發(fā)明的另一實(shí)施例中的立體攝像裝置的示意圖。
[0015]圖7繪示出本發(fā)明的一實(shí)施例中立體攝像裝置的校正方法的流程圖。
[0016]其中，附圖標(biāo)記:
[0017]100、200:立體攝像裝置`100’、200’:自動(dòng)校正裝置
[0018]110、210:取像裝置
[0019]110A、110B、210A、210B:取像單元
[0020]120、120A、120B、220、220A、220B:光軸控制模塊
[0021]122、122A、122B、222、222A、222B:驅(qū)動(dòng)控制器
[0022]125、125A、125B、225、225A、225B:驅(qū)動(dòng)器
[0023]130,230:運(yùn)算模塊132:信號(hào)擷取單元
[0024]134:運(yùn)算單元136:指令信號(hào)輸出單元
[0025]BS:半穿透半反射單元FJ:遠(yuǎn)物體
[0026]M:支架NJ:近物體
[0027]RG:特征點(diǎn)S100、S200、S300、S400:步驟
[0028]PTA、PTB:載臺(tái)XA、XB:取像光軸
[0029]XA’、XB’:鏡頭光軸XAtlJA1JA2JA3:光軸
[0030]Θ 1、Θ 2、Θ 3、Θ 4:轉(zhuǎn)動(dòng)角度
【具體實(shí)施方式】
[0031]為讓本發(fā)明的上述特征能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附附圖作詳細(xì)說明如下。
[0032]圖1是本發(fā)明的一實(shí)施例中的立體攝像裝置的示意圖，請(qǐng)參照?qǐng)D1，在本實(shí)施例中，立體攝像裝置100可包括一取像裝置110、一光軸控制模塊120以及一運(yùn)算模塊130。取像裝置110適于取得一立體圖像。并且，取像裝置110可包括多個(gè)取像單元。舉例來說如圖1中所繪示，取像裝置110包括取像單元IlOA與取像單元110B，且取像單元IlOA與取像單元IlOB并排(side-by-side)。然而,本發(fā)明不限于此,在其他實(shí)施例中，取像裝置110可包括更多個(gè)取像單元。在本實(shí)施例中，光軸控制模塊120可耦接至取像裝置110。舉例而言，如圖1所繪示，光軸控制模塊120的數(shù)量也可為二個(gè)。其中，光軸控制模塊120A與光軸控制模塊120B可分別耦接并控制取像單元IlOA與取像單元110B，借此以分別控制取像單元IlOA與取像單元110B。然而，在其他實(shí)施例中，光軸控制模塊120的數(shù)量也可搭配取像單元的數(shù)量，而不限于2個(gè)。并且，運(yùn)算模塊130可耦接至取像裝置110與光軸控制模塊120。其中，運(yùn)算模塊130可根據(jù)立體圖像計(jì)算出一校正條件，光軸控制模塊120并可根據(jù)校正條件自動(dòng)地調(diào)整取像裝置110中取像單元IlOA與取像單元IlOB的取像光軸XA與取像光軸XB的方向，直到滿足校正條件為止。其中，校正條件的詳細(xì)細(xì)節(jié)將于后續(xù)述之。舉例而言，在本實(shí)施例中，光軸控制模塊120可控制取像單元IlOA與取像單元IlOB的前后位置(X軸)、高低位置(Z軸)、翻轉(zhuǎn)角(roll)以及傾角(pitch)。并且，光軸控制模塊120也可控制取像單元IlOA與取像單元IlOB水平間距(inter-axial,即沿著圖1中的Y軸方向)與偏轉(zhuǎn)角(convergence)。
[0033]其中，在經(jīng)過光軸控制模塊120的調(diào)整之后，取像單元IlOA的取像光軸XA與取像單元IlOB的取像光軸XB對(duì)齊。舉例而言，在本實(shí)施例中，圖1實(shí)施例中所述的光軸對(duì)齊也即為取像光軸XA與取像光軸XB在空間中彼此平行且至少位于同一水平面上(例如圖1中的X-Y軸平面上)，換言之，取像單元IlOA的取像光軸XA與取像單元IlOB的取像光軸XB在經(jīng)過光軸控制模塊120的校正之后，取像單元IlOA與取像單元IlOB彼此間在傾角(pitch)、偏轉(zhuǎn)角(yaw)以及翻轉(zhuǎn)角(roll)的方向上的誤差降至最低。進(jìn)一步而言，取像光軸XA與取像光軸XB在水平方向與垂直方向上對(duì)齊。更進(jìn)一步而言，在本實(shí)施例中，取像光軸XA與取像光軸XB位于同一水平面上。在本實(shí)施例中，傾角例如為取像單元IlOA以Y軸為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的取像光軸XA的角度變化，偏轉(zhuǎn)角例如為取像單元IlOA以Z軸為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的取像光軸XA的角度變化，并且翻轉(zhuǎn)角例如為取像單元IlOA以X軸為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的取像光軸XA的角度變化。借此，在實(shí)際拍攝時(shí)，由于取像光軸XA與取像光軸XB平行且位于同一水平面上，與人的兩眼視物的機(jī)制相似，因此，拍攝者可簡單的依照拍攝立體圖像所需的圖像深度大小(空間感)與凹凸感(立體感)來對(duì)應(yīng)調(diào)整取像單元IlOA取像單元IlOB之間的水平間距(inter-axial distance)的距離d與水平收斂程度(convergence)(即偏轉(zhuǎn)角Θ )，而可避免垂直方向上或是角度上(傾角與翻轉(zhuǎn)角)的誤差造成拍攝失敗或是圖像讓觀賞者感到不適的現(xiàn)象。同時(shí)，由于取像單元IlOA取像單元IlOB可被光軸控制模塊120自動(dòng)地控制，而可節(jié)省下人工校正所耗費(fèi)的大量時(shí)間，從而節(jié)省拍攝成本，并增進(jìn)拍攝效率。
[0034]詳細(xì)而言，光軸控制模塊120可包括驅(qū)動(dòng)控制器122以及多個(gè)驅(qū)動(dòng)器125，驅(qū)動(dòng)控制器122可驅(qū)動(dòng)這些驅(qū)動(dòng)器125以改變?nèi)∠駟卧狪lOA與取像單元IlOB的位置以及取像光軸XA與取像光軸XB的方向。舉例而言，在本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)控制器122與驅(qū)動(dòng)器125例如可分別包括對(duì)應(yīng)取像單元IlOA的驅(qū)動(dòng)控制器122A與驅(qū)動(dòng)器125A，以及包括對(duì)應(yīng)取像單元IlOB的驅(qū)動(dòng)控制器122B與驅(qū)動(dòng)器125B。并且，這些驅(qū)動(dòng)器125也可包括能夠正向或反向線性運(yùn)動(dòng)的精密馬達(dá)以及其相關(guān)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)件，在驅(qū)動(dòng)控制器122的控制下，可用以驅(qū)動(dòng)以改變?nèi)∠駟卧狪lOA與取像單元IlOB的位置與角度(如前述的X軸、Y軸以及Z軸立體坐標(biāo)空間中的位置，以及傾角、偏轉(zhuǎn)角以及翻轉(zhuǎn)角的角度方向，換言之，在本實(shí)施例中各取像單元例如可由六個(gè)驅(qū)動(dòng)器125分別控制各個(gè)位置與角度方向)，然而本發(fā)明不以此為限。此外，光軸控制模塊120也可包括多個(gè)載臺(tái)(stage)如圖1中的載臺(tái)PTA以及載臺(tái)PTB，以分別對(duì)應(yīng)安裝取像單元IlOA與取像單元110B。在本實(shí)施例中，載臺(tái)PTA與PTB例如為可鎖固取像單元IlOA與取像單元IlOB的平臺(tái)，然而，在其他實(shí)施例中，載臺(tái)PTA與PTB也可實(shí)施為其他形態(tài)如支撐臂或支架等適于安裝固定載臺(tái)PTA與PTA的裝置，本發(fā)明不以此為限。
[0035]進(jìn)一步而言，圖1實(shí)施例中的立體攝像裝置100所包括的光軸控制模塊120以及運(yùn)算模塊130也可形成一自動(dòng)校正裝置100’，并可依照拍攝需求搭配各式不同的攝像裝置，如立體攝像裝置的架構(gòu)可為立體攝影機(jī)、雙攝影機(jī)、雙數(shù)字相機(jī)或等任何立體信號(hào)產(chǎn)生裝置，然本發(fā)明不以此為限。借此，在實(shí)際拍攝上可依照拍攝的場(chǎng)地或環(huán)境(如極地、深海、沙漠或太空等)更換不同的攝像裝置，可具有極佳的拍攝彈性，并也具有與立體攝像裝置100相似的自動(dòng)校正功效。
[0036]更詳細(xì)而言，在本實(shí)施例中，這些驅(qū)動(dòng)器125可來回運(yùn)動(dòng)以使這些取像單元IlOA與取像單元IlOB的位置與取像光軸XA與取像光軸XB的方向趨近定位。舉例而言，圖2繪示出圖1實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)器的定位過程示意圖，請(qǐng)參照?qǐng)D1與圖2，其中，以取像單元IlOA為例，當(dāng)取像單元IlOA尚未校正時(shí)，取像光軸XA位于光軸XAtl的方向上。若取像單元IlOA的取像光軸XA欲根據(jù)前述的校正條件定位至X軸方向時(shí)，驅(qū)動(dòng)器125會(huì)以Z軸為轉(zhuǎn)動(dòng)軸使取像單元IlOA轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)取像光軸XA由光軸XAtl的方向先移動(dòng)到光軸XA1的方向上，接著驅(qū)動(dòng)器125再使取像單元IlOA轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)光軸XA1再移動(dòng)到光軸XA2的方向上，其中，第一次的轉(zhuǎn)動(dòng)角度Θ I大于第二次的轉(zhuǎn)動(dòng)角度Θ 2，并且在經(jīng)過這兩次轉(zhuǎn)動(dòng)之后，取像光軸XA與X軸的方向更接近平行。接著，驅(qū)動(dòng)器125再驅(qū)動(dòng)取像單元IlOA轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)光軸XA2移動(dòng)到光軸XA3的方向上，而后，驅(qū)動(dòng)器125再驅(qū)使取像單元IlOA轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)光軸XA3再移動(dòng)到X軸的方向上，其中，第三次的轉(zhuǎn)動(dòng)角度Θ 3大于第四次的轉(zhuǎn)動(dòng)角度Θ4，并且在經(jīng)過這兩次轉(zhuǎn)動(dòng)之后，取像光軸XA與X軸的方向相較于前幾次轉(zhuǎn)動(dòng)更接近平行，如此可反復(fù)上述過程直到取像光軸XA與X軸的方向趨近平行。換言之，驅(qū)動(dòng)器125可重復(fù)進(jìn)行數(shù)次來回轉(zhuǎn)動(dòng)以使得取像光軸XA與X軸實(shí)質(zhì)上平行。在本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動(dòng)的次數(shù)僅用于舉例說明本實(shí)施例，本發(fā)明不以此為限。此外，取像裝置110中的各取像單元也可通過此機(jī)制趨近定位。進(jìn)一步而言，光軸控制模塊120可在調(diào)整取像單元IlOA與取像單元IlOB后固定取像單元IlOA與取像單元IlOB的位置。借此，可進(jìn)一步確保校正后的取像單元IlOA與取像單元IlOB能維持，而不致輕易改變。
[0037]此外，請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D1，在本實(shí)施例中，運(yùn)算模塊130可更包括一信號(hào)擷取單元132、一運(yùn)算單元134以及一指令信號(hào)輸出單元136。信號(hào)擷取單元132可接收取像單元IlOA與IlOB所分別取得的圖像。運(yùn)算單元134耦接至信號(hào)擷取單元132。舉例而言，運(yùn)算單元134可為計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(Field Programmable Gate Array, FPGA)或是嵌入式系統(tǒng)板，然而本發(fā)明不以此為限。其中，運(yùn)算單元134可根據(jù)取像單元IIOA與IIOB所分別取得的圖像之間的特征與對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算出校正條件。指令信號(hào)輸出單元136可將校正條件轉(zhuǎn)換為一控制信號(hào)輸出至光軸控制模塊120。
[0038]圖3繪示出圖1實(shí)施例中的立體攝像裝置的校正示意圖，圖4A與圖4B分別繪示出圖3中的各取像單元在校正前分別拍攝到的圖像，圖4C繪示出圖4A與圖4B圖像的差異圖像，圖4D繪示出經(jīng)過校正后，各取像單元分別拍攝到的圖像之間的差異圖像，請(qǐng)參照?qǐng)D1至圖4B，在本實(shí)施例中，在取像裝置110中的取像單元IlOA以及取像單元IlOB尚未校正時(shí)，可利用擺設(shè)于取像裝置110前方的一近物體NJ與一遠(yuǎn)物體FJ來校正取像單元IlOA以及取像單元110B。其中，近物體NJ與取像裝置110的距離比遠(yuǎn)物體FJ與取像裝置110的距離更近，并且近物體NJ可包含多個(gè)特征點(diǎn)RG用以校正取像裝置110，而遠(yuǎn)物體FJ可以是包含明顯特征的參考物，并不可包含近物體NJ以及特征點(diǎn)RG的特征圖像(也即，近物體NJ與遠(yuǎn)物體FJ的特征不可過于相似以免造成校正上的錯(cuò)誤)。舉例而言，在本實(shí)施例中，近物體NJ例如是利用擺放于一支架M上的多個(gè)特征點(diǎn)RG所構(gòu)成的一九點(diǎn)校正板而遠(yuǎn)物體FJ可具有棋盤格紋。其中，取像單元IlOA以及取像單元IlOB除了可分別拍攝到近物體NJ上的多個(gè)特征點(diǎn)RG的圖像之外，也可通過近物體NJ九點(diǎn)校正板之間的空隙拍攝到位于近物體NJ后方的遠(yuǎn)物體FJ，如圖3所繪示。在本實(shí)施例中，取像單元IlOA的取像光軸XA以及取像單元IlOB的取像光軸XB在校正前所拍攝到的圖像分別如圖4A與圖4B所繪示，并且，將圖4A與圖4B的圖像相減可得到如圖4C的差異圖像。
[0039]由于取像單元IlOA以及取像單元IlOB尚未校正，因此在各方向上的位置與角度方向都有可能存在差異，進(jìn)而反應(yīng)在所擷取的圖像上。請(qǐng)參照?qǐng)D4C，其中這些特征點(diǎn)RG與棋盤格紋(即遠(yuǎn)物體FJ的圖像)并未對(duì)齊且有垂直與水平方向的誤差。換言之，在本實(shí)施例中，圖4C所繪示的這些由于取像單元IlOA以及取像單元IlOB在各方向上的位置與角度方向的差異所造成的差異圖像的斑紋明顯程度，即可依此推算出本實(shí)施例中的校正條件。舉例而言，在本實(shí)施例中，運(yùn)算模塊130可根據(jù)立體圖像(也即圖4A與圖4B中繪示的圖像)的差異圖像(也即如圖4C中所繪示)，計(jì)算出將此差異圖像中的斑紋明顯程度(例如斑紋的粗細(xì))降至最低時(shí)，取像光軸XA與取像光軸XB在位置與角度方向上需要改變的程度，即為本實(shí)施例中的校正條件。而后，光軸控制模塊120并可根據(jù)校正條件自動(dòng)地調(diào)整取像裝置110中取像單元IlOA與取像單元IlOB的取像光軸XA與取像光軸XB的方向，直到滿足校正條件，也即使圖4C中的差異圖像的斑紋近乎消失為止，如圖4D所繪示。如此，可確保取像單元IlOA與取像單元IlOB在方向與角度上都已被良好的校正，而可避免拍攝失敗，如圖1實(shí)施例中所述，在此不再贅述。
[0040]圖5A至圖5E繪示出圖3實(shí)施例中各取像光軸在校正過程中變化的示意圖，進(jìn)一步而言，請(qǐng)先參照?qǐng)D5A，在本實(shí)施例中，于校正過程中，首先利用近物體NJ使取像光軸XA與取像光軸XB對(duì)齊，換言之，即分別調(diào)整取像單元IlOA與取像單元IlOB直到分別拍攝到的圖像中的特征點(diǎn)RG重疊。而后，請(qǐng)?jiān)賲⒄請(qǐng)D5B，再利用遠(yuǎn)物體FJ使取像光軸XA與取像光軸XB對(duì)齊，換言之，即分別調(diào)整取像單元IlOA與取像單元IlOB直到分別拍攝到的圖像中的棋盤格紋重疊。然后，再利用近物體NJ使取像光軸XA與取像光軸XB對(duì)齊，如圖5C所繪示，接著，再利用遠(yuǎn)物體FJ使取像光軸XA與取像光軸XB對(duì)齊。如此反復(fù)利用近物體NJ與遠(yuǎn)物體FJ對(duì)齊取像光軸XA與取像光軸XB，直到取像單元IIOA與取像單元IIOB所分別拍攝到的圖像中的特征點(diǎn)RG重疊并且棋盤格紋也重疊。此時(shí)，取像單元IlOA與取像單元IlOB所分別拍攝到的圖像相減所產(chǎn)生的差異圖像可如圖4D中所繪示的近乎全黑的圖像。其中，上述的校正可通過運(yùn)算模塊130判斷出校正條件，再由光軸控制模塊120根據(jù)校正條件自動(dòng)地調(diào)整取像裝置110所產(chǎn)生，因此可快速準(zhǔn)確地校正立體攝像裝置100，進(jìn)而能節(jié)省拍攝成本，提升拍攝效率。然而，圖4D所繪示的近乎全黑的差異圖像僅用于舉例說明本實(shí)施例，在其他實(shí)施例中，也可使用其他不同的校正條件與誤差閾值(例如差異圖像中的斑紋粗細(xì)程度小于某個(gè)程度為止)。
[0041]詳細(xì)而言，在本實(shí)施例中，可進(jìn)一步指定取像單元IIOA (或取像單元110B)所拍攝到的圖像為參考圖像，再通過運(yùn)算模塊130利用區(qū)塊比對(duì)法(block matching)方法所計(jì)算出的校正條件由光軸控制模塊120調(diào)整取像單元IIOB (或取像單元110A)的位置與角度方向。并且，運(yùn)算模塊130可計(jì)算出取像單元IlOB(或取像單元110A)在位置或方向上所需要的移動(dòng)量，并依照這些移動(dòng)量中數(shù)值較高者優(yōu)先處理，直到滿足校正條件為止，以完成校正程序。
[0042]更進(jìn)一步而言，請(qǐng)參照?qǐng)D4A至圖5E，在本實(shí)施例中，取像裝置110中各個(gè)取像單元(如取像單元IlOA與110B)可具有六個(gè)自由度(也即X、Y與Z軸方向上的位移以及傾角、偏轉(zhuǎn)角以及翻轉(zhuǎn)角)。然而，由于水平誤差關(guān)系到Y(jié)軸方向上的位移以及偏轉(zhuǎn)角兩個(gè)自由度，而垂直誤差則關(guān)系到Z軸方向上的位移以及傾角，因此，在校正時(shí)可依照下述的校正流程，以進(jìn)一步地節(jié)省校正時(shí)間。以水平校正為例，可先調(diào)整取像單元IlOA與IlOB的水平位置，以使取像單元IlOA與IlOB所擷取到的近物體NJ的多個(gè)近物體NJ的圖像對(duì)齊。然后，再調(diào)整取像單元IlOA與IlOB的偏轉(zhuǎn)角，以使取像單元IlOA與IlOB所擷取到的遠(yuǎn)物體FJ的多個(gè)遠(yuǎn)物體FJ的圖像對(duì)齊。而后，再重復(fù)對(duì)齊近物體NJ圖像與遠(yuǎn)物體FJ圖像，直到近物體NJ圖像與遠(yuǎn)物體FJ圖像對(duì)齊。其中，對(duì)齊方式如圖4A至圖5E中所述，在此不再贅述。借此，可進(jìn)一步地節(jié)省水平校正所需的時(shí)間。舉例而言，在本實(shí)施例中，完整校正一次所需花費(fèi)的時(shí)間約為10分鐘，借此所節(jié)省校正時(shí)間與金錢十分可觀。
[0043]此外，垂直方向的校正也與水平方向的校正相似，可先調(diào)整取像單元IlOA與IlOB的垂直位置，以使取像單元IlOA與IlOB所擷取到的近物體NJ的多個(gè)近物體NJ的圖像對(duì)齊。然后，再調(diào)整取像單元IlOA與IlOB的傾角，以使取像單元IlOA與IlOB所擷取到的遠(yuǎn)物體FJ的多個(gè)遠(yuǎn)物體FJ的圖像對(duì)齊。而后，再重復(fù)對(duì)齊近物體NJ圖像與遠(yuǎn)物體FJ圖像，直到近物體NJ圖像與遠(yuǎn)物體FJ圖像對(duì)齊。借此，立體攝像裝置100可被自動(dòng)地校正，而能夠提升拍攝效率，節(jié)省拍攝成本。
[0044]圖6是本發(fā)明的另一實(shí)施例中的立體攝像裝置的示意圖，請(qǐng)參照?qǐng)D1與圖6，與圖1的實(shí)施例相似，然而，在本實(shí)施例中，差異之處在于立體攝像裝置200可更包括一半穿透半反射單元BS，配置于取像單元210A與取像單元210B的取像路徑上，其中取像單元210A與取像單元210B的鏡頭光軸XA’與鏡頭光軸XB’方向不位于同一水平面上(例如不位于圖6中的XY平面上)，換言之，載臺(tái)PTA以及載臺(tái)PTB也不位于同一水平面上且使得取像單元210A與取像單元210B的鏡頭光軸XA’與鏡頭光軸XB’朝向不同方向。詳言之，圖6中的立體攝像裝置200為鏡式(mirror)架構(gòu)。并且，取像單元210A與取像單元210B通過半穿透半反射單元BS之后所形成的取像光軸XA與取像光軸XB位于同一水平面上，借此可達(dá)到與圖1實(shí)施例相似的功效。此外，與圖1的實(shí)施例相似，在本實(shí)施例中，光軸控制模塊220所包括的二個(gè)光軸控制模塊220A與220B與圖1中的光軸控制模塊120A與120B具有相似的功效，驅(qū)動(dòng)控制器222所包括的二個(gè)驅(qū)動(dòng)控制器222A與222B也與圖1實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)控制器122U22A與122B具有相似的功效，多個(gè)驅(qū)動(dòng)器225 (包括圖6中的驅(qū)動(dòng)器225A以及225B)也與圖1中的驅(qū)動(dòng)器125U25A以及125B具有相似的功效，在此不再贅述。借此，圖6中的立體攝像裝置200可如圖1實(shí)施例中的立體攝像裝置100可利用相似的校正流程校正，并可具有相似的功效，相關(guān)的裝置以及校正流程的詳細(xì)敘述可參照?qǐng)D1至圖5E中所述，在此不再贅述。并且，在其他實(shí)施例中，立體攝像裝置的架構(gòu)可為立體攝影機(jī)、雙攝影機(jī)、雙數(shù)字相機(jī)或等任何立體信號(hào)產(chǎn)生裝置。并且，所生成的立體圖像信號(hào)格式也可為并排、上下(up-and-down)、左右雙信號(hào)或是多視角信號(hào)等，本發(fā)明不以此為限。
[0045]此外，如圖1中所述，圖6實(shí)施例中的立體攝像裝置200所包括的光軸控制模塊220以及運(yùn)算模塊130也可形成一自動(dòng)校正裝置200’，并可具有與圖1實(shí)施例中的自動(dòng)校正裝置100’具有相似的功效，在此不再贅述。
[0046]圖7繪示出本發(fā)明的一實(shí)施例中立體攝像裝置的校正方法的流程圖，請(qǐng)參照?qǐng)D1與圖7，在本實(shí)施例中，校正方法可用以校正圖1實(shí)施例中的立體攝像裝置100，校正方法可包括:以多個(gè)取像單元(如圖1中的取像單元IlOA與取像單元110B)擷取多個(gè)圖像信號(hào)(步驟S100)。對(duì)這些圖像信號(hào)執(zhí)行一對(duì)齊誤差運(yùn)算，并計(jì)算出這些圖像信號(hào)間的一誤差值(步驟S200)。判斷誤差值是否高于一閾值(步驟S300)。其中，若誤差值高于閾值，則執(zhí)行修正誤差值的一對(duì)齊步驟以修正這些取像單元的位置與取像光軸方向(步驟S400)，再重新對(duì)這些圖像信號(hào)執(zhí)行一對(duì)齊誤差運(yùn)算，并計(jì)算出這些圖像信號(hào)間的一誤差值(步驟S200)，直到誤差值低于閾值為止，若誤差值低于閾值，則完成校正。
[0047]詳細(xì)而言，步驟S200中的對(duì)齊誤差運(yùn)算，可如圖1實(shí)施例中的運(yùn)算模塊130將圖4A與圖4B中所繪示的圖像相減而取得圖4C差異圖像的運(yùn)算。而誤差值可如圖4C中棋盤格紋與特征點(diǎn)RG之間未對(duì)準(zhǔn)所產(chǎn)生的位置差異。并且，步驟S300中的閾值可依照拍攝者的拍攝需求所設(shè)定，在本實(shí)施例中，可為如圖4D中所繪示的近乎全黑的校正后的差異圖像。由于圖4D中的閾值很小，因此差異圖像中的斑紋低于此一預(yù)設(shè)的閾值時(shí)會(huì)不易察覺，差異圖像看起來就像是全黑的，換言之，此時(shí)取像單元IlOA與取像單元IlOB所拍攝到的圖像幾乎是重合的，然本發(fā)明不以此為限，詳細(xì)的敘述可參照?qǐng)D4A至圖4D實(shí)施例中所述，在此不再贅述。
[0048]更詳細(xì)而言，對(duì)齊誤差運(yùn)算可進(jìn)一步地包括下列步驟:進(jìn)行一特征擷取步驟，以擷取這些圖像信號(hào)并找出這些圖像信號(hào)之間的一圖像特征。進(jìn)行一特征計(jì)算步驟，以計(jì)算出這些圖像特征的位置與信息。進(jìn)行一特征對(duì)應(yīng)步驟，以比較這些圖像特征的位置與信息，并找出這些圖像特征之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系以推算誤差值。并且，校正方法也可更包括利用一校正板上的多個(gè)特征點(diǎn)RG的圖像作為近物體NJ以進(jìn)行對(duì)齊。以及利用這些圖像信號(hào)中的一圖像特征區(qū)塊作為遠(yuǎn)物體FJ以進(jìn)行對(duì)齊。舉例而言，在本實(shí)施例中，這些圖像信號(hào)例如可由圖1實(shí)施例中的信號(hào)擷取單元132擷取，而這些所擷取到的圖像信號(hào)所包含的圖像特征例如是圖4A至圖4D中所述的特征點(diǎn)RG與遠(yuǎn)物體FJ的棋盤格紋。運(yùn)算單元134可執(zhí)行特征計(jì)算步驟以及特征對(duì)應(yīng)步驟，以推算出誤差值(也即前述的圖4C中棋盤格紋與特征點(diǎn)RG之間未對(duì)準(zhǔn)所產(chǎn)生的位置差異)，以利于后續(xù)的校正。
[0049]進(jìn)一步而言，步驟S400的對(duì)齊步驟可包括:一水平方向?qū)R步驟、一垂直方向?qū)R步驟以及一圖像對(duì)齊步驟。其中，水平方向?qū)R步驟為調(diào)整這些取像單元之間在水平方向上的角度誤差與距離誤差，直到小于一水平誤差閾值為止。而垂直方向?qū)R步驟為調(diào)整這些取像單元之間在垂直方向上的角度誤差與距離誤差，直到小于一垂直誤差閾值為止。圖像對(duì)齊步驟為調(diào)整這些取像單元的光軸分別所拍攝到的圖像的大小誤差與翻轉(zhuǎn)誤差，直到小于一圖像對(duì)齊閾值與誤差閾值為止。其中，這些對(duì)齊步驟可由圖1實(shí)施例中的運(yùn)算模塊130控制光軸控制模塊120執(zhí)行。并且，在本實(shí)施例中，水平方向的對(duì)齊步驟與Y軸以及偏轉(zhuǎn)角相關(guān)，垂直方向的對(duì)齊步驟與Z軸以及傾角相關(guān)，而圖像對(duì)齊步驟與X軸以及翻轉(zhuǎn)角相關(guān)。
[0050]更進(jìn)一步而言，由于取像裝置110中各個(gè)取像單元(如取像單元IlOA與110B)可具有六個(gè)自由度(也即X、Y與Z軸方向上的位移以及傾角、偏轉(zhuǎn)角以及翻轉(zhuǎn)角)。因水平誤差關(guān)系到Y(jié)軸方向上的位移以及偏轉(zhuǎn)角兩個(gè)自由度，而垂直誤差則關(guān)系到Z軸方向上的位移以及傾角，故在校正時(shí)可依照可參照?qǐng)D4A至圖5E中所述的水平校正以及垂直校正的校正流程步驟，在此不再贅述。
[0051 ] 綜上所述，本發(fā)明的實(shí)施例中的立體攝像裝置與自動(dòng)校正裝置可通過取像裝置所取得的立體圖像計(jì)算出一校正條件，并利用光軸控制模塊調(diào)整以自動(dòng)校正取像裝置中的各取像單元的X軸、Y軸以及Z軸立體坐標(biāo)空間中的位置，以及傾角、偏轉(zhuǎn)角以及翻轉(zhuǎn)角的角度方向。并且，本發(fā)明的實(shí)施例中的校正方法可對(duì)所擷取到的圖像信號(hào)中的近物體的特征點(diǎn)與遠(yuǎn)物體的特征圖像做對(duì)齊誤差運(yùn)算以取得圖像信號(hào)彼此間的誤差值，當(dāng)誤差值大于閾值時(shí)執(zhí)行對(duì)齊步驟以使誤差值降低至一閾值以下，進(jìn)而可達(dá)到校正的功能。
[0052] 雖然本發(fā)明已以實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的變更與修改，故本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種立體攝像裝置，其特征在于，包括: 取像裝置，適于取得立體圖像，所述取像裝置包括多個(gè)取像單元； 光軸控制模塊，耦接至所述取像裝置；以及 運(yùn)算模塊，耦接至所述取像裝置與所述光軸控制模塊，其中所述運(yùn)算模塊根據(jù)所述立體圖像計(jì)算出校正條件，所述光軸控制模塊根據(jù)所述校正條件調(diào)整所述取像裝置中所述取像單元的取像光軸方向，在經(jīng)過所述光軸控制模塊的調(diào)整之后，所述取像單元的取像光軸對(duì)齊。
2.如權(quán)利要求1所述的立體攝像裝置，其特征在于，在經(jīng)過所述光軸控制模塊的調(diào)整之后，所述取像單元的取像光軸在水平方向與垂直方向上對(duì)齊。
3.如權(quán)利要求1所述的立體攝像裝置，其特征在于，在經(jīng)過光軸控制模塊調(diào)整后，所述取像單元的取像光軸位于同一水平面上。
4.如權(quán)利要求1所述的立體攝像裝置，其特征在于，所述取像裝置的所述取像單元并排。
5.如權(quán)利要求1所述的立體攝像裝置，其特征在于，還包括半穿透半反射單元，配置于所述取像單元的取像路徑上，其中所述取像單元的鏡頭光軸方向不位于同一水平面上，且所述取像單元通過所述半穿透半反射單元之后所形成的取像光軸位于同一水平面上。
6.如權(quán)利要求1所述的立體攝像裝置，其特征在于，所述光軸控制模塊包括一驅(qū)動(dòng)控制器以及多個(gè)驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)控制器驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)器以改變所述取像單元的位置與取像光軸方向。
7.如權(quán)利要求6所述的立體`攝像裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)器來回運(yùn)動(dòng)以使所述取像單元的位置與取像光軸方向趨近定位。
8.如權(quán)利要求7所述的立體攝像裝置，其特征在于，所述光軸控制模塊在調(diào)整所述取像單元后固定所述取像單元的位置。
9.如權(quán)利要求1所述的立體攝像裝置，其特征在于，所述光軸控制模塊控制所述取像單元的前后位置、高低位置、翻轉(zhuǎn)角以及傾角。
10.如權(quán)利要求3所述的立體攝像裝置，其特征在于，所述光軸控制模塊控制所述取像單元的取像光軸水平間距與偏轉(zhuǎn)角。
11.如權(quán)利要求1所述的立體攝像裝置，其特征在于，所述運(yùn)算模塊還包括: 信號(hào)擷取單元，接收所述取像單元所分別取得的圖像； 運(yùn)算單元，耦接至所述信號(hào)擷取單元，其中所述運(yùn)算單元根據(jù)所述取像單元所分別取得的圖像之間的特征與對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算出所述校正條件；以及 指令信號(hào)輸出單元，將所述校正條件轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)輸出至所述光軸控制模塊。
12.—種立體攝像裝置的校正方法，其特征在于，包括: 以多個(gè)取像單元擷取多個(gè)圖像信號(hào)； 對(duì)所述圖像信號(hào)執(zhí)行對(duì)齊誤差運(yùn)算，并計(jì)算出所述圖像信號(hào)間的誤差值； 判斷所述誤差值是否高于閾值；以及 若所述誤差值高于所述閾值，則執(zhí)行修正所述誤差值的對(duì)齊步驟以修正所述取像單元的位置與取像光軸方向，再重新對(duì)所述圖像信號(hào)執(zhí)行所述對(duì)齊誤差運(yùn)算，直到所述誤差值低于所述閾值為止，若所述誤差值低于所述閾值，則完成校正。
13.如權(quán)利要求12所述的校正方法，其特征在于，所述對(duì)齊誤差運(yùn)算包括下列步驟: 進(jìn)行特征擷取步驟，以擷取所述圖像信號(hào)并找出所述圖像信號(hào)之間的圖像特征； 進(jìn)行特征計(jì)算步驟，以計(jì)算出所述圖像特征的位置與信息；以及 進(jìn)行特征對(duì)應(yīng)步驟，以比較所述圖像特征的位置與信息，并找出所述圖像特征之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系以推算所述誤差值。
14.如權(quán)利要求12所述的校正方法，其特征在于，所述對(duì)齊步驟包括: 進(jìn)行水平方向?qū)R步驟，以調(diào)整所述取像單元之間在水平方向上的角度誤差與距離誤差，直到小于水平誤差閾值為止； 進(jìn)行垂直方向?qū)R步驟，以調(diào)整所述取像單元之間在垂直方向上的角度誤差與距離誤差，直到小于垂直誤差閾值為止；以及 進(jìn)行圖像對(duì)齊步驟，以調(diào)整所述取像單元的光軸所分別拍攝到的圖像的大小誤差與翻轉(zhuǎn)誤差，直到小于圖像對(duì)齊閾值與誤差閾值為止。
15.如權(quán)利要求14所述的校正方法，其特征在于，所述水平方向?qū)R步驟包括: 調(diào)整所述取像單元的水平位置，以使所述取像單元所擷取到的近物體的多個(gè)近物體圖像對(duì)齊； 調(diào)整所述取像單元的偏轉(zhuǎn)角，以使所述取像單元所擷取到的遠(yuǎn)物體的多個(gè)遠(yuǎn)物體圖像對(duì)齊；以及` 重復(fù)對(duì)齊所述近物體圖像與所述遠(yuǎn)物體圖像，直到所述近物體圖像與所述遠(yuǎn)物體圖像對(duì)齊。
16.如權(quán)利要求14所述的校正方法，其特征在于，所述垂直方向?qū)R步驟包括: 調(diào)整所述取像單元的垂直位置，以使所述取像單元所擷取到的近物體的多個(gè)近物體圖像對(duì)齊； 調(diào)整所述取像單元的傾角，以使所述取像單元所擷取到的遠(yuǎn)物體的多個(gè)遠(yuǎn)物體圖像對(duì)齊；以及 重復(fù)對(duì)齊所述近物體圖像與所述遠(yuǎn)物體圖像，直到所述近物體圖像與所述遠(yuǎn)物體圖像對(duì)齊。
17.如權(quán)利要求15或第16所述的校正方法，其特征在于，還包括: 利用校正板上的多個(gè)特征點(diǎn)的圖像作為近物體以進(jìn)行對(duì)齊；以及 利用所述圖像信號(hào)中的圖像特征區(qū)塊作為遠(yuǎn)物體以進(jìn)行對(duì)齊。
18.一種自動(dòng)校正裝置，適于自動(dòng)校正多個(gè)取像單元的位置與取像光軸的方向，其特征在于，所述自動(dòng)校正裝置包括: 光軸控制模塊，耦接至所述取像單元，所述光軸控制模塊包括多個(gè)載臺(tái)以安裝所述取像單元；以及 運(yùn)算模塊，耦接至所述取像單元與所述光軸控制模塊，其中所述運(yùn)算模塊根據(jù)所述取像單元所擷取的多個(gè)圖像計(jì)算出一校正條件，所述光軸控制模塊根據(jù)所述校正條件調(diào)整所述載臺(tái)并帶動(dòng)調(diào)整所述取像單元的取像光軸方向，在經(jīng)過光軸控制模塊調(diào)整后，所述取像單元的取像光軸對(duì)齊。
19.如權(quán)利要求18所述的自動(dòng)校正裝置，其特征在于，在經(jīng)過光軸控制模塊調(diào)整后，所述取像單元的取像光軸在水平方向與垂直方向上對(duì)齊。
20.如權(quán)利要求18所述的自動(dòng)校正裝置，其特征在于，在經(jīng)過光軸控制模塊調(diào)整后，所述取像單元的取像光軸位于同一水平面上。
21.如權(quán)利要求18所述的自動(dòng)校正裝置，其特征在于，安裝于所述載臺(tái)上的所述取像單元并排。
22.如權(quán)利要求18所述的自動(dòng)校正裝置，其特征在于，還包括半穿透半反射單元，配置于所述取像單元的取像路徑上，其中安裝于所述載臺(tái)上的所述取像單元的鏡頭光軸方向不位于同一水平面上，且所述取像單元通過所述半穿透半反射單元之后所形成的取像光軸位于同一水平面上。
23.如權(quán)利要求18所述的自動(dòng)校正裝置，其特征在于，所述光軸控制模塊包括一驅(qū)動(dòng)控制器以及多個(gè)驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)控制器驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)所述載臺(tái)，以調(diào)整所述取像單元的位置與取像光軸方向。
24.如權(quán)利要求23所述的自動(dòng)校正裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)器來回運(yùn)動(dòng)以使所述取像單元的位置與取像光軸方向趨近定位。
25.如權(quán)利要求24所述的自動(dòng)校正裝置，其特征在于，所述光軸控制模塊在調(diào)整所述載臺(tái)后固定所述載臺(tái)的位置。
26.如權(quán)利要求18所述的自動(dòng)校正裝置，其特征在于，所述光軸控制模塊控制所述載臺(tái)的前后位置、高低位置、翻轉(zhuǎn)角以及傾角。
27.如權(quán)利要求21所述的自動(dòng)校正裝置，其特征在于，所述光軸控制模塊控制所述載臺(tái)的取像光軸水平間距與偏轉(zhuǎn)角。
28.如權(quán)利要求18所述的自動(dòng)校正裝置，其特征在于，所述運(yùn)算模塊還包括: 信號(hào)擷取單元，接收所述取像單元所分別取得的圖像； 運(yùn)算單元，耦接至所述信號(hào)擷取單元，其中所述運(yùn)算單元根據(jù)所述取像單元所分別取得的圖像之間的特征與對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算出所述校正條件；以及 指令信號(hào)輸出單元，將所述校正條件轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)輸出至所述光軸控制模塊。
【文檔編號(hào)】G02B27/22GK103792667SQ201310086264
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月30日
【發(fā)明者】羅安鈞, 于鴻圖, 游智翔, 曾坤隆, 林仲偉, 黃偉豪 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院