多相機系統(tǒng)的校準(zhǔn)、多相機系統(tǒng)以及校準(zhǔn)輔助物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及相機系統(tǒng)的校準(zhǔn)、相機系統(tǒng)以及用于校準(zhǔn)相機系統(tǒng)的校準(zhǔn)輔助物(alignment aid)。
【背景技術(shù)】
[0002]首先，將基于圖1說明相機系統(tǒng)中頻繁出現(xiàn)的問題。圖1示出了具有相機900的全景相機系統(tǒng)(panoramic camera system)，它的入射光瞳(entrance pupil) 902 (這里，為了簡單起見，均被示出為處于相機900的物鏡的前面)被布置在公共圓圈904上，使得相機900在不同的方向上放射性地朝外定向。圖1以陰影方式示出了獨立于星狀或基于反射鏡結(jié)構(gòu)而選擇的用于布置入射光瞳的臨界區(qū)(critical zone)，該臨界區(qū)是出現(xiàn)視差錯誤(parallax error)的地方，視差錯誤是由鄰近相機900的入射光瞳902的距離過大而引起的。
[0003]通常，使用反射鏡系統(tǒng)。從而可以在公共虛擬相機中心中的反射鏡區(qū)段后方放置所有的相機的虛擬入射光瞳(即真實入射光瞳的虛擬圖像)。如在圖2A中所示，利用這樣的定位可以得到無視差的圖片，其中C表示虛擬入射光瞳的公共位置。然而，反射鏡系統(tǒng)具有以下效應(yīng):相機所拍攝的子圖像沒有重疊，這會在實踐中使子圖像不可能完美地結(jié)合(即，拼接)。在早前的應(yīng)用中，諸如在主題公園中，通過區(qū)段不可達(dá)到的屏幕(segmentedinaccessible screen)來對其進行包圍，這避免了產(chǎn)生無縫拼接圖像的必然性。然而，目前系統(tǒng)在技術(shù)上使用折衷的辦法，其中放置所有相機使得虛擬入射光瞳位于期望的優(yōu)化中心周圍的小圓上。這在圖2B中示出，通過906表示公共中心C周圍的圓圈，虛擬入射光瞳設(shè)置有參考數(shù)字908，通過910表示反射鏡區(qū)段與虛擬入射光瞳908所處的平面的交叉點。因此，圖2B的布置沒有遭受放射方向912上的問題，其中反射鏡區(qū)段與另一個接壤，由于相機的子圖像得到了必要的重疊，不會引起視差錯誤以引起明顯限制。圖3示出了具有根據(jù)圖3的虛擬入射光瞳的布置的全景相機系統(tǒng)的立體圖像，其中可以看到反射鏡區(qū)段912和相關(guān)聯(lián)的相機914。
[0004]定位相機和它們的入射光瞳的準(zhǔn)確度決定了視差的范圍，并且因此產(chǎn)生的無縫全景(即，拼接)必然精確。在待拍攝的場景中，只能接受視差錯誤受到特定的限制。例如，如果只有物體在拼接區(qū)域內(nèi)位于遠(yuǎn)的范圍中，則將可以接受比近范圍物體更大的視差錯誤。相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)是所產(chǎn)生的視差錯誤小于一個像素。為了保持視差錯誤足夠小以符合該標(biāo)準(zhǔn)，需要非常精確地定位虛擬入射光瞳908。這再次需要精確地定位相機，并且因此這伴隨兩個主要缺點，校準(zhǔn)的精確性和時間消耗:
[0005]-為相機的精確的機械定位而做出的非常大的付出。
[0006]-為了所有的自由度，相機需要精確地移動并且長久地鎖定。
[0007]-不能任意地選擇旋轉(zhuǎn)自由度的旋轉(zhuǎn)中心的位置。旋轉(zhuǎn)中心理想地與入射光瞳相一致。
[0008]-改變自由度不應(yīng)引起其他自由度的角度的進一步變化，S卩，自由度的角度相互正交。
[0009]-隨著時間推移自由度不變化，特別是還不能由震動或熱效應(yīng)引起變化。
[0010]-期望位置的確定和控制。
[0011]-無法容易地直接測量由期望的虛擬中心造成的各單個相機的精確位置。通常其位于光學(xué)范圍內(nèi)。
[0012]-當(dāng)調(diào)整光學(xué)件時，入射光瞳的位置可能改變。
[0013]-另外，精確位置取決于剩余的光學(xué)系統(tǒng)，諸如反射鏡公差。
[0014]-在昂貴的測量技術(shù)的幫助下，通過基于相機圖像的視覺控制間接地執(zhí)行相機中心的確定和控制。
[0015]-先前非常小的偏差和角度錯誤具有嚴(yán)重后果和非常快地導(dǎo)致不可接受的視差錯誤。
[0016]對于相機系統(tǒng)和校準(zhǔn)輔助物，上述需求均導(dǎo)致非常高的設(shè)備消耗并且校準(zhǔn)非常費時。即使在最佳設(shè)備的先決條件下，校準(zhǔn)和控制也只在具有專家級的知識的情況下是可能的并且仍非常耗時，在實踐中，與之相對的是商業(yè)生產(chǎn)的高成本壓力，尤其用于現(xiàn)場廣播。
[0017]在圖3的系統(tǒng)中，例如，所有的相機914被單獨地安裝在固定器(holder)916上，以單獨地定向并且可鎖定在它們的位置處。通過這種方式，例如，各個相機914可以在三個空間方向上移動并且在可以圍繞光軸旋轉(zhuǎn)，并且可以圍繞兩個橫向軸傾斜。針對所有的相機914單獨執(zhí)行所產(chǎn)生的六軸調(diào)節(jié)。以這種方式所獲得的例如圖2B的結(jié)構(gòu)是非常昂貴的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種允許較少地付出以校準(zhǔn)相機系統(tǒng)的構(gòu)思。
[0019]通過所附獨立權(quán)利要求的主題來實現(xiàn)該目的。
[0020]本發(fā)明的核心思想是發(fā)現(xiàn):可以在使用具有均被實施用于連接、適配或夾持相機殼體或物鏡的配對物的多個連接件的固定器時，相機系統(tǒng)的校準(zhǔn)是較廉價的，即，實施固定器使得固定器的連接件或固定器模塊沿著至少一個公共空間方向相對于彼此被剛性固定，其中，該連接件被剛性固定或被絕對(merely)固定在旋轉(zhuǎn)軸線上。
[0021]固定器可以被用于校準(zhǔn)輔助物，并且因此可以僅在校準(zhǔn)相機系統(tǒng)時使用固定器，或者即使在相機操作期間的校準(zhǔn)之后將固定器保留在相機系統(tǒng)內(nèi)。
[0022]根據(jù)實施例，連接件物鏡/相機殼體接觸面是用于與相機殼體或物鏡的中的每一個的一個配對物連接，即它們與相應(yīng)的配對物一起形成，例如但非排他地是C座、CS座、PL座、Arri標(biāo)準(zhǔn)件、Arri插銷、Aeton通用件、B4、BNCR、S、CA、PV或FZ連接系統(tǒng)，該固定器僅作為校準(zhǔn)輔助物被設(shè)置用于進行校準(zhǔn)或者設(shè)置連接件，用于與該物鏡或連接件中的相應(yīng)的一個進行適配，用于與相應(yīng)相機的該物鏡與該相機殼體之間的物鏡/相機接觸面適配或夾持。通過這種方式更容易得到該相機的該入射光瞳的位置精度，因為通常生產(chǎn)的物鏡比相機殼體明顯地更精確。
[0023]可以在連接件之間剛性地實施固定器，使得該連接件在位置和方位這兩者上彼此被剛性地定向。然而，根據(jù)另外的實施例，該固定器以模塊方式由幾個模塊組成。
【附圖說明】
[0024]本申請的另外的優(yōu)選實施例是從屬權(quán)利要求的主題。下面將參考附圖更詳細(xì)地論述本申請的優(yōu)選實施例。它們示出:
[0025]圖1示意性地示出了全景相機系統(tǒng)的臨界區(qū)，該臨界區(qū)處由于鄰近相機的入射光瞳的距離過大而發(fā)生視差錯誤，其中，相機系統(tǒng)與圖2B的類型相對應(yīng)；
[0026]圖2A和圖2B用于示出根據(jù)兩種不同類型的反射鏡相機系統(tǒng)的虛擬入射光瞳的最佳位置的示意圖；
[0027]圖3為圖2B的類型的反射鏡相機系統(tǒng)的空間視圖；
[0028]圖4為根據(jù)本發(fā)明可以校準(zhǔn)的反射鏡全景相機系統(tǒng)的偏轉(zhuǎn)鏡布置(deflect1nmirror arrangement)和相機的位置的示意性空間圖；
[0029]圖5為根據(jù)實施例的固定器的局部空間視圖；
[0030]圖6為穿過圖5的固定器的接受件的剖視圖；
[0031]圖7為根據(jù)實施例的校準(zhǔn)方法的流程圖；
[0032]圖8為示出了根據(jù)實施例的具有所示出的固定器與反射鏡布置之間的相互位置的全景相機系統(tǒng)的空間視圖；
[0033]圖9為具有安裝在固定器上的相機的圖8的多相機系統(tǒng)的空間視圖；
[0034]圖10為示意性示出了移除校準(zhǔn)輔助物之后用于鎖定已校準(zhǔn)狀態(tài)的鎖定裝置的空間視圖；
[0035]圖11A為用于實施根據(jù)實施例的校準(zhǔn)輔助物的固定器的空間視圖；
[0036]圖11B為穿過圖11A的連接件的剖視圖；
[0037]圖11C為穿過根據(jù)另一實施例的用插銷代替螺紋(screw thread)的圖11A的固定器的連接件的剖視圖；
[0038]圖12為根據(jù)又一實施例的固定器的連接件的剖視圖；
[0039]圖13為根據(jù)又一實施例的固定器的連接件的剖視圖；
[0040]圖14為根據(jù)本發(fā)明可以校準(zhǔn)的3D全景反射鏡全景相機系統(tǒng)的偏轉(zhuǎn)鏡布置與相機的位置的示意性空間視圖；
[0041]圖15為根據(jù)適用于圖14的系統(tǒng)的實施例的模塊固定器的示意性頂視圖；
[0042]圖16A