專利名稱：PC Camera和基于PC Camera的攝像系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)攝像機(jī)(Camera)的攝像技術(shù)，特 別涉及一種PC Camera、基于PC Camera的攝像系統(tǒng)、以及基于PC Camera 的攝像方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有PC Camera具有一攝像頭，是一種較為常用的攝像機(jī)。PC Camera 與PC機(jī)相連，并將其攝像頭生成的圖像信號(hào)經(jīng)過去噪聲處理后輸出給PC 才幾，并由PC才幾顯示輸出。
但現(xiàn)有PC Camera只能夠通過其攝像頭拍攝到二維的平面圖像，而無(wú)法 實(shí)現(xiàn)立體成像，從而無(wú)法滿足用戶需求。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了 一種PC Camera、基于PC Camera的攝像系統(tǒng)、 以及基于PC Camera的攝像方法，能夠?qū)崿F(xiàn)立體成像。
本發(fā)明提供的一種PC Camera,包括兩個(gè)攝像頭、圖像處理單元、圖 像合成單元、圖像傳輸單元，其中，
所述兩個(gè)攝像頭的光軸在成像平面上具有一交點(diǎn)，分別用于生成一路圖 像信號(hào)輸出至所述圖像處理單元；
所述圖像處理單元，用于對(duì)接收到的兩路圖像信號(hào)進(jìn)行去噪聲處理，并 輸出至所述圖像合成單元；
所述圖像合成單元，用于將所述圖像處理單元輸出的圖像信號(hào)進(jìn)行立體 合成后，將得到的平面圖像和該平面圖像的高度信息輸出至所述圖像傳輸單
元；
所述圖像傳輸單元，用于將接收到的平面圖像和所述高度信息輸出。
所述PC Camera進(jìn)一步包括
位于所述圖像處理單元與所述圖像合成單元之間的圖像匹配校正單元， 用于根據(jù)預(yù)設(shè)的立體合成參數(shù)對(duì)接收到的圖像信號(hào)進(jìn)行匹配校正并輸出至 所述圖像合成單元。
所述兩個(gè)攝像頭安裝于輔助支架，所述PC Camera進(jìn)一步包括通過傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述輔助支架相連的馬達(dá)；
所述圖像匹配校正單元，進(jìn)一步根據(jù)匹配校正結(jié)果向所述馬達(dá)輸出控制 信號(hào)，驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)通過所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)所述輔助支架及所述兩個(gè)攝像頭 旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的角度。
所述PC Camera進(jìn)一步包括
位于所述圖像合成單元與所述圖像傳輸單元之間的圖像壓縮單元，用于 將所述圖像合成單元輸出的平面圖像和所述高度信息進(jìn)行壓縮處理后輸出 至所述圖像傳輸單元。
除圖像傳輸單元之外的其他功能單元集成于同一物理芯片內(nèi)。 所述圖像傳輸單元基于通用串行總線USB協(xié)議輸出所述平面圖像和所 述高度信息。
本發(fā)明提供的一種基于PC Camera的攝像系統(tǒng)，包括PC攝像機(jī)Camera 和PC才幾，其中，
所述PCCamera包括兩個(gè)攝像頭、圖像處理單元、圖像合成單元、圖 像傳輸單元；
所述兩個(gè)攝像頭的光軸在成像平面上具有一交點(diǎn)，分別用于生成一路圖 像信號(hào)輸出至所述圖像處理單元；
所述圖像處理單元，用于對(duì)接收到的兩路圖像信號(hào)進(jìn)行去噪聲處理，并 輸出至所述圖像合成單元；
所述圖像合成單元，用于將所述圖像處理單元輸出的圖像信號(hào)進(jìn)行立體
合成，將得到的平面圖像和該平面圖像的高度信息輸出至所述圖像傳輸單
元；
所述圖像傳輸單元，用于將接收到的平面圖像和所述高度信息輸出；
所述PC機(jī)根據(jù)接收到的所述高度信息對(duì)所述平面圖像進(jìn)行渲染和修飾 后，顯示輸出得到的立體圖像。
所述PC機(jī)包括圖像接收單元和圖像顯示單元；
所述圖像接收單元，用于將接收自所述圖像傳輸單元的平面圖像和所述 高度信息輸出至所述圖像顯示單元；
所述圖像顯示單元，用于根據(jù)接收到的所述高度信息對(duì)所述平面圖像進(jìn) 行渲染和修飾后，顯示輸出得到的立體圖像。
所述PC Camera進(jìn)一步包括
位于所述圖像處理單元與所述圖像合成單元之間的圖像匹配校正單元， 用于根據(jù)預(yù)設(shè)的立體合成參數(shù)對(duì)接收到的圖像信號(hào)進(jìn)行匹配校正并輸出至 所述圖^f象合成單元。
所述兩個(gè)攝像頭安裝于輔助支架，所述PC Camera進(jìn)一步包括通過傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述輔助支架相連的馬達(dá)；
所述圖像匹配校正單元，進(jìn)一步根據(jù)匹配校正結(jié)果向所述馬達(dá)輸出控制
旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的角度。
所述PC Camera進(jìn)一步包括位于所述圖像合成單元與所述圖像傳輸單 元之間的圖像壓縮單元，用于將所述圖像合成單元輸出的平面圖像和所述高 度信息進(jìn)行壓縮處理后輸出至所述圖像傳輸單元；
所述PC機(jī)進(jìn)一步包括位于所述圖像接收單元與所述圖像顯示單元之 間的圖像解碼單元，用于對(duì)接收自所述圖像接收單元的平面圖像和所述高度 信息進(jìn)行解碼處理后輸出給所述圖像顯示單元。
所述圖像傳輸單元與所述圖像接收單元基于通用串行總線USB協(xié)議進(jìn) 行所述平面圖像和所述高度信息的傳輸。
所述圖像顯示單元包括OpenGL接口 ，并通過所述OpenGL接口輸出所 述立體圖像。
本發(fā)明提供的另一種基于PC Camera的攝像系統(tǒng)，包括PC攝像機(jī)
Camera和PC機(jī)，其中，
所述PC Camera包括兩個(gè)攝像頭、圖像處理單元、圖像傳輸單元； 所述兩個(gè)攝像頭的光軸在成像平面上具有一交點(diǎn)，分別用于生成一路圖
像信號(hào)輸出至所述圖像處理單元；
所述圖像處理單元，用于對(duì)接收到的兩路圖像信號(hào)進(jìn)行去噪聲處理，并
輸出至所述圖像傳輸單元；
所述圖像傳輸單元，用于將接收到的圖像信號(hào)輸出； 所述PC機(jī)包括圖像接收單元、圖像合成單元和圖像顯示單元； 所述圖像接收單元，用于將接收自所述圖像傳輸單元的圖像信號(hào)輸出至
所述圖像合成單元；
所述圖像合成單元，用于將所述圖像接收單元輸出的圖像信號(hào)進(jìn)行立體
合成后，將得到的平面圖像和該平面圖像的高度信息輸出至所述圖像顯示單
元；
所述圖像顯示單元，用于根據(jù)接收到的所述高度信息對(duì)所述平面圖像進(jìn) 行渲染和修飾后，顯示輸出得到的立體圖像。
所述PC機(jī)進(jìn)一步包括
位于所述圖像接收單元與所述圖像合成單元之間的圖像匹配校正單元， 用于根據(jù)預(yù)設(shè)的立體合成參數(shù)對(duì)接收到的圖像信號(hào)進(jìn)行匹配校正并輸出至 所述圖像合成單元。
所述PC Camera進(jìn)一步包括位于所述圖像處理單元與所述圖像傳輸單 元之間的圖像壓縮單元，用于將所述圖像處理單元輸出的圖像信號(hào)進(jìn)行壓縮 處理后輸出至所述圖像傳輸單元；
所述PC機(jī)進(jìn)一步包括位于所述圖像接收單元與所述圖像匹配校正單 元之間的圖像解碼單元，用于對(duì)接收自所述圖像接收單元的平面圖像和所述 高度信息進(jìn)行解碼處理后輸出給所述圖像匹配校正單元。
所述圖像傳輸單元與所述圖像接收單元基于通用串行總線USB協(xié)議進(jìn) 行所述平面圖像和所述高度信息的傳輸。
所述圖像顯示單元包括OpenGL接口 ，并通過所述OpenGL接口輸出所 述立體圖像。
本發(fā)明提供的一種基于PC Camera的攝像方法，在所述PC Camera中 設(shè)置兩個(gè)攝像頭，且兩個(gè)攝像頭的光軸在成像平面上具有一交點(diǎn)，該方法包 括
所述PC Camera對(duì)所述兩個(gè)攝像頭分別生成的兩路圖像信號(hào)進(jìn)行去噪 聲處理；
所述PC Camera將去噪聲處理后的圖像信號(hào)進(jìn)行立體合成后，將得到的 平面圖像和該平面圖像的高度信息；
所述PC Camera輸出所述平面圖像和所述高度信息。
所述PC Camera輸出所述平面圖像和所述高度信息之后，該方法進(jìn)一 步 包括
所述PC機(jī)接收所述輸出的平面圖像和高度信息；
所述PC機(jī)根據(jù)接收到的所述高度信息對(duì)所述平面圖像進(jìn)行渲染和修飾
后，顯示輸出得到的立體圖像。
所述PC Camera進(jìn)行立體合成之前，該方法進(jìn)一步包括
所述PC Camera根據(jù)預(yù)設(shè)的立體合成參數(shù)對(duì)接收到的圖像信號(hào)進(jìn)行匹
配校正。
所述PC Camera進(jìn)行匹配4交正之后，該方法進(jìn)一步包括
所述PC Camera根據(jù)匹配校正結(jié)果控制所述兩個(gè)攝像頭旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的角度。
所述P C C am e ra輸出所述平面圖像和所述高度信息之前，該方法進(jìn) 一 步 包括將所述平面圖像和所述高度信息進(jìn)行壓縮處理；
所述PC機(jī)接收所述輸出的平面圖像和高度信息之后，該方法進(jìn)一 步包 括對(duì)接收到的所述平面圖像和所述高度信息進(jìn)行解碼處理。
所述PC Camera與所述PC機(jī)基于通用串行總線USB協(xié)議進(jìn)行所述平 面圖像和所述高度信息的傳輸。 所述顯示輸出立體圖像包括 通過OpenGL接口輸出所述立體圖像。
本發(fā)明提供的另一種基于PC Camera的攝像方法，在所述PC Camera 中設(shè)置兩個(gè)攝像頭，且兩個(gè)攝像頭的光軸在成像平面上具有一交點(diǎn)，該方法 包括
所述PC Camera對(duì)所述兩個(gè)攝像頭分別生成的兩路圖像信號(hào)進(jìn)行去噪 聲處理；
所述PC Camera將去噪聲處理后的圖像信號(hào)輸出； 所述PC機(jī)接收所述PC Camera輸出的圖像信號(hào)； 所述PC機(jī)將接收到的圖像信號(hào)進(jìn)行立體合成，得到平面圖像及其對(duì)應(yīng) 的高度信息；
所述PC機(jī)根據(jù)所述高度信息對(duì)所述平面圖像進(jìn)行渲染和修飾后，顯示 輸出得到的立體圖像。
所述PC機(jī)進(jìn)行立體合成之前，該方法進(jìn)一步包括
所述PC機(jī)根據(jù)預(yù)設(shè)的立體合成參數(shù)對(duì)接收到的圖像信號(hào)進(jìn)行匹配校正。
所述PC Camera輸出所述圖像信號(hào)之前，該方法進(jìn)一步包括將所述圖 像信號(hào)進(jìn)行壓縮處理；
所述PC機(jī)接收所述輸出的平面圖像和高度信息之后，該方法進(jìn)一 步包 括對(duì)接收到的所述圖像信號(hào)進(jìn)行解碼處理。
所述PC Camera與所述PC機(jī)基于通用串行總線USB協(xié)議進(jìn)行所述圖 像信號(hào)的傳輸。
所述顯示輸出立體圖像包括
通過OpenGL接口輸出所述立體圖像。
由上述技術(shù)方案可見，本發(fā)明基于立體成像原理，在一個(gè)PC Camera
中設(shè)置兩個(gè)攝像頭，每個(gè)攝像頭均能夠生成一幅二維平面圖像，然后將兩個(gè) 二維平面圖像進(jìn)行合成，即可得到合成后的一幅二維平面圖像以及該二維平
面圖像的高度信息；由于高度信息能夠反映出二維平面圖像中，各像素點(diǎn)在 垂直于該圖像所在平面方向上的距離，因此，根據(jù)對(duì)應(yīng)的高度信息對(duì)合成后 的二維平面圖像進(jìn)行渲染和修飾，即可由 一個(gè)PC Camera得到立體圖像。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一中基于PC Camera的攝像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本發(fā)明實(shí)施例 一 中PC Camera的光軸在成像平面上具有一交點(diǎn)的 兩個(gè)攝像頭安裝示意圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例一中PCCamem的兩個(gè)攝像頭的成像范圍示意圖。 圖4為本發(fā)明實(shí)施例一中基于PC Camera的攝像方法的流程示意圖。 圖5為本發(fā)明實(shí)施例二中基于PC Camera的攝像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6為本發(fā)明實(shí)施例二中基于PC Camera的攝像方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉 實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
本發(fā)明基于已有的立體成像原理，在一個(gè)PC Camera中設(shè)置兩個(gè)攝像 頭，每個(gè)攝像頭均能夠生成一幅二維平面圖像，然后將兩個(gè)二維平面圖像進(jìn) 行合成，即可得到合成后的一幅二維平面圖像以及該二維平面圖像的高度信 息。其中，高度信息能夠反映出二維平面圖像中，各像素點(diǎn)在垂直于該圖像 所在平面方向上的距離。
這樣，根據(jù)對(duì)應(yīng)的高度信息對(duì)合成后的二維平面圖像進(jìn)行渲染和修飾， 即可由 一 個(gè)PC Camera得到立體圖像。
下面，結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。 實(shí)施例一圖1為本發(fā)明實(shí)施例一中基于PC Camera的攝像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如 圖1所示，本實(shí)施例中基于PC Camera的攝像系統(tǒng)包括PC Camera和PC機(jī)。
本實(shí)施例中的PC Camera包括兩個(gè)攝像頭、圖像處理單元、圖像匹配 校正單元、圖像合成單元、圖像壓縮單元、圖像傳輸單元。
具體來說，PC Camera的兩個(gè)攝像頭基于立體成像原理而模擬人的雙 眼，且兩個(gè)攝像頭的光軸在成像平面上具有一交點(diǎn)，即兩個(gè)攝像頭分別從不 同的角度對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)圖像，但在目標(biāo)圖像所在平面上具有一焦點(diǎn)，參見圖2。 實(shí)際應(yīng)用中，兩個(gè)攝像頭間的距離較佳地小于或等于人的雙眼間的距離 6-7cm。
兩個(gè)攝像頭分別用于生成一路圖像信號(hào)輸出至圖像處理單元。
攝像頭成像時(shí)可能會(huì)由于各種外部因素的影響，例如攝像頭光學(xué)特征會(huì) 造成圖像梯形誤差、目標(biāo)物體中間部分曝光較強(qiáng)、邊沿部分曝光較弱，使得 其生成的圖像信號(hào)存在各種噪聲誤差。
因此，由圖像處理單元分別對(duì)接收到的兩路圖像信號(hào)進(jìn)行去噪聲處理， 并輸出至圖像匹配校正單元。
圖像匹配校正單元為 一可選的功能單元，在PC Camera中設(shè)置圖像匹配 校正單元主要基于如下考慮
實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)置于PC Camera中的兩個(gè)攝像頭間的角度可能無(wú)法保證 二者的光軸匯聚于一點(diǎn)。而且，兩個(gè)攝像頭的成像范圍也不一定統(tǒng)一，參見 圖3，兩個(gè)矩形框分別表示的兩個(gè)攝像頭的應(yīng)有成像范圍，而兩個(gè)矩形框相 交的陰影部分表示相匹配的成像范圍，由圖3可見，相匹配的成像范圍小兩 個(gè)攝像頭的應(yīng)有成像范圍。這樣，就需要根據(jù)兩個(gè)攝像頭分別生成的圖像信 號(hào)，對(duì)兩個(gè)攝像頭間的角度進(jìn)行匹配校正，以使得兩個(gè)攝像頭分別生成的圖 像信號(hào)能夠滿足立體合成算法的要求。
因此，由圖像匹配校正單元根據(jù)預(yù)設(shè)的立體合成參數(shù)對(duì)接收到的圖像信 號(hào)進(jìn)行匹配校正，并輸出至圖像合成單元，同時(shí)，根據(jù)匹配校正結(jié)果輸出控
制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)攝像頭角度的調(diào)整，經(jīng)反復(fù)多次調(diào)整，即可保證兩個(gè)攝像頭的 光軸相交于成像平面上的 一點(diǎn)、且二者的成像范圍相統(tǒng)一。
這種情況下，本實(shí)施例中的PC Camera中，兩個(gè)攝像頭可安裝于可旋轉(zhuǎn) 的輔助支架，輔助支架用于調(diào)節(jié)兩個(gè)攝像頭在同一平面的夾角，通過例如齒 輪傳動(dòng)等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與馬達(dá)相連。這樣，圖像匹配校正單元根據(jù)匹配校正結(jié)果 輸出的控制信號(hào)，能夠驅(qū)動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)數(shù)，從而通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)輔 助支架及安裝于輔助支架的兩個(gè)攝像頭旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的角度。
較佳地，由一個(gè)馬達(dá)同時(shí)帶動(dòng)兩個(gè)攝像頭旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的角度。實(shí)際應(yīng)用中， 也可以設(shè)置兩個(gè)馬達(dá)分別驅(qū)動(dòng)不同攝像頭的旋轉(zhuǎn)角度，這種情況下，即需要 圖像匹配校正單元輸出兩路控制信號(hào)，分別用于驅(qū)動(dòng)不同的馬達(dá)。
當(dāng)然，如果在初始安裝過程中即可保證兩個(gè)攝像頭在成像平面上具有一 交點(diǎn)、且兩個(gè)攝像頭的成像范圍統(tǒng)一，則無(wú)需圖像匹配校正單元的調(diào)整。
經(jīng)圖像處理單元的去噪聲處理、圖像匹配校正單元的匹配才交正后，由圖 像合成單元將匹配校正后的圖像信號(hào)進(jìn)行立體合成，得到平面圖像和該平面
圖像的高度信息并輸出至圖像壓縮單元。
圖像壓縮單元也為一個(gè)可選的功能單元，用于將圖像合成單元輸出的平
面圖像和對(duì)應(yīng)的高度信息進(jìn)行壓縮處理后輸出至圖像傳輸單元。實(shí)際應(yīng)用 中，對(duì)于高分辨率的圖像，較佳地應(yīng)設(shè)置圖像壓縮單元對(duì)待傳輸?shù)钠矫鎴D像 和對(duì)應(yīng)的高度信息進(jìn)行壓縮處理；具體的壓縮方式可以為平面圖像采用聯(lián) 合圖像專家組(JPEG)壓縮、對(duì)應(yīng)的高度信息采用差分編碼來壓縮。
圖像傳輸單元可以為帶有通用串行總線(USB)接口的USB控制器， 也可以為串口、并口控制器，將接收到的平面圖像和高度信息輸出。
實(shí)際應(yīng)用中，為了保證高集成度，PC Camera中除圖像傳輸單元之外的 其他功能單元均可集成于同一物理芯片中，例如在現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列 (FPGA)等各種可編程邏輯器件中。
本實(shí)施例中的PC機(jī)包括圖像接收單元、圖像解碼單元和圖像顯示單元。
圖像接收單元，基于與PC Camera中的圖像傳輸單元相同的協(xié)議接收平 面圖像和對(duì)應(yīng)的高度信息，即如果PC Camera中的圖像傳輸單元基于USB 協(xié)議進(jìn)行傳輸，則圖像接收單元也需要基于USB協(xié)議實(shí)現(xiàn)接收；將接收自 PC Camera的圖像傳輸單元的平面圖像和高度信息輸出至圖像解碼單元。
圖像解碼單元對(duì)接收自圖像接收單元的平面圖像和高度信息進(jìn)行解碼 處理后輸出給圖像顯示單元。其中，圖像解碼單元為可選的功能單元，只有 在PC Camera中包括圖像壓縮單元的情況下，PC機(jī)中才需要設(shè)置圖像解碼 單元。
圖像顯示單元根據(jù)接收到的高度信息對(duì)平面圖像進(jìn)行渲染和修飾后，顯 示輸出得到的立體圖像。實(shí)際應(yīng)用中，圖像顯示單元較佳地通過現(xiàn)有3D程 序接口來顯示輸出立體圖像，例如開放圖形程序接口 (OpenGL)。
以上是對(duì)本實(shí)施例中PC Camera及基于PC Camera的攝像系統(tǒng)的說明。 由上述PC Camera及基于PC Camera的攝像系統(tǒng)可見，本實(shí)施例將兩個(gè)攝像 頭及立體成像相關(guān)的功能單元集成于一個(gè)PC Camera中，因而只需一個(gè)PC Camera即可實(shí)i見立體成4象。
下面，再對(duì)本實(shí)施例中基于PC Camera的攝像方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例 一 中基于PC Camera的攝像方法的流程示意圖。先， 如圖4所示，本實(shí)施例中的攝像方法還包括
步驟400，在PC Camera中設(shè)置兩個(gè)攝像頭，且使得兩個(gè)攝像頭的光軸 在成像平面上具有一交點(diǎn)。
步驟401， PC Camera分別對(duì)兩個(gè)攝像頭分別生成的兩路圖像信號(hào)進(jìn)行 去噪聲處理。
步驟402, PC Camera根據(jù)預(yù)設(shè)的立體合成參數(shù)對(duì)接收到的圖像信號(hào)進(jìn) 4亍匹配才交正。
其中，本步驟為一可選步驟，且在本步驟之后，還可以返回步驟400, 根據(jù)匹配校正結(jié)果調(diào)節(jié)兩個(gè)攝像頭旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的角度，以調(diào)節(jié)成像質(zhì)量。
步驟403, PC Camera將兩路圖像信號(hào)進(jìn)行立體合成后，得到平面圖像
和該平面圖像的高度信息。
步驟404, PC Camera將得到的平面圖像和對(duì)應(yīng)的高度信息進(jìn)行壓縮處理。
本步驟也為一可選步驟，如果PC Camera中攝像頭具有較高的分辨率，
則較佳地應(yīng)在步驟405之前執(zhí)行本步驟。具體來說，平面圖像采用JPEG壓
縮，而對(duì)應(yīng)的高度信息則采用差分編碼來壓縮。
步驟405， PC Camera輸出平面圖像和高度信息。
本步驟中可以基于USB協(xié)議輸出平面圖像和高度信息。
上述步驟401~步驟405為PC Camera內(nèi)部的處理流程，后續(xù)步驟則為
PC才幾內(nèi)部的處理流程。
步驟406, PC機(jī)接收PC Camera輸出的平面圖像和高度信息。
步驟407， PC機(jī)對(duì)接收到的平面圖像和所述高度信息進(jìn)行解碼處理。
本步驟為可選步驟，只有在步驟404之前執(zhí)行了步驟403的情況下才執(zhí)
行本步驟。
步驟408， PC機(jī)根據(jù)接收到的高度信息對(duì)平面圖像進(jìn)行渲染和修飾后， 顯示輸出得到的立體圖像。
本步驟中，PC機(jī)可通過OpenGL接口輸出立體圖像。 至此，本流程結(jié)束。
由上述流程可見，本實(shí)施例將兩個(gè)攝像頭集成于一個(gè)PC Camera中，并 由PC Camera實(shí)現(xiàn)兩路圖像信號(hào)的立體合成，因而只需一個(gè)PC Camera即可 實(shí)現(xiàn)立體成像。 實(shí)施例二
本實(shí)施例中，仍將兩個(gè)攝像頭設(shè)置于一個(gè)PC Camera中，但立體合成等 處理則由PC機(jī)來實(shí)現(xiàn)。
圖5為本發(fā)明實(shí)施例二中基于PC Camera的攝像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如 圖5所示，本實(shí)施例中基于PCCamera的攝像系統(tǒng)包括PC攝像機(jī)Camera 和PC機(jī)。
本實(shí)施例中的PC Camera包括兩個(gè)攝像頭、圖像處理單元、圖像壓縮 單元和圖像傳輸單元。
兩個(gè)攝像頭的光軸在成像平面上具有一交點(diǎn)，分別用于生成一路圖像信 號(hào)輸出至圖像處理單元。
圖像處理單元，分別對(duì)接收到的兩路圖像信號(hào)進(jìn)行去噪聲處理，并輸出 至圖像壓縮單元。
圖像壓縮單元，用于將圖像處理單元輸出的圖像信號(hào)進(jìn)行壓縮處理后輸 出至圖像傳輸單元。與實(shí)施例一同理，本實(shí)施例中的圖像壓縮單元也為一可 選的功能單元，可根據(jù)實(shí)際需要來確定是否需要在PC Camera中設(shè)置圖像壓 縮單元。但如果需要由圖像壓縮單元對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行壓縮處理，則由于壓縮 處理的對(duì)象不同，因而壓縮方式應(yīng)與實(shí)施例一中不同。具體來說，本實(shí)施例 中壓縮處理的對(duì)象是兩路圖像信號(hào)，因而較佳地采用第二代動(dòng)態(tài)圖像專家組 (MPEG2)的壓縮方法，即對(duì)其中一個(gè)攝像頭的圖像信號(hào)進(jìn)行JPEG壓縮， 對(duì)另一個(gè)攝像頭的圖像信號(hào)則采用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行壓縮。也就是說，將 兩個(gè)圖像信號(hào)相差的部分保留，將冗余的部分去除。
圖像傳輸單元，用于將接收到的圖像信號(hào)輸出。本實(shí)施例中的圖像傳輸 單元可以為帶有USB接口的USB控制器，也可以為串口、并口控制器。
實(shí)際應(yīng)用中，為了保證高集成度，PC Camera中除圖像傳輸單元之外的 其他功能單元均可集成于同一物理芯片中，例如FPGA等各種可編程邏輯器 件中。
本實(shí)施例中的PC機(jī)包括圖像接收單元、圖像解碼單元、圖像匹配校 正單元、圖像合成單元和圖像顯示單元。
圖像接收單元，基于與PC Camera中的圖像傳輸單元相同的協(xié)議接收?qǐng)D 像信號(hào)，即如果PC Camera中的圖像傳輸單元基于USB協(xié)議進(jìn)行傳輸，則 圖像接收單元也需要基于USB協(xié)議實(shí)現(xiàn)接收；將接收自圖像傳輸單元的圖 像信號(hào)輸出至圖像解碼單元。
圖像解碼單元，用于對(duì)接收自所述圖像接收單元的平面圖像和所述高度
信息進(jìn)行解碼處理后輸出給圖像匹配校正單元。與實(shí)施例一同理，本實(shí)施例
中的圖像解碼單元也為一可選的功能單元，只有在本實(shí)施例中PC Camera 包括圖像壓縮單元的情況下，才必須在PC機(jī)中設(shè)置圖像解碼單元。
圖像匹配校正單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的立體合成參數(shù)對(duì)接收到的圖像信號(hào) 進(jìn)行匹配校正并輸出至圖像合成單元。本實(shí)施例中，圖像匹配校正單元為一 可選的功能單元，如果在初始安裝過程中即可保證PC Camera中兩個(gè)攝像頭 在成像平面上具有一交點(diǎn)、且兩個(gè)攝像頭的成像范圍統(tǒng)一，則無(wú)需在PC機(jī) 中圖像匹配校正單元的調(diào)整。
圖像合成單元，用于將圖像匹配校正單元輸出的圖像信號(hào)進(jìn)行立體合成 后，將得到的平面圖像和該平面圖像的高度信息輸出至圖像顯示單元。
圖像顯示單元，用于根據(jù)接收到的高度信息對(duì)平面圖像進(jìn)行渲染和修飾 后，顯示輸出得到的立體圖像。實(shí)際應(yīng)用中，圖像顯示單元較佳地通過現(xiàn)有 3D程序接口來顯示輸出立體圖像，例如OpenGL。
以上是對(duì)本實(shí)施例中PC Camera及基于PC Camera的攝像系統(tǒng)的說明。 由上述PC Camera及基于PC Camera的攝像系統(tǒng)可見，本實(shí)施例將兩個(gè)攝像 頭及立體成像相關(guān)的功能單元集成于一個(gè)PC Camera中，因而只需一個(gè)PC Camera即可實(shí)現(xiàn)立體成^f象。
下面，再對(duì)本實(shí)施例中基于PC Camera的揚(yáng)/像方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖6為本發(fā)明實(shí)施例二中基于PC Camera的:f聶像方法的流程示意圖。如 圖6所示，本實(shí)施例中的:f聶像方法包括
步驟600,在PC Camera中設(shè)置兩個(gè)攝像頭，且兩個(gè)攝像頭的光軸在成 像平面上具有一交點(diǎn)。
步驟601， PC Camera分別對(duì)兩個(gè)攝像頭分別生成的兩路圖像信號(hào)進(jìn)行 去噪聲處理。
步驟602, PC Camera將圖像信號(hào)進(jìn)行壓縮處理。
奔步驟中，壓縮處理的對(duì)象是兩路圖像信號(hào)，可對(duì)其中一個(gè)攝像頭的圖 像信號(hào)進(jìn)行JPEG壓縮，對(duì)另 一個(gè)攝像頭的圖像信號(hào)則采用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆绞?br> 進(jìn)行壓縮。也就是說，將兩個(gè)圖像信號(hào)相差的部分保留，將冗余的部分去除。
步驟603, PC Camera將圖像信號(hào)輸出。
本步驟中可以基于USB協(xié)議輸出平面圖像和高度信息。
上述步驟601~步驟603為PC Camera內(nèi)部的處理流程，后續(xù)步驟則為
PC機(jī)內(nèi)部的處理流程。
步驟604, PC機(jī)接收PC Camera輸出的圖像信號(hào)。 步驟605, PC機(jī)對(duì)接收到的圖像信號(hào)進(jìn)行解碼處理。 本步驟為可選步驟，只有在步驟603之前執(zhí)行了步驟602的情況下才執(zhí)
行本步驟。
步驟606， PC機(jī)根據(jù)預(yù)設(shè)的立體合成參數(shù)對(duì)接收到的圖像信號(hào)進(jìn)行匹 配校正。
其中，本步驟也為一可選步驟。
步驟607， PC機(jī)將接收到的兩路圖像信號(hào)進(jìn)行立體合成，得到平面圖 像及其對(duì)應(yīng)的高度信息。
步驟608， PC機(jī)根據(jù)高度信息對(duì)平面圖像進(jìn)行渲染和修飾后，顯示輸 出得到的立體圖像。
本步驟中，PC機(jī)可通過OpenGL接口輸出立體圖像。
至此，本流程結(jié)束。
由上述流程可見，本實(shí)施例將兩個(gè)攝像頭集成于一個(gè)PC Camera中，并 由PC機(jī)實(shí)現(xiàn)兩路圖像信號(hào)的立體合成，因而只需一個(gè)PC Camera即可實(shí)現(xiàn) 立體成像。
上述兩個(gè)實(shí)施例中，實(shí)施例一的匹配校正、立體合成的處理過程均由 PCCamera來實(shí)現(xiàn)，即PC Camera的集成度相比于實(shí)施例二要高，且實(shí)施例 一中的PC Camera輸出的為平面圖像及其高度信息，從而無(wú)需再由PC機(jī)進(jìn) 行立體合成，且PC Camera輸出的信息所占用帶寬較小。但實(shí)施例二中的 PC Camera只需提供兩路圖像信號(hào)即可，無(wú)需在其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)其他功能處理， 因而相比于實(shí)施例 一 能夠降低其成本、且減小其體積。
實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)實(shí)際需要選擇上述兩個(gè)實(shí)施例中的任意一個(gè)。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范
圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換以及改進(jìn)等，
均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種個(gè)人計(jì)算機(jī)PC攝像機(jī)Camera，其特征在于，包括兩個(gè)攝像頭、圖像處理單元、圖像合成單元、圖像傳輸單元，其中，所述兩個(gè)攝像頭的光軸在成像平面上具有一交點(diǎn)，分別用于生成一路圖像信號(hào)輸出至所述圖像處理單元；所述圖像處理單元，用于對(duì)接收到的兩路圖像信號(hào)進(jìn)行去噪聲處理，并輸出至所述圖像合成單元；所述圖像合成單元，用于將所述圖像處理單元輸出的圖像信號(hào)進(jìn)行立體合成，將得到的平面圖像和該平面圖像的高度信息輸出至所述圖像傳輸單元；所述圖像傳輸單元，用于將接收到的平面圖像和所述高度信息輸出。
2、 如權(quán)利要求1所述的PC Camera,其特征在于，所述PC Camera進(jìn) 一步包括位于所述圖像處理單元與所述圖像合成單元之間的圖4象匹配校正單元， 用于根據(jù)預(yù)設(shè)的立體合成參數(shù)對(duì)接收到的圖像信號(hào)進(jìn)行匹配校正并輸出至 所述圖像合成單元。
3、 如權(quán)利要求2所述的PCCamera,其特征在于， 所述兩個(gè)攝像頭安裝于輔助支架，所述PC Camera進(jìn)一步包括通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述輔助支架相連的馬達(dá)；所述圖像匹配校正單元進(jìn)一步根據(jù)匹配校正結(jié)果向所述馬達(dá)輸出控制旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的角度。
4、 如權(quán)利要求2所述的PC Camera,其特征在于，所述PC Camera進(jìn) 一步包括位于所述圖像合成單元與所述圖像傳輸單元之間的圖像壓縮單元，用于 將所述圖像合成單元輸出的平面圖像和所述高度信息進(jìn)行壓縮處理后輸出 至所述圖像傳輸單元。
5、 如權(quán)利要求2至4中任意一項(xiàng)所述的PC Camera,其特征在于，除 圖像傳輸單元之外的其他功能單元集成于同一物理芯片內(nèi)。
6、 如權(quán)利要求2至4中任意一項(xiàng)所述的PC Camera,其特征在于，所 述圖像傳輸單元基于通用串行總線USB協(xié)議輸出所述平面圖像和所述高度j呂息。
7、 一種基于個(gè)人計(jì)算機(jī)PC攝像機(jī)Camera的攝像系統(tǒng)，其特征在于， 包括PC攝像機(jī)Camera和PC機(jī)，其中，所述PC Camera包括兩個(gè)攝像頭、圖像處理單元、圖像合成單元、圖 像傳輸單元；所述兩個(gè)攝像頭的光軸在成像平面上具有一交點(diǎn)，分別用于生成一路圖 像信號(hào)輸出至所述圖像處理單元；所述圖像處理單元，用于對(duì)接收到的兩路圖像信號(hào)進(jìn)行去噪聲處理，并 輸出至所述圖像合成單元；所述圖像合成單元，用于將所述圖像處理單元輸出的圖像信號(hào)進(jìn)行立體 合成，將得到的平面圖像和該平面圖像的高度信息輸出至所述圖像傳輸單 元；所述圖像傳輸單元，用于將接收到的平面圖像和所述高度信息輸出； 所述PC機(jī)根據(jù)接收到的所述高度信息對(duì)所述平面圖像進(jìn)行渲染和修飾 后，顯示輸出得到的立體圖像。
8、 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述PC機(jī)包括圖像接 收單元和圖像顯示單元；所述圖像接收單元，用于將接收自所述圖像傳輸單元的平面圖像和所述 高度信息輸出至所述圖像顯示單元；所述圖像顯示單元，用于根據(jù)接收到的所述高度信息對(duì)所述平面圖像進(jìn) 行渲染和修飾后，顯示輸出得到的立體圖像。
9、 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述PC Camera進(jìn)一步包 括位于所述圖像處理單元與所述圖像合成單元之間的圖像匹配校正單元， 用于根據(jù)預(yù)設(shè)的立體合成參數(shù)對(duì)接收到的圖像信號(hào)進(jìn)行匹配校正并輸出至 所述圖像合成單元。
10、 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個(gè)攝像頭安裝于輔助支架，所述PC Camera進(jìn)一步包括通過傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述輔助支架相連的馬達(dá)；所述圖像匹配校正單元，進(jìn)一步根據(jù)匹配校正結(jié)果向所述馬達(dá)輸出控制旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的角度。
11、 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述PC Camera進(jìn)一步包括位于所述圖像合成單元與所述圖像傳輸單 元之間的圖像壓縮單元，用于將所述圖像合成單元輸出的平面圖像和所述高 度信息進(jìn)行壓縮處理后輸出至所述圖像傳輸單元；所述PC機(jī)進(jìn)一步包括位于所述圖像接收單元與所述圖像顯示單元之 間的圖像解碼單元，用于對(duì)接收自所述圖像接收單元的平面圖像和所述高度 信息進(jìn)行解碼處理后輸出給所述圖像顯示單元。
12、 如權(quán)利要求8至11中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖 像傳輸單元與所述圖像接收單元基于通用串行總線USB協(xié)議進(jìn)行所述平面 圖像和所述高度信息的傳輸。
13、 如權(quán)利要求8至11中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖 像顯示單元包括OpenGL接口 ，并通過所述OpenGL接口輸出所述立體圖像。
14、 一種基于個(gè)人計(jì)算機(jī)PC攝像機(jī)Camera的攝像系統(tǒng)，其特征在于， 包括PC攝像機(jī)Camera和PC機(jī)，其中，所述PC Camera包括兩個(gè)攝像頭、圖像處理單元、圖像傳輸單元； 所述兩個(gè)攝像頭的光軸在成像平面上具有一交點(diǎn)，分別用于生成一路圖 像信號(hào)輸出至所述圖像處理單元；所述圖像處理單元，用于對(duì)接收到的兩路圖像信號(hào)進(jìn)行去噪聲處理，并輸出至所述圖像傳輸單元；所述圖像傳輸單元，用于將接收到的圖像信號(hào)輸出； 所述PC機(jī)包括圖像接收單元、圖像合成單元和圖像顯示單元； 所述圖像接收單元，用于將接收自所述圖像傳輸單元的圖像信號(hào)輸出至所述圖像合成單元；所述圖像合成單元，用于將所述圖像接收單元輸出的圖像信號(hào)進(jìn)行立體合成后，將得到的平面圖像和該平面圖像的高度信息輸出至所述圖像顯示單元；所述圖像顯示單元，用于根據(jù)接收到的所述高度信息對(duì)所述平面圖像進(jìn) 行渲染和修飾后，顯示輸出得到的立體圖像。
15、 如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述PC機(jī)進(jìn)一步包括 位于所述圖像接收單元與所述圖像合成單元之間的圖像匹配校正單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的立體合成參數(shù)對(duì)接收到的圖像信號(hào)進(jìn)行匹配校正并輸出至 所述圖像合成單元。
16、 如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述PC Camera進(jìn)一步包括位于所述圖像處理單元與所述圖像傳輸單 元之間的圖像壓縮單元，用于將所述圖像處理單元輸出的圖像信號(hào)進(jìn)行壓縮 處理后輸出至所述圖像傳輸單元；所述PC機(jī)進(jìn)一步包括位于所述圖傳_接收單元與所述圖像匹配4交正單 元之間的圖像解碼單元，用于對(duì)接收自所述圖像接收單元的平面圖像和所述 高度信息進(jìn)行解碼處理后輸出給所述圖像匹配校正單元。
17、 如權(quán)利要求14至16中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖 像傳輸單元與所述圖像接收單元基于通用串行總線USB協(xié)議進(jìn)行所述平面 圖像和所述高度信息的傳輸。
18、 如權(quán)利要求14至16中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖 像顯示單元包括OpenGL接口 ，并通過所述OpenGL接口輸出所述立體圖像。
19、 一種基于個(gè)人計(jì)算機(jī)PC攝像機(jī)Camera的圖像拍攝方法，其特征 在于，在所述PC Camera中設(shè)置兩個(gè)攝像頭，且兩個(gè)攝像頭的光軸在成像平 面上具有一交點(diǎn)，該方法包括所述PC Camera對(duì)所述兩個(gè)攝像頭分別生成的兩路圖^f象信號(hào)進(jìn)行去噪 聲處理；所述PC Camera將去噪聲處理后的圖像信號(hào)進(jìn)行立體合成后，將得到的 平面圖像和該平面圖像的高度信息；所述PC Camera輸出所述平面圖像和所述高度信息。
20、 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述PC Camera輸出所 述平面圖像和所述高度信息之后，該方法進(jìn)一步包括所述PC機(jī)接收所述輸出的平面圖像和高度信息；所述PC機(jī)根據(jù)接收到的所述高度信息對(duì)所述平面圖像進(jìn)行渲染和修飾 后，顯示輸出得到的立體圖像。
21、 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述PC Camera進(jìn)行立 體合成之前，該方法進(jìn)一步包括所述PC Camera根據(jù)預(yù)設(shè)的立體合成參數(shù)對(duì)接收到的圖像信號(hào)進(jìn)行匹 配才交正。
22、 如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述PC Camera進(jìn)行匹 配校正之后，該方法進(jìn)一步包括所述PC Camera根據(jù)匹配校正結(jié)果控制所述兩個(gè)攝像頭旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的角度。
23、 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述PC Camera輸出所 述平面圖像和所述高度信息之前，該方法進(jìn)一步包括將所述平面圖像和所 述高度信息進(jìn)行壓縮處理；所述PC機(jī)接收所述輸出的平面圖像和高度信息之后，該方法進(jìn)一步包 括對(duì)接收到的所述平面圖像和所述高度信息進(jìn)行解碼處理。
24、 如權(quán)利要求19至23中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述PC Camera與所述PC機(jī)基于通用串行總線USB協(xié)議進(jìn)行所述平面圖像和所 述高度信息的傳輸。
25、 如權(quán)利要求19至23中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述顯 示輸出立體圖像包括通過OpenGL接口輸出所述立體圖像。
26、 一種基于個(gè)人計(jì)算機(jī)PC攝像機(jī)Camera的圖像拍攝方法，其特征 在于，在所述PC Camera中設(shè)置兩個(gè)攝像頭，且兩個(gè)攝像頭的光軸在成像平 面上具有一交點(diǎn)，該方法包括所述PC Camera對(duì)所述兩個(gè)攝像頭分別生成的兩路圖像信號(hào)進(jìn)行去噪 聲處理；所述PC Camera將去噪聲處理后的圖#>信號(hào)輸出； 所述PC機(jī)接收所述PC Camera輸出的圖像信號(hào)；所述PC機(jī)將接收到的圖像信號(hào)進(jìn)行立體合成，得到平面圖像及其對(duì)應(yīng) 的高度信息；所述PC機(jī)根據(jù)所述高度信息對(duì)所述平面圖像進(jìn)行渲染和修飾后，顯示 輸出得到的立體圖像。
27、 如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述PC機(jī)進(jìn)行立體合 成之前，該方法進(jìn)一步包括所述PC機(jī)根據(jù)預(yù)設(shè)的立體合成參數(shù)對(duì)接收到的圖像信號(hào)進(jìn)行匹配校正。
28、 如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述PC Camera輸出所 述圖像信號(hào)之前，該方法進(jìn)一步包括將所述圖像信號(hào)進(jìn)行壓縮處理；所述PC機(jī)接收所述輸出的平面圖像和高度信息之后，該方法進(jìn)一 步包 括對(duì)接收到的所述圖像信號(hào)進(jìn)行解碼處理。
29、 如權(quán)利要求26至28中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述 PC Camera與所述PC機(jī)基于通用串行總線USB協(xié)議進(jìn)行所述圖像信號(hào)的傳 輸。30、如權(quán)利要求26至28中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述顯 示專俞出立體圖<象包4舌通過OpenGL接口輸出所述立體圖像。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種PC Camera、基于PC Camera的攝像系統(tǒng)、以及基于PC Camera的攝像方法。本發(fā)明基于立體成像原理，在一個(gè)PC Camera中設(shè)置兩個(gè)攝像頭，每個(gè)攝像頭均能夠生成一幅二維平面圖像，然后將兩個(gè)二維平面圖像進(jìn)行合成，即可得到合成后的一幅二維平面圖像以及該二維平面圖像的高度信息；由于高度信息能夠反映出二維平面圖像中，各像素點(diǎn)在垂直于該圖像所在平面方向上的距離，因此，根據(jù)對(duì)應(yīng)的高度信息對(duì)合成后的二維平面圖像進(jìn)行渲染和修飾，即可由一個(gè)PC Camera得到立體圖像。
文檔編號(hào)H04N5/225GK101188676SQ20071017901
公開日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2007年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
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