專利名稱：用于生成立體視頻的采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
用于生成立體視頻的采集系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種視頻采集系統(tǒng)，具體是涉及一種用于生成立體視 頻的采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
人眼睛觀察物體時，由于左右眼睛存在視距差，因此左眼和右眼看到 的是兩幅類似但有差別的圖像，左眼看到的是比實際的位置偏右的圖像， 右眼看到的是比實際的位置偏左的圖像，這兩幅相似但有差別的圖像在人 腦中，就可以產(chǎn)生立體效果。因此，只要產(chǎn)生兩幅相似但有差別的圖像， 再借助顯示設(shè)備，就可以看到立體的效果。
立體視覺系統(tǒng)是模擬機器人的重要組成部分，是近年來的一個研究熱 點。如何同步采集機器人"左右眼"的圖像信息，是實現(xiàn)機器人擬人視覺
的前提條件。目前常用視頻采集技術(shù)主要有以下3種基于VFW(Video for Windows)技術(shù)的視頻采集，基于DirectShow技術(shù)的視頻采集，基于視頻采 集卡廠商提供SDK(Software Development Kit)的視頻采集技術(shù)。
目前的視頻采集卡是視頻采集和壓縮同步進行，也就是說視頻流在進 入電腦的同時就被壓縮成MPG格式文件，這個過程就要求電腦有高速的 CPU、足夠大的內(nèi)存、高速的硬盤、通暢的系統(tǒng)總線，這就對電腦配置有 較高的要求。而且視頻采集卡在軟件開發(fā)過程也以受視頻采集卡廠商提供 的SDK的限制，硬件連接方面也受到采集卡所提供的數(shù)據(jù)通道的限制，使用 起來不夠靈活方便。
利用DirectShow技術(shù)，可以通過2個通用串行總線(Universal Serial Bus, USB)接口數(shù)字?jǐn)z像頭進行視頻采集，再利用Windows多線程編程同步讀取 該采集數(shù)據(jù)，生成立體圖像或者視頻。該方法實現(xiàn)簡單，無需另配視頻采 集卡，通過普通的USB攝像頭即可搭建多視頻同步釆集系統(tǒng)。但是，攝像 頭的空間位置調(diào)整困難，由于立體視頻采集需要模擬人眼視場，對水平度等要求較高，因此采集動態(tài)立體視頻效果較差。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種帶有攝像頭調(diào)整裝置的立體視頻采集系 統(tǒng)，通過該調(diào)整裝置可以方便地設(shè)置攝像頭的水平度、旋轉(zhuǎn)角度、間距， 使該采集系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地模擬人眼視場。
本實用新型的另一 目的是提供一種簡化立體圖像或者視頻的合成過 程，節(jié)約成本的用于生成立體視頻的采集系統(tǒng)。
實現(xiàn)所述目的技術(shù)方案是 一種生成立體視頻的采集系統(tǒng)包括兩個同 樣的攝像頭，用來接收攝像頭圖像或者視頻的處理器，該處理器還包括立 體圖像或者視頻合成器，該合成器將兩攝像頭同時獲取的兩幅圖像合并成 一幅圖像并通過立體顯示器顯示成立體圖像，所述兩攝像頭安裝在用來調(diào) 整攝像頭之間距離d和各個攝像頭的角度i的調(diào)整裝置上。
本實用新型通過攝像頭調(diào)整裝置的調(diào)整使視頻采集系統(tǒng)能更真實地模 擬人眼的視覺場景，再通過圖像或視頻合成器將同步采集到的圖像或視頻 信息，生成動態(tài)效果出色的立體圖像或視頻，可以方便地構(gòu)建一個機器人 視覺研究的平臺。
作為本實用新型的調(diào)整裝置的第一種實施方式，所述處理器為計算機，
所述攝像頭(A、 B)的角度(i)和攝像頭(A、 B)之間距離(d)是根 據(jù)攝像頭的聚焦目標(biāo)距離(h)來確定并且通過調(diào)整裝置加以調(diào)整。
作為本實用新型的調(diào)整裝置的第二種實施方式，所述處理器包括一伺
服閉環(huán)系統(tǒng)，所述攝像頭(A、 B)的角度(i)和攝像頭(A、 B)之間距 離(d)是通過處理器的伺服閉環(huán)系統(tǒng)根據(jù)攝像頭的聚焦目標(biāo)距離(h)確 定的。
所述合成器將其獲取的其中一攝像頭采集的偶數(shù)列圖像數(shù)據(jù)和取另一 攝像頭采集的奇數(shù)列圖像數(shù)據(jù)整合為一幅圖像。
所述用于生成立體視頻的采集系統(tǒng)還包括連接處理器的用來立體顯示 圖像或者視頻的立體顯示器。
作本實用新型的立體顯示器的第一種實施方式，所述立體顯示器包括 顯示屏及貼敷在顯示屏表面的用來立體成像的柱狀光柵。作本實用新型的 立體顯示器的第二種實施方式，所述立體顯示器采用液晶光柵顯示器。
具體到調(diào)整裝置的第一種實施方式，所述調(diào)整裝置包括第一攝像頭支架和第二攝像頭支架和攝像頭第一旋轉(zhuǎn)軸和第二旋轉(zhuǎn)軸。
所述的第一攝像頭支架和第二攝像頭支架上還包括第一可調(diào)節(jié)刻度盤
和第二可調(diào)節(jié)刻度盤。
所述調(diào)整裝置還包括一個距離可調(diào)的物體支架。 所述的物體支架上還包括一個上下高度可調(diào)的物體托盤。
所述的第一攝像頭支架和第二攝像頭支架之間的間距通過齒輪齒條的 配合調(diào)節(jié)。
本實用新型采用所述技術(shù)方案，其有益的技術(shù)效果在于l)本實用新 型的帶有攝像頭調(diào)整裝置的立體視頻的采集系統(tǒng)，通過改變攝像頭之間距 離(d)和各個攝像頭角度(i)的調(diào)整裝置來方便地設(shè)置攝像頭的水平度、 旋轉(zhuǎn)角度、間距，使該采集系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地模擬人眼視場；2)本實用新型 的用于生成立體視頻的采集系統(tǒng)的立體圖像或者視頻合成器，基于 Directshow技術(shù)開發(fā)不需要額外使用視頻采集卡，合成器通過處理器直接 采集兩攝像頭的圖像或者視頻數(shù)據(jù)，簡化立體圖像或者視頻的合成過程， 節(jié)約了成本。


下面通過實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步的詳細(xì)說明 圖1是本實用新型用于生成立體視頻的采集系統(tǒng)的雙攝像頭立體攝像 裝置示意圖。
圖2是本實用新型用于生成立體視頻的采集系統(tǒng)的雙攝像頭的成像原 理圖。
圖3是本實用新型用于生成立體視頻的采集系統(tǒng)的立體視頻每一幀圖 像的合成示意圖。
具體實施方式
請參見圖1及圖3，本實用新型的用于生成立體視頻的采集系統(tǒng)包括 兩個同樣的攝像頭A和B以及用來接收攝像頭圖像或者視頻的處理器(圖
未示)。
所述處理器包括立體圖像或者視頻合成器。所述立體圖像或者視頻合 成器將兩攝f像頭A和B同時獲取的兩幅圖像合并成一幅圖像并通過立體顯
示器顯示(圖未示)成立體圖像。請一并參考圖2，兩攝像頭A和B安裝在用來調(diào)整攝像頭之間距離d 和各個攝像頭的角度i的調(diào)整裝置上。
攝像頭的角度i和攝像頭之間距離d的關(guān)系請參見圖2，攝像頭的角 度i是根據(jù)攝像頭的聚焦目標(biāo)C距離h確定的，其中i-arctg(h/(d/2))。作為 本實用新型調(diào)整裝置的第一種實施方式，聚焦目標(biāo)C距離h可以通過物體 支架40的移動來改變。
作為本實用新型調(diào)整裝置的第二種實施方式，所述處理器還包括一伺 服閉環(huán)系統(tǒng)(圖未示)。所述攝像頭的角度i和攝像頭之間距離d通過伺服 閉環(huán)系統(tǒng)根據(jù)聚焦目標(biāo)C距離h來確定。所述實施方式，根據(jù)機器人擬人 視覺的原理，模擬如何同步采集機器人"左右眼"的圖像信息，生成立體 視頻，較好地解決了機器人"雙目"同步采集數(shù)據(jù)的問題，動態(tài)視頻效果好。 實現(xiàn)簡單，成本低，無需視頻采集卡等設(shè)備，并具有良好的二次開發(fā)和升 級能力。
所述用于生成立體視頻的采集系統(tǒng)還包括連接處理器的用來立體顯示 圖像或者視頻的立體顯示器，所述立體顯示器采用液晶光柵顯示器。
以下介紹本實用新型調(diào)整裝置的第一種實施方式的具體結(jié)構(gòu)。
所述調(diào)整裝置包括第一攝像頭支架10和第二攝像頭支架12和攝像頭 第一旋轉(zhuǎn)軸22和第二旋轉(zhuǎn)軸24。
所述的第一攝像頭支架10和第二攝像頭支架12上還包括第一可調(diào)節(jié) 刻度盤32和第二可調(diào)節(jié)刻度盤33。
所述調(diào)整裝置還包括一個距離可調(diào)的物體支架40。
所述的物體支架(40)上還包括一個上下高度可調(diào)的物體托盤50。
所述的第一攝像頭支架10和第二攝像頭支架12之間的間距通過齒輪 齒條的配合調(diào)節(jié)。
調(diào)整第一攝像頭支架10和第二攝像頭支架12的間距d，使得第一攝 像頭A和第二攝像頭B的感光片之間距離設(shè)置在60-70mm之間，本實施 方式中，所述間距d調(diào)整可使用齒輪齒條結(jié)構(gòu)來來實現(xiàn)。轉(zhuǎn)動第一旋轉(zhuǎn)軸 22和第二旋轉(zhuǎn)軸24可帶動第一攝像頭支架10和第二攝像頭支架12上的 攝像頭A和B隨之轉(zhuǎn)動，分別改變攝像頭A和B的聚焦角度i，同時也能 從第一可調(diào)節(jié)刻度盤32和第二可調(diào)節(jié)刻度盤33上讀取攝像頭A和B的聚焦角度i值。
使用時，設(shè)置好兩攝像頭聚焦角度i和高度，使得第一攝像頭A和第
二攝像頭B的軸心始終保持在同一水平線上，并分別對準(zhǔn)被攝物體托盤50 上的物體。被攝物體放在高度可調(diào)的物體托盤50上，物體托盤安裝在物體 支架40上。這樣，兩個攝像頭A和B對于目標(biāo)物體C拍攝出的圖像就具 有一定的視差。
所述合成器將其獲取的其中 一攝像頭采集的偶數(shù)列圖像數(shù)據(jù)和另 一攝 像頭采集的奇數(shù)列圖像數(shù)據(jù)整合為一幅圖像。
為了立體顯示所述合成器合成的圖像或者視頻，所述用于生成立體視 頻的采集系統(tǒng)還包括連接處理器的用來立體顯示圖像或者視頻的立體顯示 器。作為本實用新型立體顯示器的第一種實施方式，所述立體顯示器包括 顯示屏及貼敷在顯示屏表面的用來立體成像的柱狀光柵。
作為本實用新型立體顯示器的第二種實施方式，所述立體顯示器采用 液晶光柵顯示器。
所述合成器可以在采集的同時，對兩個攝像頭采集的圖片進行預(yù)覽， 用戶選擇進行立體靜態(tài)圖片的合成。所述合成器的具體工作過程如下根 據(jù)目標(biāo)C相對兩個攝像頭的垂直距離h，調(diào)節(jié)兩個攝像頭A和B的聚焦角 度i;處理器實時獲取左右兩個攝像頭A和B瞬時采集的圖片；合成器將 兩幅圖片合成立體圖片，然后在立體顯示器上顯示并在處理器上保存。
具體來說，對于第一攝像頭A采集到的圖像數(shù)據(jù)，取其偶數(shù)列的圖像 信息LO， L2， L4…對于第二攝像頭B采集到的圖像數(shù)據(jù)，取其奇數(shù)列的 圖像信息L1， L3， L5...。合成器將從兩幅圖片采集的圖像的數(shù)據(jù)按照LO， Ll， L2， L3。。。進行合并，生成新的圖片。本實施方式中，所述圖片文件 可是BMP格式的圖片文件或者其它圖片文檔格式。
請參見圖3，合成器將依據(jù)生成靜態(tài)立體圖片的方法，由合成器生成 動態(tài)立體視頻。用戶可選擇將合成后生成的動態(tài)立體視頻進行保存。
本實用新型的合成器的采集并生成立體視頻的過程如下合成器根據(jù) 目標(biāo)C相對兩個攝像頭A、 B的垂直距離h，調(diào)節(jié)兩個攝像頭A、 B的聚 焦角度i;合成器分別實時獲取左右兩個攝像頭A、 B采集的視頻幀(視頻 流中的一幅圖像)V1和Vr;所述合成器將2幀圖像VI和Vr合成新的圖像序列，在立體顯示器上顯示并在處理器上保存。具體來說，合成器對于第一攝像頭A采集到的圖像數(shù)據(jù)，取其偶數(shù)列圖像信息L0， L2， L4......;對于第二攝像頭B采集到的圖像數(shù)據(jù)，取其奇數(shù)列圖像信息L1， L3， L5......;合成器將所述2幀圖像，圖像的數(shù)據(jù)按照L0， Ll， L2， L3......進行合并，生成新的圖像。本實施方式中，所述的視頻文件是AVI格式的視頻文件。本實用新型不但應(yīng)用到機器人立體視覺研究領(lǐng)域，更可以應(yīng)用到立體 廣告，立體動畫、現(xiàn)代醫(yī)療，工業(yè)加工等領(lǐng)域。在測量或探測領(lǐng)域，通過 獲得立體圖像，可以準(zhǔn)確計算出所測物體的3D表面。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細(xì) 說明，不能認(rèn)定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新 型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下， 還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1. 一種用于生成立體視頻的采集系統(tǒng)，包括兩個同樣的攝像頭、用來接收攝像頭圖像或者視頻的處理器，所述處理器還包括立體圖像或者視頻合成器，所述合成器將兩攝像頭同時獲取的兩幅圖像合并成一幅圖像并通過立體顯示器顯示成立體圖像，其特征在于所述兩攝像頭安裝在用來調(diào)整攝像頭(A、B)之間距離(d)和各個攝像頭的角度(i)的調(diào)整裝置上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生成立體視頻的采集系統(tǒng)，其特征在于所述處理器采用計算機，所述攝像頭(A、 B)的角度(i)和攝像頭(A、 B)之間距離(d)是根據(jù)攝像頭的聚焦目標(biāo)距離(h)來確定，并通過調(diào)整裝置加以調(diào)整。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生成立體視頻的采集系統(tǒng)，其特征在于-所述處理器包括一伺服閉環(huán)系統(tǒng)，所述攝像頭(A、 B)的角度(i)和攝像 頭(A、 B)之間距離(d)是通過處理器的伺服閉環(huán)系統(tǒng)根據(jù)攝像頭的聚焦 目標(biāo)距離(h)確定的。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生成立體視頻的采集系統(tǒng)，其特征在于 所述用于生成立體視頻的采集系統(tǒng)還包括連接處理器的用來立體顯示圖像 或者視頻的立體顯示器，所述立體顯示器包括顯示屏及貼敷在顯示屏表面 的用來立體成像的柱狀光柵。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生成立體視頻的采集系統(tǒng)，其特征在于所述用于生成立體視頻的采集系統(tǒng)還包括連接處理器的用來立體顯示圖像 或者視頻的立體顯示器，所述立體顯示器采用液晶光柵顯示器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的用于生成立體視頻的采集系統(tǒng)，其 特征在于所述調(diào)整裝置包括攝像頭支架(10、 12)和攝像頭旋轉(zhuǎn)軸(22、 24)，所述攝像頭支架(10、 12)上設(shè)置可調(diào)整的角度刻度盤(32、 33)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于生成立體視頻的采集系統(tǒng)，其特征在于所 述調(diào)整裝置還包括一個距離可調(diào)的物體支架(40)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于生成立體視頻的采集系統(tǒng)，其特征在于所 述的物體支架(40)上還包括一個上下高度可調(diào)的物體托盤(50)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于生成立體視頻的采集系統(tǒng)，其特征在于所 述的兩攝像頭支架(10、 12)之間的間距通過齒輪齒條的配合調(diào)節(jié)。
專利摘要本實用新型涉及一種用于生成立體視頻的采集系統(tǒng)，包括兩個同樣的攝像頭、用來接收攝像頭圖像或者視頻的處理器，處理器還包括立體圖像或視頻合成器，合成器將兩攝像頭同時獲取的兩幅圖像合并成一幅圖像并通過立體顯示器顯示成立體圖像，兩攝像頭安裝在用來調(diào)整攝像頭之間距離和各個攝像頭的角度的調(diào)整裝置上。本實用新型可以方便地設(shè)置攝像頭的水平度、角度、間距，從而使該采集系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地模擬人眼視場，生成動態(tài)效果好的立體圖像或視頻。
文檔編號H04N15/00GK201114560SQ200720119838
公開日2008年9月10日 申請日期2007年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月27日
發(fā)明者段革新, 艷 王, 黃鎮(zhèn)生 申請人:比亞迪股份有限公司