本發(fā)明總體地涉及立體相機(jī)裝置，具體地涉及一種雙目相機(jī)。

背景技術(shù)：

雙目相機(jī)是一種日益受關(guān)注的能夠提供立體視覺(jué)的設(shè)備?；陔p目相機(jī)獲得的圖像，通過(guò)雙目視差原理，能夠計(jì)算出雙目相機(jī)所拍攝到的物體相對(duì)于相機(jī)的三維空間位置。

雙目相機(jī)中，兩個(gè)成像鏡頭通常具有相互平行的光軸，且鏡頭之間以及兩個(gè)圖像傳感器有一定的距離。由于對(duì)于同一被成像物體，兩個(gè)鏡頭具有不同的視角，所以在圖像傳感器上獲得不同的成像。不同成像之間的差異就可以用于計(jì)算物體與傳感器的距離。

圖像傳感器的感測(cè)表面通常小于成像鏡頭在傳感器所在平面上的成像區(qū)域。如圖1所示，在現(xiàn)有的雙目相機(jī)中，圖像傳感器布置為使得相應(yīng)的成像鏡頭1a、2a各自的光軸o1、o2經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)的圖像傳感器1b、2b的感測(cè)表面的中心c1、c2。存在的一個(gè)問(wèn)題是，雙目相機(jī)的兩個(gè)鏡頭的視場(chǎng)在與鏡頭在光軸方向上相距一定距離d之后才相互疊加，雙目相機(jī)僅在該視場(chǎng)疊加區(qū)域中能夠利用雙目視差遠(yuǎn)離探測(cè)物體的三維空間位置，所以在上述距離d以內(nèi)的區(qū)域是雙目相機(jī)的立體視覺(jué)探測(cè)盲區(qū)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種雙目相機(jī)，其能夠至少部分地解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種雙目相機(jī)，其包括：第一成像鏡頭和第二成像鏡頭，其并排布置并分別具有第一光軸和第二光軸；以及第一圖像傳感器和第二圖像傳感器，分別用于感測(cè)所述第一成像鏡頭和第二成像鏡頭成像得到的圖像，其中，所述第一圖像傳感器的感測(cè)表面的中心相對(duì)于第一成像鏡頭的第一光軸存在一偏移量；所述第二圖像傳感器的感測(cè)表面的中心相對(duì)于第二成像鏡頭的第二光軸存在一偏移量。

優(yōu)選，所述的偏移量是所述感測(cè)表面的中心相對(duì)所述第一和第二光軸向所述雙目相機(jī)的外側(cè)偏移。更有選，所述偏移量是在所述第一和第二圖像傳感器的感測(cè)表面的中心連線方向上。

優(yōu)選，所述第一和第二光軸可以相互平行。

優(yōu)選，所述第一圖像傳感器和第二圖像傳感器的感測(cè)表面是矩形的,并且所述感測(cè)表面的長(zhǎng)邊方向與所述感測(cè)表面的中心連線平行。

根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)方面，提供一種雙目相機(jī)，其包括：第一成像鏡頭和第二成像鏡頭，其并排布置并分別具有第一光軸和第二光軸；第一圖像傳感器和第二圖像傳感器，分別用于感測(cè)所述第一成像鏡頭和第二成像鏡頭成像得到的圖像；以及驅(qū)動(dòng)裝置，用于驅(qū)動(dòng)所述第一圖像傳感器和第二圖像傳感器在第一位置和第二位置之間移動(dòng)，其中，所述第一位置是指所述第一和第二圖像傳感器各自的感測(cè)表面分別相對(duì)于所述第一光軸和第二光軸對(duì)中，所述第二位置是指所述第一和第二圖像傳感器各自的感測(cè)表面的中心分別相對(duì)于所述第一光軸和第二光軸存在一偏移量。

優(yōu)選，所述的偏移量是所述感測(cè)表面的中心相對(duì)所述第一和第二光軸向所述雙目相機(jī)的外側(cè)偏移。更優(yōu)選，所述偏移量是在所述第一和第二圖像傳感器的感測(cè)表面的中心連線方向上。

優(yōu)選，所述第一和第二光軸相互平行。

優(yōu)選，所述感測(cè)表面是矩形，并且所述感測(cè)表面的長(zhǎng)邊方向與所述感測(cè)表面的中心連線平行。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙目相機(jī)，通過(guò)將圖像傳感器的感測(cè)表面相對(duì)于成像鏡頭的光軸進(jìn)行偏移，使得能夠根據(jù)不同的需要來(lái)調(diào)整兩個(gè)成像鏡頭的視場(chǎng)重疊區(qū)域。

特別是，當(dāng)所述第一和第二圖像傳感器的感測(cè)表面相對(duì)于光軸在感測(cè)表面的中心連線方向上向外側(cè)偏移一偏移量時(shí)，有助于減小鏡頭的視場(chǎng)重疊區(qū)域在近距離處的盲區(qū)距離。此外，還可以有助于增大兩個(gè)成像鏡頭的視場(chǎng)重疊區(qū)域在近距離處的視場(chǎng)角，從而增大重疊區(qū)域。

附圖說(shuō)明

從下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的這些和/或其它方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚并更容易理解，其中：

圖1為現(xiàn)有的雙目相機(jī)中成像鏡頭和圖像傳感器布置的示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙目相機(jī)的成像鏡頭和圖像傳感器布置的示意圖，示意性示出了視場(chǎng)重疊區(qū)域在近距離處的視場(chǎng)角；

圖3示意性示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙目相機(jī)在遠(yuǎn)距離處的視場(chǎng)疊加區(qū)域；

圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙目相機(jī)的視場(chǎng)重疊區(qū)域相比于現(xiàn)有雙目相機(jī)的視場(chǎng)重疊區(qū)域的增大部分。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋相關(guān)發(fā)明，而非對(duì)該發(fā)明的限定。為了便于描述，附圖中僅示出了與發(fā)明相關(guān)的部分。

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本申請(qǐng)。

首先，參照?qǐng)D2說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙目相機(jī)的成像鏡頭和圖像傳感器的布置。該雙目相機(jī)包括并排布置的第一成像鏡頭11和第二成像鏡頭21以及分別用于感測(cè)第一和第二成像鏡頭11、21成像得到的圖像的第一圖像傳感器12和第二圖像傳感器22。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，第一圖像傳感器和第二圖像傳感器12、22各自的感測(cè)表面的中心c1、c2分別相對(duì)于第一和第二成像鏡頭11、21的第一光軸o1和第二光軸o2在所述中心c1、c2的連線方向上向外側(cè)偏移一偏移量δo。

相比較于圖像傳感器的感測(cè)表面相對(duì)于成像鏡頭的光軸對(duì)中布置的現(xiàn)有雙目相機(jī)，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有偏心布置的雙目相機(jī)中，每個(gè)成像鏡頭與圖像傳感器的組合所獲得的視場(chǎng)角發(fā)生以下變化：即由圖像傳感器的內(nèi)側(cè)(靠近另一圖像傳感器的一側(cè))所限制形成的視場(chǎng)角減小，而由圖像傳感器的外側(cè)(遠(yuǎn)離另一圖像傳感器的一側(cè))所限制形成的視場(chǎng)角增大。其中后者的增大，使得兩個(gè)成像鏡頭的視場(chǎng)在距離雙目相機(jī)更加近的位置處發(fā)生疊加，并且近距離處的視場(chǎng)角度變大，從而重疊區(qū)域變大。

為了更加清楚地說(shuō)明，以下結(jié)合圖1至圖3對(duì)比根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙目相機(jī)與現(xiàn)有雙目相機(jī)所獲得視場(chǎng)疊加區(qū)域及其視場(chǎng)角。

在圖1所示雙目相機(jī)的情況下，第一和第二成像鏡頭1a、2a的視場(chǎng)的重疊區(qū)域的視場(chǎng)角α滿足以下關(guān)系式：

即：

其中，l為圖像傳感器的感測(cè)表面在其中心c1、c2的連線方向上的長(zhǎng)度，v為圖像傳感器與對(duì)應(yīng)的成像鏡頭之間沿光軸方向的距離。通常，雙目相機(jī)成像時(shí)的物距遠(yuǎn)大于像距，因此v等于或者近似等于成像鏡頭的焦距。

此時(shí)，視場(chǎng)的重疊區(qū)域距離圖像傳感器的沿光軸方向的最近距離(以下也簡(jiǎn)稱為“盲區(qū)距離”)d1滿足以下關(guān)系式：

即：

其中，l為圖像傳感器的感測(cè)表面在其中心c1、c2的連線方向上的長(zhǎng)度，v為圖像傳感器與對(duì)應(yīng)的成像鏡頭之間沿光軸方向的距離，δd為第一和第二成像鏡頭的第一光軸o1和第二光軸o2之間的間距。

在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙目相機(jī)的情況下，如圖2所示，第一和第二成像鏡頭11、21的視場(chǎng)的重疊區(qū)域在近距離處，其視場(chǎng)角β為由圖像傳感器的外側(cè)(遠(yuǎn)離另一圖像傳感器的一側(cè))所限制形成，并且滿足以下關(guān)系式：

即：

其中，δo為圖像傳感器感測(cè)表面的中心c1、c2分別相對(duì)于光軸o1、o2在中心c1、c2的連線方向上向外側(cè)偏移的偏移量。

因?yàn)閥＝tan^-1(x)是單調(diào)上升函數(shù)，x越大y就越大，因此可知是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙目相機(jī)在近距離處的視場(chǎng)角β大于現(xiàn)有雙目相機(jī)的視場(chǎng)角α。這使得根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙目相機(jī)在近距離處的視場(chǎng)角度變大，從而重疊區(qū)域變大，即雙目相機(jī)的立體視覺(jué)區(qū)域變大。

此時(shí)，視場(chǎng)的重疊區(qū)域的盲區(qū)距離d2滿足以下關(guān)系式：

即：

顯然，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙目相機(jī)中，兩個(gè)鏡頭的視場(chǎng)重疊區(qū)域的盲區(qū)距離d2小于具有居中布置的圖像傳感器的現(xiàn)有雙目相機(jī)的盲區(qū)距離d1，也就是說(shuō)，縮短了雙目相機(jī)在近距離處的立體視覺(jué)盲區(qū)。

圖2還示出了由圖像傳感器的內(nèi)側(cè)(靠近另一圖像傳感器的一側(cè))所限制形成的視場(chǎng)角γ。視場(chǎng)角γ滿足以下關(guān)系式：

即：

由于函數(shù)y＝tan^-1(x)的單調(diào)上升特性，顯然視場(chǎng)角β>α>γ。

圖3更加清楚地圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙目相機(jī)在遠(yuǎn)距離處的視場(chǎng)疊加區(qū)域。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙目相機(jī)在遠(yuǎn)距離處視場(chǎng)疊加區(qū)域的視場(chǎng)角為由圖像傳感器的內(nèi)側(cè)所限制形成的視場(chǎng)角，即視場(chǎng)角γ，其相對(duì)于現(xiàn)有雙目相機(jī)的視場(chǎng)角α而言變小了。

假設(shè)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙目相機(jī)的視場(chǎng)重疊區(qū)域的視場(chǎng)角由β變?yōu)棣玫狞c(diǎn)與圖像傳感器的距離為d，則d滿足以下關(guān)系：

可以得到：

即：

在本申請(qǐng)的上下文中，討論視場(chǎng)重疊區(qū)域時(shí)所提及的“近距離”和“遠(yuǎn)距離”確切地是以上述距離d為分界。

接下來(lái)，考察根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙目相機(jī)在遠(yuǎn)距離處視場(chǎng)重疊區(qū)域的寬度。

在大于上述距離d的距離d3處，對(duì)于如圖1所示的現(xiàn)有雙目相機(jī)而言，視場(chǎng)重疊區(qū)域的寬度w1滿足以下關(guān)系式：

在同樣的距離d3處，對(duì)于如圖2和3所示的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙目相機(jī)而言，視場(chǎng)重疊區(qū)域的寬度w2滿足以下關(guān)系：

即：

可以得到：

因?yàn)椋?/p>

d3≥d

所以：

從上式可知，當(dāng)d3＝d時(shí)：w2-w1＝δd；

當(dāng)w2＝w1時(shí)：

在雙目相機(jī)設(shè)計(jì)中，δd越大可分辨視差的距離越遠(yuǎn)，比如要觀察100m距離，δd通常是20cm-30cm量級(jí)；此時(shí)，如果傳感器δo則為10um量級(jí)，而v通常為mm量級(jí)，那么使得w2＝w1的d3可以達(dá)到200m以上。

圖4更加直觀示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙目相機(jī)的視場(chǎng)重疊區(qū)域相對(duì)于現(xiàn)有雙目相機(jī)的視場(chǎng)重疊區(qū)域的增大情況(需要注意的是，圖4僅為示意圖，并不是按照比例繪制的，而僅反映了視場(chǎng)角、與圖像傳感器的距離以及視場(chǎng)重疊區(qū)域?qū)挾冗@些關(guān)鍵參數(shù)的大小關(guān)系)。圖4中由兩側(cè)的折線包圍的是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙目相機(jī)的視場(chǎng)重疊區(qū)域，而由兩側(cè)的單條直線包圍的是現(xiàn)有雙目相機(jī)的視場(chǎng)重疊區(qū)域，陰影部分是前者相對(duì)于后者增大的部分。

可以看到，盡管對(duì)于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例雙目相機(jī)，視場(chǎng)重疊區(qū)域在遠(yuǎn)距離處的視場(chǎng)角γ相對(duì)于現(xiàn)有雙目相機(jī)的視場(chǎng)角變小了，但是通過(guò)雙目相機(jī)參數(shù)選擇，可以控制重疊區(qū)域?qū)挾仍谝欢ň嚯x范圍內(nèi)(例如從盲區(qū)距離到近200米的范圍內(nèi))相對(duì)于現(xiàn)有雙目相機(jī)的視場(chǎng)重疊區(qū)域的寬度而言仍然是擴(kuò)大的。也就是說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙目相機(jī)在在遠(yuǎn)距離處盡管視場(chǎng)角變小，但是立體視覺(jué)視場(chǎng)(視場(chǎng)重疊區(qū)域)本身是更大了。

第一和第二圖像傳感器12、22可以具有矩形的感測(cè)表面。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙目相機(jī)中，為了使相機(jī)獲得的視場(chǎng)角盡可能地大，優(yōu)選將第一和第二圖像傳感器12、22的感測(cè)表面的長(zhǎng)邊方向布置為沿著兩個(gè)感測(cè)表面的中心連線方向。

盡管沒(méi)有示出，根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例可以提供一種雙目相機(jī)，其包括：第一成像鏡頭和第二成像鏡頭，其并排布置并分別具有第一光軸和第二光軸；以及第一圖像傳感器和第二圖像傳感器，分別用于感測(cè)所述第一成像鏡頭和第二成像鏡頭成像得到的圖像，其中，所述雙目相機(jī)還包括驅(qū)動(dòng)裝置，用于驅(qū)動(dòng)所述第一圖像傳感器和第二圖像傳感器在第一位置和第二位置之間移動(dòng)，在所述第一位置，第一和第二圖像傳感器各自的感測(cè)表面分別相對(duì)于所述第一光軸和第二光軸對(duì)中，在所述第二位置，第一和第二圖像傳感器各自的感測(cè)表面的中心在所述中心的連線方向上向外側(cè)偏移一偏移量。

其中，驅(qū)動(dòng)裝置可以為例如步進(jìn)電機(jī)或其他機(jī)械或機(jī)電機(jī)構(gòu)。根據(jù)這些實(shí)施例的雙目相機(jī)可以在不同應(yīng)用場(chǎng)合下，根據(jù)所感興趣的立體視覺(jué)范圍(視場(chǎng)重疊區(qū)域)來(lái)控制圖像傳感器在相對(duì)于對(duì)應(yīng)光軸居中的位置和相對(duì)于光軸向外側(cè)偏置的位置之間移動(dòng)。

盡管以上參照其中圖像傳感器的感測(cè)表面中心相對(duì)于成像鏡頭的光軸沿一定方向偏移的實(shí)施例介紹了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限于此。本發(fā)明通過(guò)將圖像傳感器的感測(cè)表面相對(duì)于成像鏡頭的光軸進(jìn)行偏移，使得能夠靈活地根據(jù)需要調(diào)節(jié)鏡頭的視場(chǎng)，特別是兩個(gè)鏡頭的重疊視場(chǎng)，這種技術(shù)效果并不依賴于特定的偏移方式，因此根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙目相機(jī)中可以采用不同的偏移方式或其組合。

另外，盡管在上述詳細(xì)描述的本發(fā)明實(shí)施例中，雙目相機(jī)的兩個(gè)鏡頭的光軸是相互平行的，但是應(yīng)該注意，本發(fā)明并不限于此平行關(guān)系。例如，在根據(jù)本發(fā)明其它實(shí)施例的雙目相機(jī)中，兩個(gè)鏡頭的光軸也可以是不平行的，特別是在一些應(yīng)用情形下，可以布置為兩個(gè)光軸在成像鏡頭的前方(與圖像傳感器相反方向)處會(huì)聚。成像鏡頭的光軸在前方會(huì)聚本身會(huì)增大兩個(gè)鏡頭的視場(chǎng)重疊區(qū)域，結(jié)合本發(fā)明所提出的圖像傳感器向外側(cè)偏置的布置能夠獲得更好的視場(chǎng)效果。

以上已經(jīng)描述了本發(fā)明的各實(shí)施例，上述說(shuō)明是示例性的，并非窮盡性的，并且也不限于所披露的各實(shí)施例。在不偏離所說(shuō)明的各實(shí)施例的范圍和精神的情況下，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)許多修改和變更都是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。