专利名称：一种立体数码相机及同步拍摄方法
一种立体数码相机及同步拍摄方法本发明涉及一种立体数码相机，特别涉及一种基于大众消费型的立体数码相机及其同步拍摄方法。摄影技术的发展历史已超过200多年，由黑白照片演进至彩色照片，再由彩色影像演进至今天的数码影像。照相机也从原来笨重的全机械式演化成现今便携的电子式免菲林记录数码相机。人类处于这三维世界之中，用我们一双眼睛能够辨别周围物体所处的相对空间位置，感受这真实的立体世界，但是，至今广泛采用的影像技术只能记录平面影像，缺乏真实感，立体影像毫无疑问是继平面影像的自然演进。立体影像的原理很简单，只要于物体左右平面位置记录影像后，再运用左右眼睛同时观察相对应的左右影像，由于左右影像之间的相对视差，有如看真实景物的状态一样， 产生现场的立体感觉。科学家和工程技术人员，为了将此原理转化成技术，作了不懈的努力，回顾这100 多年的科技演进过程，有过无数尝试及创新。目前，国内还没有记录左右影像的立体数码相机真正投入市场，大多数玩家是用两台数码相机拍摄获得左右影像很难真正的做到同时拍摄，有的虽是用一台数码相机但是采用轮换的方法拍摄，也不能达到同步拍摄效果，在国外最近也仅日本有一款价格昂贵、体积略大的立体数码相机面世，不太适合普通大众消费。因此，必需研发出一种体积小巧、重量轻便、价格便宜的立体数码相机来满足大众消费者的需要和推动立体摄影发展及呈现这个立体三维世界。本发明的目的在于考虑到上述问题而提供的一种体积小巧、重量轻便、价格便宜且能实现同步拍摄的基于大众消费型的立体数码相机，包括有机身、主从数字影像处理器、 左右影像传感器、左右镜头、USB接口、存储卡，采用主从数字影像处理器控制左右影像传感器来模拟人的双眼同步瞬时获取左右影像，同时保证菜单功能在主从数字影像处理器系统中的同步，控制过程如下当本机一路通过右镜头接收到右边的影像，由右影像传感器获得，然后将右数字影像数据传给主数字影像处理器进行处理，再经缓存存取器缓存后存储到微型SD记忆卡；同理，另一路通过左镜头接收到右边的影像，由左影像传感器获得，然后将左数字影像数据传给从数字影像处理器进行处理，再经缓存存取器缓存后存储到微型SD记忆卡；再由从数字影像处理器和主数字影像处理器分别从两个微型SD记忆卡获取左右数字影像数据，经USB处理器再经USB接口输出到电脑将左右数字影像进行立体影像合成。所述的左右两个影像传感器的中心距离即左右镜头之间的中心距离为4 8cm。所述的左右两个影像传感器的中心距离即左右镜头之间的中心距离最佳为6cm。
所述的USB接口，是通过USB处理器把主从数字影像处理器的移动盘整合到一个 USB的接口输出。一种立体数码相机的同步拍摄方法是利用主从数字影像处理器之间及其与左右影像传感器之间的同步通讯技术来保证同时获取左右影像，所述的同步通讯技术是在现有的普通平面数码相机设计方案的基础上，在主从数字影像处理器之间增加了 A、B、RT同步控制线路，在左右影像传感器之间增加了 lt、CLK同步控制线路，使用自行设计的同步软件程序来实现主从数字影像处理器之间及其与左右影像传感器之间的同步控制，同步控制线路的具体操作步骤是步骤1 当按下快门键时，主数字影像处理器会使用URAT通讯技术经TX发送拍照指令到从数字影像处理器，同时也会通过A告诉从数字影像处理器准备接收这个指令，从数字影像处理器接收到这个指令后再经B告诉主数字影像处理器一起开始同步拍摄；步骤2 在拍摄过程中左右影像传感器的许多寄存器还要有相同的设置，如曝光时间，增益值，白平衡等，不然左右影像就会不同时，不同色等；步骤3 主数字影像处理器通过1 将对左右影像传感器的寄存器进行相同的设置，同时通过CLK给左右影像传感器相同的同步时钟频率来保证同时开始曝光拍摄，这样便可以通过立体数码相机同步获取双眼所看到的左右两幅影像；步骤4:在进行菜单功能设置时，为了保证主从数字影像处理器在同一模式，我们在主从数字影像处理器之间增加同步线路和同步软件控制，同步线路的具体工作步骤是当通过按键转换菜单功能时，主数字影像处理器会使用URAT通讯技术经TX发送相应的菜单功能信息到从数字影像处理器，同时也会通过A 告诉从数字影像处理器准备接收这个信息，从数字影像处理器接收到这个信息后再经B告诉主数字影像处理器一起同步进入相应的菜单功能；同步软件程序工作步骤是步骤A 启动立体数码相机工作之后，主数字影像处理器接收用户操作的按键信息发送任务处理命令给从数字影像处理器，从数字影像处理器等待主数字影像处理器的任务命令；步骤B 主数字影像处理器发送任务成功后程序继续运行接着把标志1设置为高电平并发送标志1状态给从数字影像处理器，紧接着主数字影像处理器处于等待标志2是否为高电平；步骤C 当从数字影像处理器接收到标志1为高电平后程序继续运行，把标志2设置高电平并发送标志2给主数字影像处理器；步骤D 当处于等待的主数字影像处理器检测到标志2为高电平后，主数字影像处理器和从数字影像处理器同时开始任务处理程序；步骤E 主数字影像处理器处理任务结束后把标志1设置为低电平并发送标志1 值给从数字影像处理器，然后处于等待标志2是否为低电平；步骤F:从数字影像处理器处理任务结束后，检测标志1是否为低电平，当从数字影像处理器检测到标志1为低电平后，把标志2设置为低电平，同时发送标志2状态给主数
5字影像处理器；步骤G 当处于等待的主数字影像处理器检测到标志2为低电平时，主数字影像处理器和从数字影像处理器便同时返回到最开始处。
图1是信号流程方框图；图2是同步通讯线路图；图3是为左右同步拍照测试图；图4是左右镜头中心距离图；图5是同步软件程序流程及操作步骤。以下结合附图，对本发明基于大众消费型的立体数码相机及同步拍摄技术的具体实施方式
及其功效进行详细的说明如下关键部分工作原理阐述一、同步线路控制如图2我们在传统的消费型的数码相机的基础上，大胆创新地采用主从数字影像处理器即主从数字影像处理器控制主从影像传感器来模拟人的双眼同步瞬时获取左右影像，同时保证菜单功能在主从数字影像处理器系统中的同步。其关键在于主从数字影像处理器之间及其与主从影像传感器之间的同步通讯技术来保证同时获取左右影像。主数字影像处理器6负责右影像传感器获得右边的影像，从数字影像处理器5负责左影像传感器获得左边的影像。我们在它们之间增加同步通讯线路，使用同步软件程序来控制主从数字影像处理器和主从影像传感器同时工作。如图2 增加了 A、B、RT线路在主从数字影像处理器之间，增加了 I2C、CLK线路在主从影像传感器之间。同步控制线路的具体操作步骤是步骤1 当按下快门键时，主数字影像处理器6会使用URAT通讯技术经TX发送拍照指令到从数字影像处理器5，同时也会通过A告诉从数字影像处理器5准备接收这个指令，从数字影像处理器5接收到这个指令后再经B告诉主数字影像处理器6 —起开始同步拍摄；步骤2 在拍摄过程中左右影像传感器的许多寄存器还要有相同的设置，如曝光时间，增益值，白平衡等，不然左右影像就会不同时，不同色等；步骤3 主数字影像处理器6通过1 将对左右影像传感器的寄存器进行相同的设置，同时通过CLK给左右影像传感器相同的同步时钟频率来保证同时开始曝光拍摄，这样便可以通过立体数码相机同步获取双眼所看到的左右两幅影像；步骤4:在进行菜单功能设置时，为了保证主从数字影像处理器在同一模式，我们在主从数字影像处理器之间增加同步线路和同步软件控制，同步线路的具体操作步骤是当通过按键16转换菜单功能时，主数字影像处理器
66会使用URAT通讯技术经TX发送相应的菜单功能信息到从数字影像处理器5，同时也会通过A告诉从数字影像处理器5准备接收这个信息，从数字影像处理器5接收到这个信息后再经B告诉主数字影像处理器6 —起同步进入相应的菜单功能；二、同步软件程序控制如图2 同步软件程序被装载到13和14闪存里面，由13和14闪存分别控制从数字影像处理器5和主数字影像处理器6。图5是同步软件程序流程及操作步骤步骤A 启动立体数码相机工作之后，主数字影像处理器接收用户操作的按键信息SOl步发送任务处理命令给从数字影像处理器，从数字影像处理器S07步等待主数字影像处理器的任务命令。步骤B 主数字影像处理器发送任务成功后程序继续运行接着S02步把标志1设置为高电平并发送标志1状态给从数字影像处理器，紧接着主数字影像处理器S03步处于等待标志2是否为高电平。步骤C 当从数字影像处理器S08步接收到标志1为高电平后程序继续运行，S09 步把标志2设置高电平并发送标志2给主数字影像处理器。步骤D 当处于等待的主数字影像处理器S03步检测到标志2为高电平后，主数字影像处理器S04步和从数字影像处理器SlO步同时开始任务处理程序。步骤E 主数字影像处理器处理任务结束后S05步把标志1设置为低电平并发送标志1值给从数字影像处理器，然后S06步处于等待标志2是否为低电平。步骤F 从数字影像处理器处理任务结束后，Sll步检测标志1是否为低电平。当从数字影像处理器Sll步检测到标志1为低电平后，S12步把标志2设置为低电平，同时发送标志2状态给主数字影像处理器。步骤G 当处于等待的主数字影像处理器S06步检测到标志2为低电平时，主数字影像处理器和从数字影像处理器便同时返回到最开始处。三、主从影像传感器，左右镜头左影像传感器获取人的左眼所看到的影像，右影像传感器获取人的右眼所看到的影像。人的双眼的中心距离约为4 8cm，为模拟人的双眼左右两个影像传感器的中心距离也应该是4 8cm，这个距离不能太大也不能太小，太大了合成的立体影像左右相差也大， 观看立体影像时人的双眼很难聚焦而会出现重影和头晕，太小了会导致合成的立体影像左右相差也小，观看立体影像的景深也跟着变小而没有多大立体效果。如图4我们经过反复论证最终确定消费型立体数码相机设计左右两个影像传感器的中心距离为6cm即左右镜头之间的中心距离为6cm最佳。四、一个USB接口输出左右两个影像当USB接口 12通过一条USB线连接到电脑时，我们可以从电脑里方便地通过USB 接口 12，再通过USB处理器11分别从从数字影像处理器5控制的微型SD记忆卡9移动盘里和主数字影像处理器6控制的微型SD记忆卡10移动盘里获取左右数字影像数据。五、主从数字影像处理器采用两个廉价数字影像处理器来设计我们的立体数码相机，数字影像处理器内置 8051微机兼容内核来配合数码相机系统工作，其性能优点主要体现在以下几点
1、低功耗，低成本；2、可直接输出NTSC/PAL格式图像；3、具有VGA M-JPEG视频编码器，视频达到30fps，包括音频在内；4、具有高速的、高解像度JPEG图像编码；5、支持 USB2.0;6、支持SD记忆卡等。
权利要求
1.一种立体数码相机，包括有机身、主从数字影像处理器、左右影像传感器、左右镜头、 USB接口、存储卡，其特征在于采用主从数字影像处理器控制左右影像传感器来模拟人的双眼同步瞬时获取左右影像，同时保证菜单功能在主从数字影像处理器系统中的同步，控制过程如下当本机一路通过右镜头( 接收到右边的影像，由右影像传感器(4)获得，然后将右数字影像数据传给主数字影像处理器(6)进行处理，再经缓存存取器(8)缓存后存储到微型 SD记忆卡(10)；另一路通过左镜头(1)接收到右边的影像，由左影像传感器C3)获得，然后将左数字影像数据传给从数字影像处理器( 进行处理，再经缓存存取器(7)缓存后存储到微型SD记忆卡(9)；再由从数字影像处理器(5)和主数字影像处理器(6)分别从微型SD记忆卡(9) 和微型SD记忆卡(10)获取左右数字影像数据，经USB处理器(11)再经USB接口(12)输出到电脑将左右数字影像进行立体影像合成。
2.根据权利要求1所述的立体数码相机，其特征在于所述的左右两个影像传感器的中心距离即左右镜头之间的中心距离为4 8cm。
3.根据权利要求1，2所述的立体数码相机，其特征在于所述的左右两个影像传感器的中心距离即左右镜头之间的中心距离最佳为6cm。
4.根据权利要求1所述的立体数码相机，其特征在于所述的USB接口，是通过USB处理器把主从数字影像处理器的移动盘整合到一个USB的接口输出。
5.一种立体数码相机的同步拍摄方法，其特征在于利用主从数字影像处理器之间及其与左右影像传感器之间的同步通讯技术来保证同时获取左右影像，所述的同步通讯技术是在现有的普通平面数码相机设计方案的基础上，在主从数字影像处理器之间增加了 A、B、RT同步控制线路，在左右影像传感器之间增加了 lt、CLK同步控制线路，使用自行设计的同步软件程序来实现主从数字影像处理器之间及其与左右影像传感器之间的同步控制，同步控制线路的具体操作步骤是步骤1 当按下快门键时，主数字影像处理器(6)会使用URAT通讯技术经TX发送拍照指令到从数字影像处理器( ，同时也会通过A告诉从数字影像处理器( 准备接收这个指令，从数字影像处理器( 接收到这个指令后再经B告诉主数字影像处理器(6) —起开始同步拍摄；步骤2 在拍摄过程中左右影像传感器的许多寄存器还要有相同的设置，如曝光时间， 增益值，白平衡等，不然左右影像就会不同时，不同色等；步骤3 主数字影像处理器(6)通过1 将对左右影像传感器的寄存器进行相同的设置，同时通过CLK给左右影像传感器相同的同步时钟频率来保证同时开始曝光拍摄，这样便可以通过立体数码相机同步获取双眼所看到的左右两幅影像；步骤4 在进行菜单功能设置时，为了保证主从数字影像处理器在同一模式，我们在主从数字影像处理器之间增加同步线路利同步软件控制，同步线路的具体工作步骤是当通过按键(16)转换菜单功能时，主数字影像处理器 (6)会使用URAT通讯技术经TX发送相应的菜单功能信息到从数字影像处理器(5)，同时也会通过A告诉从数字影像处理器( 准备接收这个信息，从数字影像处理器( 接收到这个信息后再经B告诉主数字影像处理器(6) —起同步进入相应的菜单功能； 同步软件程序工作步骤是步骤A 启动立体数码相机工作之后，主数字影像处理器接收用户操作的按键信息 (SOl)步发送任务处理命令给从数字影像处理器，从数字影像处理器执行(S07)步等待主数字影像处理器的任务命令；步骤B 主数字影像处理器发送任务成功后程序继续运行接着(S(^)步把标志1设置为高电平并发送标志1状态给从数字影像处理器，紧接着主数字影像处理器执行(S03)步处于等待标志2是否为高电平；步骤C 当从数字影像处理器执行(S08)步接收到标志1为高电平后程序继续运行， (S09)步把标志2设置高电平并发送标志2给主数字影像处理器；步骤D 当处于等待的主数字影像处理器(SO； )步检测到标志2为高电平后，主数字影像处理器(S04)步和从数字影像处理器(SlO)步同时开始任务处理程序；步骤E 主数字影像处理器处理任务结束后(S(^)步把标志1设置为低电平并发送标志1值给从数字影像处理器，然后(S06)步处于等待标志2是否为低电平；步骤F 从数字影像处理器处理任务结束后，(Sll)步检测标志1是否为低电平，当从数字影像处理器(Sll)步检测到标志1为低电平后，(S12)步把标志2设置为低电平，同时发送标志2状态给主数字影像处理器；步骤G 当处于等待的主数字影像处理器(S06)步检测到标志2为低电平时，主数字影像处理器和从数字影像处理器便同时返回到最开始处。
全文摘要
本发明公开了一种基于大众消费型立体数码相机及同步拍摄方法，使用双数字影像处理器控制双影像传感器来模拟人的双眼同步瞬时获取左右影像，在国内都无单个立体数字影像处理器可供应的情况下，我们使用两个廉价的数字影像处理器使相机成本大大降低，在两个数字影像处理器和左右影像传感器之间增加同步通讯线路和同步软件程序控制来保证同步瞬时获取左右影像和两个数字影像处理器之间的菜单功能同步，双镜头设计模拟人的双眼，方便的一个USB端口连接主从移动盘来输出左右影像数据，能满足大众消费者记录立体影像的愿望。
文档编号G03B35/08GK102316253SQ20101022429
公开日2012年1月11日 申请日期2010年7月5日 优先权日2010年7月5日
发明者张永伟, 王伟才 申请人:东莞德英电子通讯设备有限公司