专利名称：转变成像轴线立体取像方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关于ー种转变成像轴线立体取像方法及装置，尤其涉及可根据旋转镜组的成像轴线，改变立体影像的宽高比的方法及其装置。
背景技术：
在照相机或具有照相功能的手机，通过取像镜组将人物或风景进行拍摄，由于以CXD或CMOS对于被摄物取像后的影像仅为ニ维平面(2D)影像。三维立体(3D)影像是未来消费电子产品必备条件，目前的取像设备如相机或摄影机等，只能拍摄ニ维平面(2D)的影 像。然而，ニ维平面(2D)影像欠缺立体感觉，目前有许多方法可将2D影像经过影像重建，而形成三维立体(3D)的立体影像。一般用户使用照相机，期望通过照相机可以快速的获得人物与风景的立体影像，采用ニ个镜组以视差法重建立体视觉的精度虽然较差，但比较容易构成，也容易大众商品化。此种以视差法重建立体视觉方法上，如美国专利公开号US2004/0095643等，掲示使用ニ个取像镜组分别取得ニ个影像以重建为立体影像获取的方法或装置，再如美国专利US2004/0027657则使用折射镜形成ニ个光路以取得ニ个影像；又美国专利US 6，392，688则提出使用三个取像镜组分别取得三个影像，并通过更精密的计算以重建为立体影像；台湾专利公开号TW201027230则揭露使用ニ个取像镜组，配合具有多个折射区域的折射片以取得多个影像，由此重建为立体影像获取的方法或装置。以上所掲示的技术主要使用ニ个不同位置取得的ニ个(或三个)影像，经图像处理后重建出3D立体影像。另台湾专利公开号TW201015203则揭示使用单个取像镜组,在不同时序(time sequence)取得ニ个影像经影像处理后重建出立体影像的获取方法或装置。前述的以视差法重建立体视觉的现有技木，受限于取像镜组影像感测元件宽高比(4 : 3或16 : 9)，只能摄取水平宽幅的影像，所重建完成的立体影像也受限于取像的水平轴线(horizontal axle line)使用，当用户欲拍摄全身人像或高楼时,若将相机由水平轴线的拍摄转为直立的拍摄，则无法构成ニ个不同视差的影像，无法形成3D影像的重建，因此用户仍会相当的不方便。
发明内容
有鉴于上述现有技术的问题，本发明主要目的之ー在于提出一种转变成像轴线立体取像方法，如图2所示，所述的方法应用于具有第一镜组、第二镜组与立体视觉重建处理元件的立体取像装置，其中，第一镜组包含第一取像镜片组与第一影像感测元件、第二镜组包含第二取像镜片组与第二影像感测元件；所述方法包含下列步骤Sll :旋转立体取像装置的第一镜组与第二镜组的成像轴线(imagery axle line)I至e角度，e为第一镜组与第二镜组的成像轴线角，系第一影像感测元件水平轴线X与成像轴线I的夹角角度，e角度的符号如图3B所示；S12 由第一镜组获取被摄物的第一影像，由第二镜组获取被摄物的第二影像；
S13 :将第一影像、第二影像与成像轴线角0的数据，传输至立体视觉重建处理元件，由立体视觉重建处理元件建立立体视觉影像。而且，步骤Sll可进ー步包含下列步骤，如图2所示Slll :成像轴线角0由旋转第一镜组与第二镜组至0角所构成；如图3B所示，在此图中，通过旋转第一镜组与旋转第二镜组至成像轴线角0取得的第一影像与第二影像，由此可转变水平取像宽高比的范围，如由横幅转变为直幅。或步骤Sll可进ー步包含S112:成像轴线角0由旋转第一影像感测元件与第二影像感测元件至0角所构成。本发明另ー个主要目的在于提供一种转变成像轴线立体取像装置，如图3A所示， 所述装置包含第一镜组、第二镜组、旋转机构与立体视觉重建处理元件，所述装置使用前述的转变成像轴线立体取像方法步骤Sll S13，以建立立体视觉影像；其中，第一镜组21包含第一取像镜片组211、第一影像感测元件212 ;第ニ镜组22包含第二取像镜片组221、第ニ影像感测元件222 ;旋转机构25 (绘示于图6)包含第一旋转机构2510与第二旋转机构2520 ;第一旋转机构2510可将第一镜组21的成像轴线I旋转至0角度(參见图3B)，由第一取像镜片组211与第一影像感测元件212获取被摄物光线形成第一影像；第二旋转机构2520可将第二镜组22的成像轴线I旋转至0角度(參见图3B)，由第二取像镜片组221与第二影像感测元件222获取被摄物光线形成第二影像；立体视觉重建处理元件24利用第一影像、第二影像与成像轴线角9的数据，建立立体视觉影像。再如前述的运用步骤Sll S13及进ー步运用步骤Slll的方法，本发明还提供转变成像轴线立体取像装置，其中，第一旋转机构2510由齿条、套筒或步进马达，将第一镜组21旋转至0角度，第二旋转机构2520由齿条、套筒或步进马达，将第二镜组22旋转至0角度，如图4与图6所示；在图6中，绘示以旋转机构25带动第一旋转机构2510与第二旋转机构2520 ;以上仅为方便说明，本发明并不局限于此。并且，如前述运用步骤Sll S13及进ー步运用步骤S112的方法，本发明提供的转变成像轴线立体取像装置2，如前所述，在图5中，旋转第一影像感测元件212与旋转第ニ影像感测元件222至0角度；其中，第一旋转机构2510(未图示)将第一影像感测元件212旋转至0角度，第二旋转机构2520(未图示)将第二影像感测元件222旋转至0角度；根据第一影像感测元件212旋转至成像轴线角0取得的第一影像、第二影像感测元件222旋转至成像轴线角0取得的第二影像，以转变水平取像宽高比的范围。本发明的另ー个主要目的之ー在于提出一种转变成像轴线立体取像方法，如图9所示，所述方法应用于具有第一镜组、第二镜组、第三镜组与立体视觉重建处理元件的立体取像装置，其中，第一镜组包含第一取像镜片组与第一影像感测元件、第二镜组包含第二取像镜片组与第二影像感测元件、第三镜组包含第三取像镜片组与第三影像感测元件；所述方法包含下列步骤S21 :将第一镜组、第二镜组与第三镜组以等腰直角三角形方式排列，第二镜组置于直角处，第一镜组与第三镜组分别置于底角处；S22 :旋转立体取像装置至e角度，0为立体取像装置成像轴线角，系第一影像感测元件(第二影像感测元件、第三影像感测元件)水平轴线X与成像轴线I的夹角角度，0角度的符号如图3B所示；S23 :选择第二镜组，与其余任ー镜组(第一镜组或第三镜组)的组合，获取被摄物的第一影像与第二影像；S24 :将立体取像装置成像轴线角0的数据、第一影像与第二影像，传输至立体视觉重建处理元件，由立体视觉重建处理元件建立立体视觉影像。而且，步骤S23进ー步包含S231 :选取成像轴线I上的ニ个镜组，以获取被摄物的第一影像与第二影像。或，步骤S23进ー步包含
S232 :选取水平轴线X上的ニ个镜组，以获取被摄物的第一影像与第二影像。本发明另ー个主要目的在于提供一种转变成像轴线立体取像装置2，所述装置包含第一镜组21、第二镜组22、第三镜组23与立体视觉重建处理元件24(未图示)，如图10所示，所述装置利用步骤S21 S24或进ー步包含步骤S231或步骤S232的方法，以建立立体视觉影像；其中，第一镜组21、第二镜组22与第三镜组23以等腰直角三角形方式排列，第二镜组22置于直角处，第一镜组21与第三镜组23分别置于底角处；当用户旋转立体取像装置2至0角度，0为立体取像装置的成像轴线角；立体视觉重建处理元件24可将立体取像装置2旋转后的0角度的数据、选取第二镜组22所形成的第二影像223与成像轴线I上的另ー个镜组所形成的影像(第一影像213)，建立立体视觉影像。本发明的又ー个主要目的之ー在于提出一种转变成像轴线立体取像方法，如图11所示，所述方法应用于具有第一取像镜片组、第二取像镜片组、双光路光学元件、影像感测元件、时序产生元件与立体视觉重建处理元件的立体取像装置，其中，时序产生元件可产生时序信号，时序信号可切換双光路光学元件的光路通道，双光路光学元件可在时序中选择由第一取像镜片组或第二取像镜片组以获取被摄物的影像，在影像感测元件上成像；所述方法包含下列步骤S31 :旋转立体取像装置的影像感测元件的成像轴线至e角度，0为影像感测元件的成像轴线角，系影像感测元件的水平轴线X与成像轴线I的夹角角度，0角度的符号如图3B所示；S32:使用双光路光学元件在第一时序时，将第一取像镜片组聚集的被摄物光线导入影像感测元件，形成被摄物的第一影像；在第二时序时，将第二取像镜片组聚集的被摄物光线导入影像感测元件，形成被摄物的第二影像；S33 :将影像感测元件的成像轴线角0的数据、第一影像与第二影像，传输至立体视觉重建处理元件，由立体视觉重建处理元件建立立体视觉影像。本发明再ー个主要目的在于提供一种转变成像轴线立体取像装置，所述装置包含第一取像镜片组211、第二取像镜片组221、双光路光学元件26、影像感测元件212、时序产生元件265、旋转机构25 (未图示)与立体视觉重建处理元件24,如图12与图13所示；所述装置利用步骤S31 S33的方法，以建立立体视觉影像；其中，旋转机构25用以将影像感测元件212旋转成像轴线至0角度，0为影像感测元件212的成像轴线角；其中，双光路光学兀件26可在时序产生兀件265发出的第一时序时,构成第一取像镜片组211的光路通道，将被摄物I (未图示)的光线经由第一取像镜片组211与双光路光学元件26，送到影像感测元件212上成像，形成第一影像；在时序产生元件265发出第二时序时，双光路光学元件26可构成第二取像镜片组221的光路通道，将被摄物I的光线经由第二取像镜片组221与双光路光学元件26，送到影像感测元件212上成像，形成第二影像；立体视觉重建处理元件24根据所述立体取像装置旋转后的0角的数据、第一时序在影像感测元件212形成的第一影像、第二时序在影像感测元件212形成的第二影像，建立立体视觉影像。承上所述，根据本发明的转变成像轴线立体取像方法与装置，其可具有一个或多个下述优点(I)根据本发明提出的旋转立体取像装置的成像轴线方法，可将横幅的第一影像与第二影像转变为直幅的3D立体影像，用户可容易的选择拍摄横幅的立体影像、直幅的立体影像或可变幅度的立体影像，将带给用户便利。(2)为不同应用目的，本发明还提出通过旋转整个镜组、旋转影像感测元件等不同方法，在使用上更具弹性。为此，本发明依据这些不同的方法，提出适用的具体实施的双镜组立体取像装置，由此可让用户有更多的选择。
(3)而且为用户方便，本发明提出利用三个取像镜组的配置，使本发明的旋转立体取像装置的成像轴线方法，更容易为用户所接受使用，带给用户更多的便利。为此，本发明依据这个方法，可应用在可携式移动电话、相机或手持的电子设备上，通过旋转电子设备，可快速拍摄立体影像，将给予用户更多的便利。(4)并且，本发明提出利用双光路単一影像传感器的配置，使本发明的旋转立体取像装置的成像轴线方法所构成的装置，可以减少影像传感器的使用，以降低成本，或因増加取像镜片组的后焦距，可以提高拍摄的景深，所重建的立体影像具有更高的三维效果。
图I为本发明的转变成像轴线立体取像装置的示意图；图2为本发明第一实施例与第二实施例的转变成像轴线立体取像方法的步骤流程图；图3A为本发明的转变成像轴线立体取像方法配合其装置的说明示意图；图3B为本发明的转变成像轴线立体取像方法的成像轴线角的说明示意图；图4为本发明第一实施例的转变成像轴线立体取像装置的操作示意图之ー；图5为本发明第二实施例转变成像轴线立体取像装置的操作示意图；图6为本发明第一、ニ实施例转变成像轴线立体取像装置的旋转机构示意图ー；图7为本发明第一、ニ实施例转变成像轴线立体取像装置的旋转机构示意图ニ；图8为本发明第一、ニ实施例转变成像轴线立体取像装置的旋转机构示意图三；图9为本发明第三实施例的转变成像轴线立体取像方法的步骤流程图；图10为本发明的第三实施例的转变成像轴线立体取像装置的操作示意图；图11为本发明的第四实施例的转变成像轴线立体取像方法步的骤流程图；图12为本发明第四实施例的转变成像轴线立体取像装置的操作示意图ー；图13为本发明第四实施例的转变成像轴线立体取像装置的操作示意图ニ ；以及图14为本发明第四实施例的转变成像轴线立体取像装置的控制信号的时序示意图。主要符号说明1为被摄物；2为立体取像装置；21为第一镜组；211为第一取像镜片组；212为第一影像感测元件/影像感测元件；213、214为第一影像；22为第二镜组；221为第ニ取像镜片组；222为第二影像感测元件；223、224为第二影像；23为第三镜组；231为第三取像镜片组；232为第三影像感测元件；24为立体视觉重建处理元件；25为旋转机构；2510为第一旋转机构；2511为第一歩进马达；2512为第一套筒；2520为第二旋转机构；2521为第二步进马达；2522为第二套筒；26为双光路光学元件；261为第一反射镜；262为第二反射镜；263为第三反射镜；264为光路开关；265为时序产生元件；S11 S13、S111 S112、S21 S24、S231 S232、S31 S33为步骤；0为成像轴线角；X为水平轴线；以及I为成像轴线。
具体实施例方式被摄物的立体信息对于被摄物的定位、定向与观看甚为重要。然而，经由取像镜组与影像感测元件((XD或CMOS等)成像后的影像为2D影像，遗失ー个坐标值。双镜组立体视觉重建原理(principle of stereo vision by binocular images)使用一个或ニ个照相机，由ー个或ニ个影像感测元件(CCD或CMOS等)经由不同的视角(位置)取得相同被摄物不同的影像，再配合影像处理技巧，重建出立体影像。本发明的转变成像轴线立体取像方法即是运用双镜组立体视觉重建原理，转变ー个或ニ个影像感测元件的成像轴线，取得弾性或多变化的成像轴线的ニ个影像，以供影像处理后重建为3D影像。參照图I图及图3A，立体取像装置2包含第一镜组21、第二镜组22及立体视觉重建处理元件24，其中，第一镜组21包含第一取像镜片组211与第一影像感测元件212，被摄物I的光线经由第一取像镜片组211聚焦及成像于第一影像感测元件212，形成第一影像213，选定第一影像213某ー个特征作为比对之用，在相机的运用上常选人脸为特征，其特征坐标为(Xl，yi)。第一影像感测元件212的宽高比为L/D，对于不同的商品化影像感测元件，通常为L/D = 4/3或L/D = 16/9。由于第一影像感测元件212的宽高比在X方向较长，在Y方向较短，因此第一影像感测元件212取得的第一影像213横幅也大于直幅(如4 3或16 9)，常用于被摄物I的半身影像。同样，第二镜组22包含第二取像镜片组221与第二影像感测元件222，被摄物I的光线经由第二取像镜片组221聚焦及成像于第二影像感测元件222，形成第二影像223。选择第二影像223的相同特征(如人脸)，其特征坐标为(x2，y2)。第二影像感测元件222的宽高比为L/D，对于不同的商品化影像感测元件，通常为L/D = 4/3或L/D= 16/9。由于第ニ影像感测元件222的宽高比在X方向较长，在Y方向较短，因此第二影像感测元件222取得的第二影像223横幅也大于直幅(如4 3或16 9)，常用于被摄物I的半身影像。立体视觉重建处理元件24可对被摄物I的两个影像213、223以影像上的深度重建为立体影像。由于实际的景物上，每个不同距离的花、人物、树、山、天空等都有不同的景深，或在视角上可拍摄的高度，对用户而言，是否可以方便的拍摄两个影像、是否可以解决影像格式宽高比的限制，则显得相対的重要。參见图1，图I的(a)表示当用户将第一镜组21与第二镜组22以水平方向(水平 轴线X的方向)进行拍摄取得第一影像213与第二影像223，可构成横幅立体影像。当欲拍摄较高的影像(如人像的全身或高楼吋)时，若将相机双镜组旋转为直立时(如图I的(b))，第一镜组21与第二镜组22以上下方向叠放，(水平轴线X变为垂直)，如此无法运用双镜组立体视觉重建原理，不能由第一镜组21与第二镜组22经由不同的视角(位置)取得被摄物I不同的影像(第一影像213与第二影像223)，而供图像处理后重建为3D影像。为此，本发明提出一种转变成像轴线立体取像方法，可不必改变第一镜组21与第ニ镜组22的拍摄水平轴线，而转变第一镜组21与第二镜组22成像轴线I。如图3A进行拍摄，可将被摄物I的成像高度加大(如全身人像或高楼的影像)，并可利用双镜组立体视觉重建原理，由第一镜组21与第二镜组22经由不同的视角(位置)取得相同被摄物I不同的影像，而供影像处理后重建为成像高度加大的3D影像。在图3A中,第一影像感测元件212水平轴线(horizontal axle line)为X,成像轴线(imagery axle line)为 I,当尚未旋转第一镜组21时,第一影像感测元件212水平轴线X与成像轴线I为重合，第二影像感测元件222水平轴线X与成像轴线I为重合。被摄物I经由第一镜片组211与第二镜片组221在第一影像感测元件212与第二影像感测元件222分别形成第一影像213与第二影像223。被摄物I的特征点在第一影像213与第二影像223上的坐标分别为(Xl，yi)与(x2，y2)，可利用运用双镜组立体视觉重建原理，由第一影像213与第二影像223经由不同的视角(位置)取得相同被摄物I不同的影像(第一影像213与第二影像223)，利用被摄物I的特征点的坐标(Xl，Y1)与(x2，y2)，而供影像处理后重建为3D影像。当旋转第一镜组21时，第一影像感测元件212水平轴线X与成像轴线I产生成像轴线角9 ;当旋转第二镜组22时，第二影像感测元件223水平轴线X与成像轴线I产生第ニ镜组成像轴线角9。被摄物I经由第一镜片组211与第二镜片组221在第一影像感测元件221与第二影像感测元件222分别形成第一影像214与第二影像224，被摄物I的特征点在第一影像214与第二影像224上的坐标分别为(Xl’，y/)与(x2’，y2’)，则可利用运用双镜组立体视觉重建原理，由第一影像214与第二影像224利用被摄物I的特征点的坐标(x/，yi’)与(x2’，y2’)、成像轴线角0的数据、第一影像214与第二影像224的数据由立体视觉重建处理元件24重构形成立体影像。为说明本发明的具体实施方式
，利用以下优选实施例进行说明。<第一实施例>请參见图2，本发明的转变成像轴线立体取像方法的第一实施例，应用于具有第一镜组21、第二镜组22与立体视觉重建处理元件24的立体取像装置。其中，第一镜组21包含第一取像镜片组211与第一影像感测元件212、第二镜组22包含第二取像镜片组221与第二影像感测元件222 ;所述方法包含下列步骤Sll :旋转立体取像装置的成像轴线I至0角度，0为第一影像感测元件211的水平轴线X与成像轴线I的夹角角度，即为成像轴线角0 ；S12 由第一镜组21获取被摄物I的第一影像213、由第二镜组22获取被摄物I的第二影像223 ；S13:将第一影像213、第二影像223与成像轴线角0的数据，传输至立体视觉重建处理元件24，由立体视觉重建处理元件24建立立体视觉影像。而且，本实施例提供一种转变成像轴线立体取像装置2，如图I所示，所述装置包含第一镜组21、第二镜组22、旋转机构25 (未绘示)与立体视觉重建处理元件24，所述装置使用前述的步骤Sll S13，以建立立体视觉影像。本实施例的转变成像轴线立体取像装置2，如图3A所示，其中第一镜组21包含第一取像镜片组211与第一影像感测元件212，旋转机构25可将成像轴线I旋转至0角度，由第一取像镜片组211与第一影像感测元件212获取被摄物光线形成第一影像213。第二镜组22包含第二取像镜片组221与第二影像感测元件222，由第二取像镜片组221与第二影像感测元件222获取被摄物光线形成第二影像223 ;立体视觉重建处理元件24则根据第一影像213与成像轴线角0、第二影像223，建立立体视觉影像。而且，步骤SI I可进ー步包含Slll :旋转第一镜组21与旋转第二镜组22至成像轴线角为0。成像轴线角0由旋转机构25旋转第一镜组21至0角所构成。如图4，根据第一镜组21旋转至成像轴线角9取得的第一影像213，转变水平取像宽高比，由D/L = 3/4或D/L = 9/16改变为D/L =4/3或D/L= 16/9(当0 = ±90°吋)；根据第二镜组22旋转至成像轴线角0取得的第ニ影像223，转变水平取像宽高比，由D/L = 3/4或D/L = 9/16改变为D/L = 4/3或D/L =16/9(当 0 = ±90。时)。 将步骤Sll S13及步骤Slll的方法应用于本实施例的转变成像轴线立体取像装置2，如图4与图6所示，转变成像轴线立体取像装置2包含第一镜组21、第二镜组22、旋转机构25与立体视觉重建处理元件24。旋转机构25进ー步包含第一旋转机构2510与第ニ旋转机构2520，第一旋转机构2510用以旋转第一镜组21成像轴线角至用户需求的角度(成像轴线角9 )，第二旋转机构2520用以旋转第二镜组22成像轴线角至用户需求的角度(成像轴线角の；优选地，第一镜组21与第二镜组22可为同步联动，旋转的角度相同；第ー旋转机构2510与第二旋转机构2520，可使用旋转机构25带动齿条，由齿条带动第一镜组21的第一旋转机构2510(第二镜组22的第二旋转机构2520)进行旋转；对于不同应用上，旋转机构25可使用步进马达或其他运动机构，不为所限，或者带动齿条的实施方式还有许多不同的机构设计，并不以此为限。对于不同的旋转机构25的应用，如图7所示，其中，第一镜组21 (第二镜组22)可由第一歩进马达2511 (第二步进马达2521)直接带动旋转；在图中绘示第一歩进马达2511在马达旋转轴上设有齿轮，由第一歩进马达2511齿轮带动第一镜组21上的相对齿条以进行旋转，第二步进马达2521在马达旋转轴上设有齿轮，由第二步进马达2521齿轮带动第二镜组22上的相对齿条以进行旋转；对于不同应用上，使用步进马达的实施方式还有许多不同的机构设计，并不以此为限。对于不使用自动机构进行第一镜组21 (第二镜组22)的旋转的方式，如图8所示，将第一镜组21 (第二镜组22)分别与第一套筒2512(第二套筒2522)连接，由此以手动拨动第一套筒2512 (第二套筒2522)带动第一镜组21 (第二镜组22)进行旋转；对于不同应用上，使用手动拨动的实施方式还有许多不同的机构设计，并不以此为限。另外，为使立体视觉重建处理元件24计算方便，第一旋转机构2510与第二旋转机构2520可使用联动的方式，以使第一镜组21与第二镜组22旋转的角度相同。上述机构仅为举例，其他能实现第一镜组21 (第二镜组22)进行旋转的机构，均包含在本发明的范畴中。<第二实施例>參照图2，本发明的转变成像轴线立体取像方法的第二实施例，应用于具有第一镜组21、第二镜组22与立体视觉重建处理元件24的立体取像装置，其中，第一镜组21包含第一取像镜片组211与第一影像感测元件212、第二镜组22包含第二取像镜片组221与第二影像感测元件222 ;所述方法包含下列步骤SI 12 :旋转立体取像装置的成像轴线I至0角度，0为第一影像感测元件211水平轴线X与成像轴线I的夹角角度，即为成像轴线角0 ;成像轴线角e由旋转第一影像感测元件212与旋转第二影像感测元件222至0角所构成；如图5所示，在图中，旋转第一影像感测元件212至0角与旋转第二影像感测元件222至0角；根据第一影像感测元件212旋转至成像轴线角9取得的第一影像213 (未图示)、根据第二影像感测元件222旋转至成像轴线角9取得的第二影像223 (未图示)，如D/L = 4/3或D/L = 16/9与D/L = 4/3或D/L = 16/9。S12 由第一镜组21获取被摄物I的第一影像213、由第二镜组22获取被摄物I的第二影像223 ；S13:将第一影像213、第二影像223与成像轴线角0的数据，传输至立体视觉重建处理元件24，由立体视觉重建处理元件24建立立体视觉影像。 将步骤Sll S13及步骤SI 12的方法应用于本实施例的转变成像轴线立体取像装置2，转变成像轴线立体取像装置2包含第一镜组21、第二镜组22、旋转机构25与立体视觉重建处理元件24 ;旋转机构25进ー步包含第一旋转机构2510与第二旋转机构2520 ;其中，第一旋转机构2510可由齿条、步进马达、以套筒用手动拨动等不局限的方式，将第一影像感测元件212旋转至0角度。第二旋转机构2520可由齿条、步进马达、以套筒用手动拨动等不局限的方式，将第二影像感测元件222旋转至0角度，旋转机构25可类如第图6 8所例示。另第一旋转机构2510与第二旋转机构2520可使用联动的方式，以使第一镜组21与第二镜组22旋转的角度相同。<第三实施例>參照图9，本发明的转变成像轴线立体取像方法的第三实施例，应用于具有第一镜组21、第二镜组22、第三镜组23与立体视觉重建处理元件24的立体取像装置2。其中，第ー镜组21包含第一取像镜片组211与第一影像感测元件212、第二镜组22包含第二取像镜片组221与第二影像感测元件222、第三镜组23包含第三取像镜片组231与第三影像感测元件232 ;所述方法包含下列步骤S21 :将第一镜组21、第二镜组22与第三镜组23以等腰直角三角形方式排列，所述第二镜组22置于直角处，第一镜组21与第三镜组23分别置于底角处，如图10所示；第ー镜组21、第二镜组22与第三镜组23为使立体视觉重建处理元件24计算方便，可使用相同的后焦距f，且第一影像感测元件212、第二影像感测元件222与第三影像感测元件232可将其宽高比设置为相同的方向，以便利于取像；S22 :旋转立体取像装置2至0角度，0为立体取像装置2成像轴线角，系第一影像感测元件212 (第二影像感测元件222、第三影像感测元件232)水平轴线X与成像轴线I的夹角角度，9角度的符号如图3B所示；S23 :选择第二镜组22，与第一镜组21或第三镜组23配置，获取被摄物I的第一影像213与第二影像223 ;选择的方式如步骤S231或步骤S232 S231 :选取成像轴线I上的两个镜组，以获取被摄物的第一影像213与第二影像223 ；
S232 :选取水平轴线X上的两个镜组，以获取被摄物的第一影像213与第二影像223 ；S24:将立体取像装置2成像轴线角0的数据、第一影像213与第二影像223，传输至立体视觉重建处理元件24，由立体视觉重建处理元件24建立立体视觉影像。而且，本实施例提供一种转变成像轴线立体取像装置2，如图10所示，所述装置包含第一镜组21、第二镜组22、第三镜组23与立体视觉重建处理元件24 (未图示)，并使用前述的步骤S21 S24，以建立立体视觉影像。在图中，本实施例的装置以设置于移动电话的立体相机为说明，但并不以此为限。第一镜组21、第二镜组22、第三镜组23设置于双镜组立体取像装置2 (如移动电话)的背面，其成像轴线I为水平方向，此时移动电话为直立，以便于用户用手握住；第一影像感测元件212、第二影像感测元件222、第三影像感测元件232的宽高比为D/L = 3/4，并将L边为成像轴线I的方向，此时拍摄的第一影像213与第二影像223为横幅，例如常用于半身人像的取像；在本实施例使用D/L = 3/4，还可使用D/L = 9/16的影像感测元件或其 他各种的影像感测元件，并不以此为限。当用户使用直立的移动电话进行立体影像拍摄时，如图10的(a)，第一镜组21与第二镜组22设为工作、进行取像，第三镜组23设为不工作、不进行取像(或取像后的影像不为重建立体影像使用)；第一影像感测元件212、第二影像感测元件222的水平轴线X与第一影像213、第二影像223的成像轴线I为重合；经此由立体视觉重建处理元件24(未图示)形成的立体影像也为横幅的被摄物I的横幅立体影像。此时使用步骤S232的方法SPS232，选取水平轴线X上的两个镜组，以获取被摄物的第一影像213与第二影像223。当用户欲拍摄物的全身影像(或拍摄高楼全景吋)，如图10的(b)，用户可将双镜组立体取像装置2 (移动电话)旋转，此时成像轴线I旋转至0角度，此时使用步骤S231的方法即S231，选取成像轴线I上的两个镜组，以获取被摄物的第一影像213与第二影像223。当用户使用横向的移动电话进行立体影像拍摄时，如图10的(b)，第三镜组23与第二镜组22设为工作、进行取像，第一镜组21设为不工作、不进行取像(或取像后的影像不为重建立体影像使用)；第三影像感测元件232、第二影像感测元件222的水平轴线X与第一影像213、第二影像223的成像轴线I为垂直(或0角度)；经此由立体视觉重建处理元件24(未图示)形成的立体影像成为直幅的被摄物I的立体影像。本发明的本实施例还有ー个优异的特点，由于可在移动电话内设置惯性量测单元(Inertial Measurement Unit, IMU),因此可由IMU立即获得移动电话的姿势；当用户旋转移动电话以转变成像轴线时，可经由移动电话的姿势换算成为成像轴线e角度，经运算成像轴线e角度的数据、第一影像213与第二影像223，即可由立体视觉重建处理元件24进行3D立体影像重建。由此，用户不必再准确的调整手持的角度，即可随拍即得3D立体影像。〈第四实施例〉參照图11，本发明的转变成像轴线立体取像方法的第四实施例，应用于具有第一取像镜片组211、第二取像镜片组221、双光路光学元件26、时序产生元件265、影像感测元件212与立体视觉重建处理元件24的立体取像装置2 ;所述方法包含下列步骤S31 :旋转立体取像装置2的影像感测元件212的成像轴线I至0角度，0为影像感测元件212成像轴线角，系影像感测元件212水平轴线X与成像轴线I的夹角角度，9角度的符号如图3B所示；S32 :使用双光路光学兀件26在时序产生兀件265产生的第一时序时,第一取像镜片组211聚集被摄物I的光线，经由双光路光学元件26的控制，而导入影像感测元件212，形成被摄物I的第一影像213 ;在时序产生元件265产生的第二时序吋，第二取像镜片组221聚集的被摄物I的光线，经由双光路光学元件26的控制，而导入影像感测元件212，形成被摄物I的第二影像223 ;当第一时序与第二时序交错时，可产生ー连串的第一影像213与第二影像223交错的影像数据；S33:将影像感测元件212成像轴线角0的数据、第一影像213与第二影像223，传输至立体视觉重建处理元件24以建立立体视觉影像。而且，本实施例提供一种转变成像轴线立体取像装置2，如图12、图13，双光路光 学兀件26包含第一反射镜261、第二反射镜262、第三反射镜263、光路开关264及时序产生元件265 ;第一反射镜261、第二反射镜262设置于第一取像镜片组211的像侧，用以将第一取像镜片组211聚集的光线产生折射而改变光路的方向；第三反射镜263设置于第二取像镜片组221的像侧，用以将第二取像镜片组221聚集的光线产生折射而改变光路的方向；其中，光路开关264可为液晶元件，由两片电极夹层填充液晶分子所构成，当赋予两片电极不同电压时，可控制液晶分子的排列的方向，即可控制入射光路开关264的光线选择通过或全反射；光路开关264也可使用微机电反射镜、旋转多面镜或光栅式元件等光学元件所构成，并不为此所限。时序产生元件265可发出时序信号，传送给光路开关264，据此控制光路开关264的开或关，如在第一时序时打开光路开关264，在第二时序时关闭光路开关264 ；而且，时序产生元件265可发出脉冲信号，使影像感测元件212将获取的被摄物I光线的影像传输至外界。在由第一取像镜片组211、第一反射镜261、第二反射镜262与经过光路开关264在影像感测元件212成像的光路，与由第二取像镜片组221、第三反射镜263与经过光路开关264在影像感测元件212成像的光路，两个光路为使立体视觉重建处理元件24计算方便，可调配各反射镜形成的光程，使第一取像镜片组211与第二取像镜片组221具有相同的后焦距f ;或者使用不同的第一取像镜片组211与第二取像镜片组221后焦距，而调配各反射镜形成相同的聚焦光程。如图12所示，双光路光学元件26在时序产生元件265产生第一时序时，打开光路开关264，第一取像镜片组211聚集的被摄物I光线经由第一反射镜261、第二反射镜262及穿过光路开关264导入影像感测元件212，形成被摄物I的第一影像213。如第13图，双光路光学元件26在时序产生元件265产生第二时序吋，关闭光路开关264，第二取像镜片组221聚集的被摄物I光线经由第三反射镜263及由光路开关264反射而导入影像感测元件212，形成被摄物I的第二影像223。当第一时序与第二时序交错时，可产生ー连串的第一影像213与第二影像223交错的影像数据；控制信号时序图如图14所示，光路开关264控制致能(264开启)时，在影像感测元件212可形成第一影像213的影像数据。光路开关264控制致能(264关闭)时，在影像感测元件212可形成第二影像223的影像数据。时序产生元件265产生的数据输出脉冲信号，使当影像感测元件212收到脉冲信号时，将影像数据传送至立体视觉重建处理元件24，由立体视觉重建处理元件24将第一影像213与第二影像223形成立体影像。
当用户欲拍摄物的全身影像(或拍摄高楼全景时)，用户可旋转立体取像装置2的影像感测元件212的成像轴线I至0角度。双光路光学元件26可在第一时序与第二时序，分别产生D/L比值较小(L值较大)的第一影像213与第二影像223，经由影像感测元件212成像轴线角0、第一影像213与第二影像223，传输至立体视觉重建处理元件24，由立体视觉重建处理元件24建立立体视觉影像，形成直幅的被摄物I的立体影像。
以上所述仅是举例性的，而不是限制性的。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本发明的权利要求范围之中。
权利要求
1.一种转变成像轴线立体取像方法，其特征在于，应用于立体取像装置，所述立体取像装置包含第一镜组、第二镜组与立体视觉重建处理元件；其中，所述第一镜组包含第一取像镜片组与第一影像感测元件，所述第二镜组包含第二取像镜片组与第二影像感测元件；所述方法包含下列步骤 Sii:旋转所述立体取像装置的所述第一镜组与所述第二镜组的成像轴线至0角度； 512由所述第一镜组获取被摄物的第一影像、由所述第二镜组获取所述被摄物的第二影像； 513:将所述第一影像、所述第二影像与成像轴线角0的数据，传输至所述立体视觉重建处理元件，由所述立体视觉重建处理元件建立立体视觉影像。
2.如权利要求I所述的转变成像轴线立体取像方法，其特征在于，步骤Sll进一步包含 Sm :旋转所述第一镜组与旋转所述第二镜组的所述成像轴线角为e角度。
3.如权利要求I所述的转变成像轴线立体取像方法，其特征在于，步骤Sll进一步包含 S112 :旋转所述第一影像感测元件与旋转所述第二影像感测元件的所述成像轴线角为0角度。
4.一种转变成像轴线立体取像方法，其特征在于，应用于立体取像装置，所述立体取像装置具有第一镜组、第二镜组、第三镜组与立体视觉重建处理元件；所述方法包含下列步骤 521:将所述第一镜组、所述第二镜组与所述第三镜组以等腰直角三角形方式排列，所述第二镜组置于直角处，所述第一镜组与所述第三镜组分别置于底角处； 522:旋转所述立体取像装置的成像轴线至9角度； 523:选择所述第二镜组与其余任一个镜组的组合，获取被摄物的第一影像与第二影像； 524:将所述立体取像装置的成像轴线角0的数据、所述第一影像与所述第二影像，传输至所述立体视觉重建处理元件，由所述立体视觉重建处理元件建立一立体视觉影像。
5.如权利要求4所述的转变成像轴线立体取像方法，其特征在于步骤S23进一步包含 5231:选取所述第二镜组与位于所述成像轴线I上的镜组，以获取所述被摄物的所述第一影像与所述第二影像。
6.如权利要求4所述的转变成像轴线立体取像方法，其特征在于步骤S23进一步包含 5232:选取所述第二镜组与位于水平轴线X上的所述镜组，以获取所述被摄物的所述第一影像与所述第二影像。
7.一种转变成像轴线立体取像方法，其特征在于，所述方法系应用于立体取像装置，所述立体取像装置包含第一取像镜片组、第二取像镜片组、双光路光学元件与影像感测元件，其中，所述双光路光学元件可在时序中选择由所述第一取像镜片组或所述第二取像镜片组以获取被摄物的影像，并在所述影像感测元件上成像；所述方法包含下列步骤 S31:旋转所述立体取像装置的所述影像感测元件的成像轴线至e角度，e为所述影像感测元件的成像轴线角，系所述影像感测元件水平轴线X与所述成像轴线I的夹角角度； 532:使用所述双光路光学元件在第一时序时，将所述第一取像镜片组聚集的所述被摄物光线导入所述影像感测元件，形成所述被摄物的第一影像；在第二时序时，将所述第二取像镜片组聚集的所述被摄物光线导入所述影像感测元件，形成所述被摄物的第二影像； 533:将所述影像感测元件的所述成像轴线角0的数据、所述第一影像与所述第二影像，传输至所述立体视觉重建处理元件，由所述立体视觉重建处理元件建立立体视觉影像。
8.一种转变成像轴线立体取像装置，其特征在于，包含第一镜组、第二镜组、旋转机构与立体视觉重建处理元件，系使用权利要求I所述的转变成像轴线立体取像方法，以建立立体视觉影像；其中，所述第一镜组包含第一取像镜片组与第一影像感测元件、所述第二镜组包含第二取像镜片组与第二影像感测元件；所述旋转机构用以转变成像轴线至e角度，所述第一影像感测元件用以获取被摄物光线形成第一影像，并传输至所述立体视觉重建处 理元件，所述第二影像感测元件用以获取所述被摄物光线形成第二影像，并传输至所述立体视觉重建处理元件；所述立体视觉重建处理元件根据所述第一影像、所述第二影像与成像轴线角e的数据，建立所述立体视觉影像。
9.如权利要求8所述的转变成像轴线立体取像装置，其特征在于，所述旋转机构将所述第一镜组与所述第二镜组旋转至所述成像轴线角e。
10.如权利要求8所述的转变成像轴线立体取像装置，其特征在于，所述旋转机构将所述第一影像感测元件与所述第二影像感测元件旋转至所述成像轴线角e。
11.如权利要求8所述的转变成像轴线立体取像装置，其特征在于，所述旋转机构进一步包含第一旋转机构与第二旋转机构，所述第一旋转机构与所述第二旋转机构以齿条、步进马达、套筒之一或其组合以同步带动。
12.—种转变成像轴线立体取像装置，其特征在于，包含第一镜组、第二镜组、第三镜组与立体视觉重建处理元件，使用权利要求4所述的转变成像轴线立体取像方法，以建立立体视觉影像；其中，所述第一镜组包含一第一取像镜片组与第一影像感测元件、所述第二镜组包含第二取像镜片组与第二影像感测元件、所述第三镜组包含第三取像镜片组与第三影像感测元件；所述第一镜组、所述第二镜组与所述第三镜组以等腰直角三角形方式排列，所述第二镜组置于直角处，所述第一镜组与所述第三镜组分别置于底角处；所述立体视觉重建处理元件将成像轴线角0的数据、选择所述第一镜组或所述第三镜组两者之一所形成的第一影像与所述第二镜组所形成的第二影像，建立所述立体视觉影像。
13.一种转变成像轴线立体取像装置，其特征在于，包含第一取像镜组、第二取像镜组、双光路光学元件、影像感测元件、时序产生元件与立体视觉重建处理元件；使用权利要求7所述的转变成像轴线立体取像方法，以建立立体视觉影像；其中，所述第一取像镜片组与所述第二取像镜片组间隔设置，所述影像感测元件设有旋转机构，所述旋转机构用以将所述影像感测元件旋转成像轴线至e角度；其中，所述时序产生元件用以产生时序信号以控制所述双光路光学元件的光路通道；其中，所述双光路光学元件受所述时序信号控制的光路通道，选择由所述第一取像镜片组或所述第二取像镜片组两者之一，以获取被摄物的光线在所述影像感测元件形成第一影像与第二影像；所述立体视觉重建处理元件利用成像轴线角e的数据、所述第一影像、所述第二影像，建立所述立体视觉影像。
14.如权利要求13所述的转变成像轴线立体取像装置，其特征在于，所述旋转机构以齿条、套筒、步进马达之一或其组合带动。
全文摘要
本发明系揭露一种转变成像轴线立体取像方法及装置，所述方法系将立体取像装置以转变成像轴线进行取像，将取像获得的二维平面(2D)影像以立体视觉重建，建立为三维立体(3D)影像；其中，成像轴线转变的方法系将第一镜组与第二镜组的成像轴线旋转θ角度，使成像后的第一影像与第二影像转变不同的宽高比，藉以经由立体视觉重建后产生的立体影像，以符合用户拍摄时所期望之适当宽高比影像。本发明再藉由此方法对于不同应用提供具体的立体取像装置。
文档编号G03B35/08GK102651820SQ20111021009
公开日2012年8月29日 申请日期2011年7月15日 优先权日2011年2月23日
发明者李敏哲, 林煌隆, 陈星嘉 申请人:大立光电股份有限公司