专利名称：采用主被照体对位方法的单级式三维扩印机的制作方法
广义而言，本发明属于一种用以印制三维(立体)照片的光学器械;狭义而言，则属于一种将一组二维图象投射在微柱镜型材料上以构成一张综合三维照片的三维扩印机。
微柱镜型三维(立体)摄影术的基本过程是在横向排列的多个没影点(vantage point)获取多个二维(平面)图视，将这些二维图视压缩在微柱镜屏的每一个微柱镜中来构成景物的三维综合图象。微柱镜屏是一张透明材料的薄片，其正面有塑成的半圆柱形透镜的排列，其底面敷有感光性药膜或者附着照相纸或软片。这些二维图视乃由一部摄影机获取，在摄影胶卷上对一系列画面曝光。由一组二维画面制成微柱镜型三维照片的基本过程在多种书藉和发明专利中已有详细的讨论。例如在“Applied optics and Optical Engineering”(R.Kingslake，Ed.，1965)书中，L.Dudley讨论一种扩印方法，其中微柱镜屏被间歇地移位，以使录存在胶卷上的八幅二维图象在不同的角度曝光;T.Okoshi在“Three-Dimensional Imaging Techniques”(1987)书中，论述了利用几部放映机将多个二维图象曝光在摄影药膜上;美国专利3，482，913号(Glenn)公开了利用多部放映机构成三维照片的方法;美国专利3，895，867号(Lo等人)公开了利用间歇曝光以及移动晒印材料的技术将图象录存在微柱镜底下的软片全部面积上;美国专利4，120，562号(Lo等人)中公开了一种扫描方法和器械，以不同的投射角度曝光多个二维图象;美国专利4，101，210号(Lo等人)公开了一种方法，利用多个投射镜头来填满微柱镜下面的软片面积;在“Sterloscopy”(Focal press，1966)书中，N.A.Valyus论述了图象的适当配准对于获得立体效果的重要性;美国专利4，903，069号(Lam)中公开了一种器械与方法，将一个可由机器识别的码放在底片上以使图象的配准可以自动地进行;美国专利5，028，950号(Fritsch)公开了一种双级式三维扩印机，其中，二维图象在晒印材料上的曝光是在一个晒印站中进行，但图象配准与颜色调节的计算则在一个分开的校勘站中进行。
构成三维照片时，有二个基本程序必须施行来保证一个良好的结果1)图象中的主被照体的选择，2)每个图视中的主被照体的对位。美国专利3，895，867号(Lo等人)公开了一种扩印方法，其中每一张底片都经过目视检验来选择一个物体。此物体将成为三维照片的中央平面。这个被选择的物体即是为人所知的主被照体。为了制成一个集焦的三维图象，必须将每个二维图视上的拍摄景象的主被照体在晒印材料上配准。
美国专利5，028，950号(Fritsch)提及了利用电荷耦合器件(CCD)录映摄影机(不带镜头)摄取第一个二维图象的主被照体，且将资料贮存在数字记忆装置(画面捕取线路板)上。此资料将以电子的方法与第二个画面的主被照体合并。操作人员以合并的图象为引导，使用一种控制器将底片移动，使第二画面的主被照体和贮存的第一画面的位置对准。
上述的以手工配准每一个图视中的主被照体的方法是费时的，而且过于倚重操作人员的技巧和效率。最好还是施行一种图象比较的方法，使每个图视的主被照体能够自动对位。
在过去，图样比较和图象相配的方法曾经在一些专利中提及。美国专利4，903，069号(Lam)提及了利用一种图象辨认器件应用在扩印由多镜头摄影机拍摄的二维图视，但底片上并无录印特别码。如所述，一部录映摄影机被用来检视第一个二维画面的主被照体的图象，而画面捕取线路板则将所视的图象数字化并且贮存以作参考用。当第一个二维画面在晒印材料上曝光之后，第二个维画面被输送到原为第一个二维画面的位置的附近。录映摄影机将第二个二维画面的主被照体与已被图象捕取线路板获取的第一个二维图视的资料相比。接着用XY定位器械将第二个二维图视与第一个二维图视对准。
美国专利5，028，950号(Fritsch)公开了一种双级式二维扩印机，其中画面间的配准数据是由一种复杂的图象处理系统以电子方法产生。在公开的双级式三级扩印机中，一部具有480×512象素阵列的CCD录映摄影机被采用来将底片上的图象捕取，并将图象显示给操作人员以为选择主被照体用。就在同一个录映图象上，一个28×28象素的图象范围被一个自动配准计算器采用，来在一个55×95象素的图象上(必需的话可以用更大的范围)作关连性的搜寻，以找到主被照体的位置。
美国专利5，036，356号(Lo)提及一种将二维图视自动关连的方法来构成高品质的三维照片。在一个预装有摄影胶卷的三维摄影机中，可以把预定距离放置的目标拍摄在胶卷的第一组二维画面。所述之方法中，目标的图象被投射于摆在扩印机成象面上的单件或一组CCD计测阵列上。这些计测阵列的位置是预先校准的。扩印机上的电脑依照软件程序来辨认CCD计测阵列上的目标图象的位置。为每一个目标图象的位置都知道之后，扩印机的镜头、摆放晒印材料的框架和二维底片的位置就可以调整，以使多个画面上所有的图象可以对齐。所有上述的专利所公开的方法，都一成不变地利用一部录映摄影机或者单件或多件的CCD阵列将二维图象数字化，又利用一部电脑寻找每个画面中的主被照体或目标的图象。
由数学的观点来说，每个画面上的主被照体的相对位置都可以准确地算出。但在实行的时候则有两个短处1)计算所有的二维画面上的主被照体的相对位置需用的时间甚多，2)用机械方法来施行在被照体的对位未必一定准确。尤其是，在美国专利5，028，950号(Fritsch)所公开的双级式扩印的方法，其中主被照体的比较在一个机械组合上进行，但主被照体的实际对位则在另一个机械组合上进行，良好的对位不能保证。再者，在双级式设计中，一个松弛的环带装置被用来容许校勘与曝光晒印之间将经过一段长的时间。校勘站中灯光的热能和空气中的湿气可以令底片变形。因此，主被照体在晒印时的相对位置未必与校勘时的位置相同，底片的变形可能会增加主被照体在照片上最终的对位的误差。
所以，构成三维照片最好是利用一种单级式的扩印机，其中用来比较主被照体的光学器械和用来晒印的光学器械皆装配在同一个机械组合上，而且晒印就在主被照体的对位完成之后立即施行。再者，在双级式扩印机的设计中，同一部录映摄影机被用来摄取作为选定主被照体用的图象，又被用来获取作为对准主被照体用的图象资料，其间没有改变摄影机的光学性能，这种措施对于三维照片之主被照体的对准产生不可接纳的误差。再者，由于利用不同的灯箱来校勘和晒印，颜色的平衡成为一个更为复杂的作业。
本发明的一个目的是制作用时较短、素质较优的三维照片。
依据本发明的扩印机采用一种自动图象比较的方法和器械来寻找每一个二维画面中的主被照体以作为对位用，尤其是，主被照体的相对位置的计算分为一个粗略计算的步骤和一个精细计算的步骤。这样的措施可以减少计算时间百分之八十以上，同时保证主被照体的配准仍然得到同样的准确度。又，利用一种查验与确定的方法，使扩印机可以保证主被照体的对准符合一个满意的准则。本发明的进一步的目的是改进主被照体对位的准确度。
本发明的目的可以经由将晒印的光学器械和配准主被照体的光学器械装置组合在同一个机械上的措施而达成。再者，晒印的步骤就在主被照体配准完成之后立即进行。
从简而述，本发明专利公开一种扩印机，其中，采用不同放大率的二部录映摄影机来校勘摄影底片和获取主被照体的图象。其中一部录映摄影机被用来裁截画面，选择主被照体以及搜集颜色平衡的资料。另一部录映摄影机专用来获取每一个画面中主被照体周围的图象数据以作为配准主被照体用。而画面间的主被照体的相对距离由二个分开的步骤计算。一个粗略的步骤采用小量的数据点在一个大的范围内寻找主被照体之约略位置。接着，一个精细的步骤采用远为大量的数据点在一个远为窄小的范围内寻找主被照体的精密位置。
本发明的扩印机的最重要特点之一是利用二部录映摄影机来检视底片。其中一部彩色摄影机检视底片的整幅画面而且将图象呈示给操作人员便裁截画面和选择主被照体用。另一部摄影机是黑白摄影机，透过一个焦距远为长的摄影镜头，只检视和获取主被照体周围一个小范围的放大的部分。这个把图象放大的措施对于在三维照片上达成精准的主被照体的配准是非常重要的。但也可以采用一部具有镜头附件的摄影机来实行同样的措施。
本发明的进一层的目的是发展一部扩印机其在对准方面有能力超越过去已达到的精确度。
目下，大部分的商用录映摄影机所采用的图象传感器大约是500×500个图画元件的版式。当画面裁截和其他因素都考虑之后，晒印在三维照片的图象范围的阔度大概覆及400个象素。如果同一部录映摄影机，其光学性能不经过更改就用来搜集作为配准主被照体用的图象数据，则对位的误差界限，无论是选用任何一程计算的方法和程式，都等于加或减半个象素。一般的高品质的三维照片的微柱镜的密度大约是每英寸二百线以上。一张四英寸阔的三维照片沿宽度大约含有800个以上的微柱镜。若将录映图象的400个象素移印在照片上的800个以上的微柱镜，每一个象限就等于二个以上的微柱镜。就是说，当只用一部录映摄影机来获取一整幅图视以为选择主被照体用，又来采集数据以为配准主被照体用的情况下，照片上所呈现的主被照体配准的误差界限会超过一个微柱镜以上，即使在扩印机上采用最好的光学器械和机械设计。这个误差界限随着二维底片的画面数目而增加。例如，若采用四个二维画面来构成一幅三维照片，则照片来说，这样的累积误差界限一般来说是太大的。如果希望把这个误差界限缩小到加或减四分之一个象素，在获取主被照体对位用的数据时必须将图象放大四倍。在这个情形下须在摄影机上利用一个透镜系统使到录映摄影机检视的主被照体四周的范围只有原图象的十六分之一。
在将每一组二维图视曝光的扩印周期中，彩色录映摄影机被移至第一个维画面的适宜位置，此时，操作人员将图象分析来调整颜色、裁截画面和选择主被照体。在第一个画面的主被照体被选定之后，底片就被调动使主被照体坐落在录映图象的中央。然后黑白摄影机被移位，使到第一个画面处在黑白摄影机的正对视线。这部摄影机只看到第一个画面的主被照体和其周围的一个放大的部分。主被照体图象范围内的象素的明暗度则被贮存在电脑的记忆装置中。这些数据将被用来寻找以后所有画面的主被照体位置的X，Y座标。
接着，底片被平移一段“调整过的画面距离”到达一个位置，使下一个画面的主被照体约略处于黑白摄影机的正对视线。主被照体的约略所处的“调整过的画面距离”是由电脑决定。此时电脑就在这个范围内搜寻以决定主被照体图象的位置，依据以后说明的一个通用公式来作配准主被照体的计算。然后又将黑白摄影机所见的图象范围内所有的象素再利用来作一个精细的计算。
电脑根据以后说明的方程式多作一则计算来决定两画面中的主被照体的对准是否令人满意。当这个步骤做完之后，这一组底片的所有画面就被晒印在晒印材料上。这个扩印周期对每一组画面都同样地重覆施行。
图1是本发明的单级式三维扩印机的图解图。
图2是一图解图，呈示底片带动架上的主要的构成分部。
图3是一图解图，呈示光学器械组合上的主要的构成部分。
图4是一流程图、呈示一个扩印周期中的程序。
图5呈不当彩色录映摄影机检视底片的整幅图象以作为选择主被照体和裁截画面用的时候，底片带动架和光学器械组合与灯箱对的位置。
图6呈示在图形监视器上给操作人员提供的第一画面的整幅图象，屏幕上的矩形画框为裁截的范围界限。
图7呈示重叠在图6展示的图象之上的一个十字准线。这个十字准线可以向四面移动来选择一个主被照体。
图8呈示当黑白录映摄影机被移位来检视第一个二维画面的主被照体的周围的一个放大的部分，而且摄取同一图象的时候，底片带动架和光学器械组合与灯箱的相对位置。
图9呈示当黑白录映摄影机被用来检视第二个二维画面的主被照体的周围的一个放大的部分而且摄取同一图象的时候，底片带动架和光学器械组合与灯箱的相对位置。
图10呈示当黑白录映摄影机被用来检视第三个二维画面的主被照体时，底片带动架和光学器械组合与灯箱的相对位置。
图11呈示当第一个二维画面在曝光进行中，底片带动架和光学器械组合与灯箱的相对位置。
图12呈示第二个二维画面在曝光进行中，底片带动架和光学器械组合与灯箱的相对位置。
图13呈示当第三个二维画面在曝光进行中，底片带动架和光学器械组合与灯箱的相对位置。
图14a呈示扩印机的另一种实施例，其中一单部录映摄影机配合一个镜头附件使用。此镜头附件取代另一部录映摄影机。
图14b呈示图14a的扩印机，其中的镜头附件处于录映摄影机的适当位置。
详细地阐述，图1是依据本发明的单级式三维扩印机的选取实施例的图解图。如图1所示，扩印机的主要构成部分是灯箱10，底片带动架20，光学器械组合40，晒印材料盒70，示字用监视器80，示图用监视器82，电脑90，电脑键盘92和跟踪球94。扩印机的构成部分的移动以X，Y(未示出)和Z方向表示，其中XY平面是与晒印材料盒70上的晒印材料表面72平行，而Y方向则与X方向形成90度角。Y方向与晒印材料上的微柱镜的光轴平行。在灯箱10中，紫红、青蓝和黄的三对颜色滤片被用来调整灯箱输出光的颜色含量。这些颜色滤片是由独立的步进马达驱动、数字70指示一个晒印材料盒其内装有一卷晒印材料。数字72表示一段用来曝光以构成三维照片的晒印材料。晒印材料盒70由步进马达74驱动，在扩印过程中沿X方向移动。
数字20指示一个底片带动架，是用来带动底片的一组三维图视到灯箱下面的不同位置。
数字40指示一个光学器械组合，其上装有一个投射镜头和二部录映摄影机。
数字80指示一个示字用监视器，是用来给操作人员以指示，报告扩印机的情况或者阵列其他资料。数字82指示一个示图用监视器，是用来呈示图象给操作人员。数字90代表一部电脑，其中装有一个画面捕取线路板，用来获取录映摄影机所见的图象。数字92指示一个电脑键盘，用来向电脑输入数据或指令。数字94指示一个跟踪球用来将底片带动架20向四周移动以便裁截画面以及将十字准线移动来选择主被照体。跟踪球上的掣钮用来与电脑传讯。
底片带动架20的细节在图2中呈出，底片带动架含有一个底片安装座23，其上有开孔24，25和26，顺序地与图2所示的底片的画面格式31，32和33相配，这个底片带动架由步进马达21和22驱动，可以沿X，Y二个方向移动。步进马达21将底片带动架沿X方向前后移动，步进马达22则将底片带动架沿Y方向前后移动。
如图2所示，一条底片30被套进，而且钳在底片安装座23之下。图中底片的三个画面31，32和33上的一组三个二维图视被示出。当扩印周期开始的时候，底片上的这组二维图视被送入底片带动架20，以使二维底片的三个画面31，32和33，顺序地与底片安装座上的开孔24，25和26对齐。应知，虽然图中未予呈示，但须要有一种输送底片的机件来将底片带入底片带动架上。
图3呈示光学器械组合40的细节。这个组合由步进马达42驱动，只沿X方向移动。光学器械组合上面的主要构成部分包含一个为步进马达45控制的可调光圈44;一个投射镜头46;一个为步进马达48控制而用来依据底片的光密度来控制曝光时间的快门47;一部彩色录映摄影机54;一部黑白录映摄影机52和一块平面镜50(最好是第一表面射镜)将录映摄影机的光径屈折以使摄影机由直角检视底片。平面镜50与录映摄影机的镜头光轴大约形成45度角。应知，摄影机52可以是一部彩色录映摄影机而且这二部摄影机可以采用CCD阵列测光器或其他测光器诸如Vidicon管。再者，所有的步进马达都是直接地或间接地为电脑所控制。彩色摄影机54是用来将一个整幅图象呈给操作人员以作为裁截画面，选择主被照体和分析颜色用。另一部摄影机52可以是黑白摄影机，用来获取主被照体与其邻近四周图象的一个放大的部分。
图4是一个流程图，呈示扩印周期中所采取的一系列的步骤。
步骤1一组底片被套进底片安装座23中以使底片画面31，32和33与底片安装座之开孔24，25和26顺序地在纵的方向对齐，如图2所示步骤2光学器械组合40移动一个位置以使第一个二维画面31处于彩色摄影机54的正对视线，如图5所示。在图象的整幅或部分变为数字化而且输入电脑以作为颜色分析用的同时，这个图象也在监视器82上呈给操作人员以用来裁截画面如依图6所示，以及选择主被照体如依图7所述。在操作人员选择了主被照体之后，底片带动架被步进马达驱动，使到第一画面的主被照体坐落录映图象的中央。
步骤3光学器械组合40被移动一个位置以使第一画面31中的主被照体处于黑白录映摄影机的正对视线，如图8所示。透过一个焦距较长的镜头，黑白摄影机只看到第一画面31的一个放大的部分，呈现主被照体和其邻近四周的范围。这每个主被照体被摄取和贮存在画面捕取线路板中。这些资料将被用来寻找所有其他画面中的主被照体的位置的X，Y座标。
步骤4电脑使光学器械组合40，将其平移一段“调整过的画面距离”到一个位置，正使下一个画面的主被照体大约处于黑白摄影机的视角中心，如图9所示。此时，画面捕取线路板将主被照体的图象获取，上述之“调整过的画面距离”，D，由电脑依下列公式决定
D＝d(1+f/K) (1)其中d是二维底片相邻二画面的中心到中心的距离，而f是立体摄影机的镜头的焦距。在公式中，K是由摄影机到主被照体的距离，在此情况下假定其为七英尺。
步骤5这个步骤涉及对准主被照体图象的粗略计算。根据步骤3所获得的第一个主被照体图象的数据和步骤4中所获得的主被照体图象的数据，电脑将底片画面间的主被照体的实际距离计出，以便为对准主被照体用。对准主被照体的计算是根据方程式2所列的通用公式S(a,b)=ΣinΣjm[p(i,j)-Q(i+a,j+b)]2---(2)]]>1≤i≤n,1≤j≤m,0≤a≤(N-n),0≤b≤(M-m)在方程式2中，P(i，j)是P阵列中的(i，j)象素的明暗度，而P阵列是第一画面的主被照体和其四周图象的一个nxm阵列;Q(i，j)是Q阵列中的(i，j)象素的明暗度，而Q阵列是步骤4中获取的主被取体和其四周的图象的一个NxM阵列。此处N＞n且M＞m。这个计算的目的在于寻求S的极小值，表示P阵列的主被照体对准了Q阵列的主被照体。在这个粗略的计算的步骤中，N和M通常采用等于2n和2m或者更大的较值。一般来说，步骤5中的计算并不采用nxm或NxM图象中之所有的象素。例如，可以采用每相隔的或者每第三个i，j，a和b的数值计算S(a，b)以减少计算时间。例如，若n＝m＝32，N＝M＝64，而i，j，a和b的较值都采用的话，平方项的计算次较则为1，048，576(即32×32×32×32＝16×65，536)。
步骤6这个步骤涉及对准主被照体的精细计算。假设(A，B)是方程式2中S(a，b)为极小值时(a，b)的数值，则精细计算的通用公式是方程式3所列S(a,b)=ΣiuΣjv[p(i,j)-Q(i+a,j+b)]2---(3)]]>1≤i≤u,1≤j≤v,0≤a≤(U-u),0≤b≤(V-v)在这个方程式中uxv是第一主被照体图象(即P阵列)的大小，而UxV是步骤4中获取的主被照体图象(即Q阵列)的大小，但其中心则处于[(N-n-2A)/2，(M-m-2B)/2]。与粗略的计算不同，精细的计算采用阵列中的每一个象素。但由于此时Q阵列的主被照体与P阵列的主被照体接近，可以采用一个远为细小的Q阵列来计算。例如，若选用u＝v＝32，U＝V＝40而且采用i，j，a和b的每一个数值，则依照方程式3的平方项的计算次数共为65，536(即32×32×8×8)。因此，在这个两步的计算过程中，粗略和精细的对准的平方项的计算总共为2×65，536次，一个远小于16×65，536的数目-若采用单步计算达到同样准确的主被照体的对准的话。
步骤7在这个步骤中，电脑查验主被照体的对准来保证结果是正确的。依步骤5和步骤6中所获得的结果，底片带动架20调整其位置，令一以两个画面的主被照体的图象达到理论上是分毫不差的对位。为了要保证步骤6中的计算精确而且底片带动架的机械移位完全没有误差，电脑30依照软件程序来查验对位的结果。电脑30根据方程式4或方程式5比较两个主被照体的图象D=(1/wW)ΣiwΣjWabs[p(i,j)-Q(i,j)]---(4)]]>D=(1/wW)ΣiwΣjW[p(i,j)-Q(i,j)]2---(5)]]>i=1 , w; j=1,w在方程式4中，abs[x]表示X的绝对值，而(1/wW)乃是一个归一化的因数。与方程式2相似，P(i，j)和Q(i，j)是主被照体图象阵列中象素的明暗度、由于录映图象中含有各种来源不同的噪音，D的数值通常不会降低为零，即使得到一个分毫不差的主被照体的对准。因此，我们选取一个阈值E作为满意判断准则只有当D小于或等于E的时候，对准的结果才可以接受。否则，重覆精细的对准计算。
步骤7a此步骤查验对于同一个画面的计算是否已经做了二次。如果答案是否定，则流程回到步骤6;如果答案是肯定，则请求操作人员的协助，依步骤7b进行下一步。
步骤7b第一个画面31的黑白录映图象与现时的画面以电子的方法合并，而且呈示在示图用监视器上。操作人员以合并的录映图象为指引，利用跟踪球将底片带动架20移动，以手工的方法把主被照体对齐。当这个手工对位完成之后，扩印过程即由步骤8继续进行。应知，步骤7b的手工对位只是在底片曝光过度和曝光甚为不足的时候需用。
步骤8这步骤查验是否同一组之所有画面的主被照体的对位都做完。如果答案是否定，流程回到步骤4;如果答案是肯定，晒印材料的曝光就开始。
步骤9底片带动架和光学器械组合移到曝光的位置，如图11至图13所示。当整组的二维底片的晒印完成之后，扩印周期重由步骤1开始一直到所有的底片组都扩印完毕为止。
图5示出底片带动架20被置于灯箱10的正底下，而且光学器械组合40移至一个位置使处于底片带动架20的开孔24的位置的底片的第一个画面处于彩色录映摄影机54的正对视线。当录映图象的整幅或一部分的画面被获取和输入电脑来分析颜色和明暗的同时，整个画面的录映图象在示图用监视器82上呈示给操作人员，如图6所示，在监视器上呈示的图象最好是反转成为正片式的图象。示图用监视器82可以是彩色的也可以是黑白的监视器。如果是彩色示图用监视器，则其又可以利用来作手工的颜色平衡和光密度调整。
在图6中，数字82指示一示图用监视器，其屏幕以数字83指示。在屏上呈示的图象61代表由录映摄影机54所见的一组二维图视中的第一个画面31(图2)的整幅图象。数字84指示一个在屏幕上描画的矩形图框，为三维照片的扩印的图象范围定界限。操作人员可以利用跟踪球94将底片带动架20移动来选择画面裁截的部分。操作人员按下跟踪球的掣钮来表明画面裁截的完成。
当画面裁截完成之后，屏幕上画出一个十字准线供选择主被照体用。在图7中，十字准线85可以用跟踪球94来移位到屏上任何位置来选择主被照体。操作人员可以按下跟踪球的掣钮来表明主被照体选择的完成。
随着，底片带动架20沿X和Y方向移动以使被选择的主被照体呈现在录映图象的中央。步进马达21将底片带动架20沿X方向移动，步进马达22则使其沿Y方向移动。光学器械组合40调移到一个新的位置使到第一画面处于黑白摄影机52的正对视线，如图8所示。在此同时，第一画面的主被照体周围的图象的放大的部分被画面捕取线路板上。
如图9所示，光学器械组合40在一个新的位置停下以使第二画面的主被照体的周围处于黑白录映摄影机的正对视线。在第二画面的主被照体的周围为画面捕取线路板获取之后，电脑将第一与第二画面间的主被照体的距离计出。
当第一与第二画面间之主被照体的配对完成之后，光学器械组合移动到另外的位置以使第三画面的主被照体的周围处于黑白摄影机的正对视线，如图10所示。当第三画面的主被照体的周围为画面捕取线路板获取之后，电脑将第一与第三画面间的主被照体的距离计出。
当第一与第三画面间的主被照体的配对完成之后，曝光的过程开始。如图11所示，底片带动架20和光学器械组合40调移到出发的位置以使第一画面的图象经由投射镜头46投射在晒印材料72上。不用说也应知，快门47和光圈44乃根据所须而开动。在图11中，虚线63表示第一画面曝光在晒印材料72的投射角度。
当第一画面的曝光完成之后，底片带动架和光学器械组合移动到第二个位置来曝光第二画面，如图12所示。虚线64表示第二画面曝光在晒印材料72的投射角度。
同样地，底片和光学器械组合40移动到第三个位置来曝光第三画面，如图13所示。虚线65表示第三画面曝光在晒印材料72的投射角度。应知，底片带动架20的第二和第三个位置已将主被照体的位置考虑在内以使所有二维图视的主被照体在三维照片是精确地对准。
二部录映摄影机的运用-一部来裁截画面、选择主被照体和分析颜色，另一部则用来对准主被照体-也可以用单一部录映摄影机来成就。但这单部摄影机须要利用一个镜头附件来改变摄影机的有效焦距，或者采用两个不同焦距的镜头。如图14a所示，一部彩色录映摄影机55被用来摄取第一个二维底片的整幅图象以为裁截事面、选择主被照体和分析颜色用，与图5相似，但当镜头附件56被置于录映摄影机的光轴之上时，如图14b所示，录映摄影机只看到图象中的一个放大部分。在实效上，录映摄影机55配合镜头附件56使用时，其功能就等于图8所示之黑白录映摄影机52。
这些扩印步骤虽然参照光学器械组合40，即器械台，在步骤2，3，4和7被移调到适当的位置而阐述，读者应该认识的是，亦可以调动底片带动架20或晒印材料盒70来代替组合40的移动。同样地，步骤7b阐述底片带动架20的调移以及步骤9阐述光学器械组合40的调移。实际上，完成适当的对准所需的，是底片带动架20，晒印材料卡式70和光学器械组合40之间的相对移位。因此，适当的对准可以将这三种的任何组合或器械台调移到适当的位置来完成。
本发明在主被照体对位的改进精确度，一部分已经由一个措施而造就。这个措施就是将包含彩色录映摄影机54和黑白录映摄影机52的光学器械组合40连同投射镜头46装置在同一个器械台，亦即机械站的上面。这种设计容许主被照体的配对和照片的晒印在同一个机械站上进行。过去采用双级式，亦即在两个机械站进行的扩印法所做的主被照体的对位，不是每次都准确的。双级式的扩印法一般都须用一个长而松弛的底片环带装置，其周围的条件可能使底片变形。本发明的单级校勘和晒印法最好是在同一个器械台或机械组合上施行。可是，这个方法也可以采用二个器械台，一个用于摄影机，另一个用于投射镜头，如果这二个器械台是紧衔在一起而且底片的长度也缩到最短的话。
如图5所示，录映摄影机52和54经由一块平面镜50以90度角检视底片24。虽然这种安置是优选的实施例，光学器械组合40也可以另作安排使到摄影机直接检视底片。当然，这种安排增加扩印机的垂直高度。
本发明虽然参照选取的实施例来阐述，凡对此行熟练的人都应该了解实施例可以更改，其中的元件可以用相当的物件来代替，仍不脱离本发明的意旨。准此，本发明的意旨将包括与下面附带的权利要求符合的所有实施例。
权利要求
1.一部以底片上的一组有主被照体的二维图视而将一个图象排列晒印在微柱镜晒印片的光敏面上的扩印机，包括有一个底片带动架和一个装在一个器械台上用来将上述二维图视晒印在微柱镜晒印片上的投射镜头；以及用来将上述的器械台作与上述底片带动架和微柱镜晒印片做相对移动的器械，其特征在于，具有采用校勘二维图视的光学器械和寻找每个二图视中的主被照体的位置的光学器械，这些校勘和寻位器械安装在上述器械台上，以及一种将主被照体的位置传送到一个电脑的器械，而这个电脑将位置贮存并且控制器械台的相对移动，以在晒印时对一组二维图视中的每一个的主被照体的对位进行纠正。
2.如权利要求1的扩印机，其特征在于，校勘器械是一部彩色录映摄影机。
3.如权利要求1的扩印机，其特征在于，寻位器械是一部录映摄影机。
4.如权利要求2的扩印机，其特征在于，各位器械是一部录映摄影机。
5.如权利要求1的扩印机，其特征在于，校勘和寻位的器械是一部录映摄影机，其含有一个镜头附件用来在寻位与校勘的功用之间改变摄影机的有效焦距。
6.如权利要求1的扩印机，其特征在于，具有用来移动器械台和底片带动架的移动器械。
7.如权利要求3的扩印机，其特录映摄影机所处的位置是使该摄影机只看到一组二维图视中的每一个的主被照体范围的一个放大的部分，而且这个摄影机把检认主被照体范围的讯息传送给一个电脑，而电脑中含有用来检认主被照体范围和控制器械台的相对移动以便在晒印时将一组二维图视中的每一个的主被照体作正确的对位的装置和方法。
8.如权利要求4的扩印机，其特征在于，采用一块平面镜使录映摄影机从一直角来检视底片的二维图视。
9.如权利要求4的扩印机，其特征在于，录映摄影机利用CCD测光阵列来做图象计测器。
10.如权利要求4的扩印机，其特征在于，录映摄影机利用Vieicon管来做图象计测器。
11.一种用来由底片上一组有主被照体的二维图视将一个图象排列晒印在微柱镜晒片的光敏面上的方法，上述的晒印利用一部扩印机，其中包括有一个底片带动架和一个装在一个器械台上用来将上述二维图视晒印在微柱镜晒印片上的投射镜头，以及完成上述底片带动架、微柱镜晒印片和器械台之间的相对移动的器械，该器械台包含采用校勘和寻位的器械来校勘二维图视和寻找每一个二维图视中的主被照体，而校勘和寻位的器械是装置在上述的器械台上，并将在被照体的位置利用传送器械传送给一个电脑，上述的电脑贮存主被照体的位置并且控制器械台的相对移动，在晒印之前改正一组二维图视中之每一个的主被照体的对位。
12.如权利要求11的方法，其特征在于，一部录映摄影机是用来校勘二维图视。
13.如权利要求11的方法，其特征在于，一部录映摄影机是用来寻找主被照体的位置。
14.如权利要求12的方法，其特征在于，一部录映摄影机是用来寻找主被照体的位置。
15.如权利要求13的方法，其特征在于，录映摄影机所处的位置是使该摄影机只看到一组二维图视中的每一个的主被照体范围的一个放大的部分，而且这摄影机把检认主被照体范围的讯息传送与一个电脑，这个电脑检认在每个二维图视中的主被照体以及控制上述的底片带动架、微柱镜晒印片和器械台的相对移动，在晒印之前改正每一个二维图视的主被照体的对位。
16.一种以底片上的一组二维图视将一个图象排列晒印在微柱镜晒印片的光敏面上的方法，上述晒印利用一部扩印机，其中含有一个底片带动架和一个装在一个器械台上用来将上述图视晒印在微柱镜晒印片上的投射镜头，以及完成上述底片带动架、微柱镜晒印片和器械台之间的相对移动的器械，这扩印机又有一个电脑控制彼三者间的相对移动，以及用来校勘二维图视的光学器械和用来寻找每一个二维图视中之主被照体的位置的光学器械，上述校勘和寻位的器械是装置在上述器械台上，其特征在于，该晒印包括下面的步骤A.利用校勘的光学器械来校勘底片上一组中的第一个二维图视以及选择主被照体;B.将器械台作与底片带动架相对的移动以使寻位的光学器械将第一个二维图视中的主被照体读取并把图象传送到一个电脑，将主被照体的图象贮存在画面捕取线路板之中;C.根据存放在电脑的软件程序的一个用来决定约略距离的公式，将器械台作与底片相对的移动到一组中的下一个二维图视的位置，使这图视中的主被照体大约从落在中央;D.根据步骤B与C中所获得的主被照体的资料，电脑采用一个公式来计算第二个图视中的主被照体的位置并且;E.电脑控制器械台使之与底片带动架作相对的移动到一个适当的位置，并且将图视晒印在微柱镜晒印材料上;F.重覆步骤C，D和E，直至底片的所有图视都被晒印。
17.如权利要求16的方法，其特征在于，步骤C中，由第一个二维图视的主被照体到第二个二维图视的主被照体的距离是采用下面公式存的放在电脑中的软件程序D＝d(1+f\K)其中，d是二维底片的相邻画面的中心到中心的距离，f是拍摄照片用的立体摄影机的镜头的焦距，K是由摄影机到主被照体的距离，器械台被平移一个依据此公式计算的距离D，来决定下一个二维图视的主被照体的大约中心。
18.如权利要求16的方法，其特征在于，采用一个附加的步骤D1，该步骤中电脑根据比步骤D更多的主被照体资料利用一个精细计算的公式来决定底片上的主被照体的精细对位，步骤D1中所得的计算结果则作为步骤E中的移动的引导。
19.如权利要求18的方法，其特征在于，电脑依照软件程序来比较第一个二维图视的主被照体与第二个二维图视的主被照体之间的对位，并且利用一个公式来调整精细的对位，其结果被用来控制步骤E中的移位。
20.如权利要求16的方法，其特征在于，校勘的器械是一部彩色录映摄影机。
21.如权利要求16的方法，其特征在于，寻位的器械是一部录映摄影机。
22.如权利要求16的方法，其特征在于，下面的公式被用来施行步骤D，适当地将被主被照体对准S(a,b)=ΣinΣjm[p(i,j)-Q(i+a,j+b)]2]]>1≤i≤n,1≤j≤m,0≤a≤(N-n),0≤b≤(M-m)其中，P(i，J)是阵列的(i，j)象素的明暗度，P阵列包含第一个画面的主被照体与其四周的范围，其大小等于n×m，Q(i，j)是Q列阵的(i，j)象素的明暗度，而Q是随后的一个画面中的N×M阵列，S则是一个指示P与Q阵列间相配的相关系数。
23.如权利要求22中的方法，其特征在于，所说明的公式被用来作步骤D中的计算，并且下面的公式被用来作附加步骤D1中的计算S(a,b)=ΣiuΣjv[p(i,j)-Q(i+a,j+b)]2]]>1≤i≤u,1≤j≤v,0≤a≤(U-u),0≤b≤(V-v)其中，uxv是随后的一个主被照体图象(即Q阵列)的大小，而Q阵列的中心是在[(N-n-2A)/2，M-m-2B)/2]，这二个阵列中几乎每一个象素都被用来计算，此外，(A，B)是步骤D中所得的S(a，b)为极小值时(a，b)的数值，又步骤D1中所得的S的极小值被用来对准P和Q阵列上的主被照体，这样，a代表须要沿X方向移动的象素的数目，b代表须要沿Y方向移动的象的数目。
24.如权利要求23的方法，其特征在于，电脑至少利用下列公式之一来将第一介主被照体图象与随后的一个主被照体图象比较，以查验步骤D和D1的计算来决定对准的结果是否令人满意D=(1/wW)ΣiwΣjWabs[p(i,j)-Q(i,j)]]]>D=(1/wW)ΣiwΣjW[p(i,j)-Q(i,j)]2]]>i=1 ,w: j=1,w其中，D代表二个主被照体对位的差异，(1/wW)是一个归一化因数，abs代表绝对值，根据此结果，电脑在晒印之前进行对位调整。
25.如权利要求1的扩印机，其特征在于，每个二维图视中的主被照体的位置是由下面的步骤决定a.由第一个二维图视的主被照体到第二个二维图视的主被照体的大约距离是在电脑中利用下面的公式计算D＝d(1+f\K)其中，d是二维底片的相邻画面的中心到中心的距离，f是拍摄照片用的主体摄影机的镜头的焦距，而K是由摄影机到主被照体的距离，器械支则被平移一个D距离，依据此公式计算来决定下一个二维图视的主被照体的大约中心。b.电脑利用下面的公式来决定主被照体的适当对位S(a,b)=ΣinΣjm[p(i,j)-Q(i+a,j+b)]2]]>1≤i≤N,1≤j≤M,0≤a≤(N-n),0≤b≤(M-m)其中，P(i，j)是P阵列的(i，j)象素的明暗度，P阵列包含第一个画面的主被照体与其四周的范围，其大小等于nxm，Q(i，j)是Q阵列的(i，j)象素的明暗度，Q是随后的一个画面中的NxM阵列，S则是一个指示P与Q阵列间相配的相关系数。
26.如权利要求25的扩印机，其特征在于，下面的公式被采用来作主被照体的位置的更精准的计算S(a,b)=ΣiuΣjv[p(i,j)-Q(i+a,j+b)]2]]>1≤i≤u,1≤j≤v,0≤a≤(U-u),0≤b≤(V-v)其中，uxv是第一主被照体图象(即P阵列)的大小，UxV是随后的一个主被照体图象(即Q阵列)的大小，Q阵列的中心是在[(N-n-2A)/2，(M-m-2B)/2]。这二个阵列中几乎每一个象素都被用来计算，此外(A，B)是步骤D中所得的S(a，b)为极小值时(a，b)的数值，而上列公式的S的极小值则被用来对准P和Q阵列中的主被照体。
27.如权利要求26的扩印机，其特征在于，下面的公式被采用来查验已作的计算，决定主被照体的对位是否令人满意，其中至少利用下列公式之一将第一个主被照体图象与随后的一个主被照体图象比较D=(1/wW)ΣiwΣjWabs[p(i,j)-Q(i,j)]]]>D=(1/wW)ΣiwΣjW[p(i,j)-Q(i,j)]2]]>i=1,w;j=1,w这个比较的结果在晒印之前被利用来适当地将对位调整。
全文摘要
一种三维扩印机，用不同放大率的二部摄影机由二维底片摄取图象，供校勘和配对主被照体用。一部摄影机取整幅图象供选择主被照体和裁截画面用，另一部取主被照体对位图象数据的摄影机只看到主被照体周围图象的一个放大部分。该扩印机用自动图象相配的程序寻找每个画面的主被照体的相对位置。该程序分为粗算步骤和细算步骤。用一种准则查验主被照体的实际对位是否满意。晒印与配准光学器械置在同一机械台上以减少机械误差。
文档编号G03B27/32GK1099878SQ9410512
公开日1995年3月8日 申请日期1994年5月25日 优先权日1993年5月28日
发明者劳国华, 林烈荣 申请人:影像技术国际公司