多相机系统的校准、多相机系统以及校准辅助物的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及相机系统的校准、相机系统以及用于校准相机系统的校准辅助物(alignment aid)。
【背景技术】
[0002]首先，将基于图1说明相机系统中频繁出现的问题。图1示出了具有相机900的全景相机系统(panoramic camera system)，它的入射光瞳(entrance pupil) 902 (这里，为了简单起见，均被示出为处于相机900的物镜的前面)被布置在公共圆圈904上，使得相机900在不同的方向上放射性地朝外定向。图1以阴影方式示出了独立于星状或基于反射镜结构而选择的用于布置入射光瞳的临界区(critical zone)，该临界区是出现视差错误(parallax error)的地方，视差错误是由邻近相机900的入射光瞳902的距离过大而引起的。
[0003]通常，使用反射镜系统。从而可以在公共虚拟相机中心中的反射镜区段后方放置所有的相机的虚拟入射光瞳(即真实入射光瞳的虚拟图像)。如在图2A中所示，利用这样的定位可以得到无视差的图片，其中C表示虚拟入射光瞳的公共位置。然而，反射镜系统具有以下效应:相机所拍摄的子图像没有重叠，这会在实践中使子图像不可能完美地结合(即，拼接)。在早前的应用中，诸如在主题公园中，通过区段不可达到的屏幕(segmentedinaccessible screen)来对其进行包围，这避免了产生无缝拼接图像的必然性。然而，目前系统在技术上使用折衷的办法，其中放置所有相机使得虚拟入射光瞳位于期望的优化中心周围的小圆上。这在图2B中示出，通过906表示公共中心C周围的圆圈，虚拟入射光瞳设置有参考数字908，通过910表示反射镜区段与虚拟入射光瞳908所处的平面的交叉点。因此，图2B的布置没有遭受放射方向912上的问题，其中反射镜区段与另一个接壤，由于相机的子图像得到了必要的重叠，不会引起视差错误以引起明显限制。图3示出了具有根据图3的虚拟入射光瞳的布置的全景相机系统的立体图像，其中可以看到反射镜区段912和相关联的相机914。
[0004]定位相机和它们的入射光瞳的准确度决定了视差的范围，并且因此产生的无缝全景(即，拼接)必然精确。在待拍摄的场景中，只能接受视差错误受到特定的限制。例如，如果只有物体在拼接区域内位于远的范围中，则将可以接受比近范围物体更大的视差错误。相应的标准是所产生的视差错误小于一个像素。为了保持视差错误足够小以符合该标准，需要非常精确地定位虚拟入射光瞳908。这再次需要精确地定位相机，并且因此这伴随两个主要缺点，校准的精确性和时间消耗:
[0005]-为相机的精确的机械定位而做出的非常大的付出。
[0006]-为了所有的自由度，相机需要精确地移动并且长久地锁定。
[0007]-不能任意地选择旋转自由度的旋转中心的位置。旋转中心理想地与入射光瞳相一致。
[0008]-改变自由度不应引起其他自由度的角度的进一步变化，S卩，自由度的角度相互正交。
[0009]-随着时间推移自由度不变化，特别是还不能由震动或热效应引起变化。
[0010]-期望位置的确定和控制。
[0011]-无法容易地直接测量由期望的虚拟中心造成的各单个相机的精确位置。通常其位于光学范围内。
[0012]-当调整光学件时，入射光瞳的位置可能改变。
[0013]-另外，精确位置取决于剩余的光学系统，诸如反射镜公差。
[0014]-在昂贵的测量技术的帮助下，通过基于相机图像的视觉控制间接地执行相机中心的确定和控制。
[0015]-先前非常小的偏差和角度错误具有严重后果和非常快地导致不可接受的视差错误。
[0016]对于相机系统和校准辅助物，上述需求均导致非常高的设备消耗并且校准非常费时。即使在最佳设备的先决条件下，校准和控制也只在具有专家级的知识的情况下是可能的并且仍非常耗时，在实践中，与之相对的是商业生产的高成本压力，尤其用于现场广播。
[0017]在图3的系统中，例如，所有的相机914被单独地安装在固定器(holder)916上，以单独地定向并且可锁定在它们的位置处。通过这种方式，例如，各个相机914可以在三个空间方向上移动并且在可以围绕光轴旋转，并且可以围绕两个横向轴倾斜。针对所有的相机914单独执行所产生的六轴调节。以这种方式所获得的例如图2B的结构是非常昂贵的。
【发明内容】
[0018]因此，本发明的目的在于提供一种允许较少地付出以校准相机系统的构思。
[0019]通过所附独立权利要求的主题来实现该目的。
[0020]本发明的核心思想是发现:可以在使用具有均被实施用于连接、适配或夹持相机壳体或物镜的配对物的多个连接件的固定器时，相机系统的校准是较廉价的，即，实施固定器使得固定器的连接件或固定器模块沿着至少一个公共空间方向相对于彼此被刚性固定，其中，该连接件被刚性固定或被绝对(merely)固定在旋转轴线上。
[0021]固定器可以被用于校准辅助物，并且因此可以仅在校准相机系统时使用固定器，或者即使在相机操作期间的校准之后将固定器保留在相机系统内。
[0022]根据实施例，连接件物镜/相机壳体接触面是用于与相机壳体或物镜的中的每一个的一个配对物连接，即它们与相应的配对物一起形成，例如但非排他地是C座、CS座、PL座、Arri标准件、Arri插销、Aeton通用件、B4、BNCR、S、CA、PV或FZ连接系统，该固定器仅作为校准辅助物被设置用于进行校准或者设置连接件，用于与该物镜或连接件中的相应的一个进行适配，用于与相应相机的该物镜与该相机壳体之间的物镜/相机接触面适配或夹持。通过这种方式更容易得到该相机的该入射光瞳的位置精度，因为通常生产的物镜比相机壳体明显地更精确。
[0023]可以在连接件之间刚性地实施固定器，使得该连接件在位置和方位这两者上彼此被刚性地定向。然而，根据另外的实施例，该固定器以模块方式由几个模块组成。
【附图说明】
[0024]本申请的另外的优选实施例是从属权利要求的主题。下面将参考附图更详细地论述本申请的优选实施例。它们示出:
[0025]图1示意性地示出了全景相机系统的临界区，该临界区处由于邻近相机的入射光瞳的距离过大而发生视差错误，其中，相机系统与图2B的类型相对应；
[0026]图2A和图2B用于示出根据两种不同类型的反射镜相机系统的虚拟入射光瞳的最佳位置的示意图；
[0027]图3为图2B的类型的反射镜相机系统的空间视图；
[0028]图4为根据本发明可以校准的反射镜全景相机系统的偏转镜布置(deflect1nmirror arrangement)和相机的位置的示意性空间图；
[0029]图5为根据实施例的固定器的局部空间视图；
[0030]图6为穿过图5的固定器的接受件的剖视图；
[0031]图7为根据实施例的校准方法的流程图；
[0032]图8为示出了根据实施例的具有所示出的固定器与反射镜布置之间的相互位置的全景相机系统的空间视图；
[0033]图9为具有安装在固定器上的相机的图8的多相机系统的空间视图；
[0034]图10为示意性示出了移除校准辅助物之后用于锁定已校准状态的锁定装置的空间视图；
[0035]图11A为用于实施根据实施例的校准辅助物的固定器的空间视图；
[0036]图11B为穿过图11A的连接件的剖视图；
[0037]图11C为穿过根据另一实施例的用插销代替螺纹(screw thread)的图11A的固定器的连接件的剖视图；
[0038]图12为根据又一实施例的固定器的连接件的剖视图；
[0039]图13为根据又一实施例的固定器的连接件的剖视图；
[0040]图14为根据本发明可以校准的3D全景反射镜全景相机系统的偏转镜布置与相机的位置的示意性空间视图；
[0041]图15为根据适用于图14的系统的实施例的模块固定器的示意性顶视图；
[0042]图16A