用于立体成像的具有大视场的相机设备制造技术

本发明专利技术涉及一种相机设备。该相机设备具有观看方向并且包括多个相机，至少一个中央相机和至少两个外围相机。每个所述相机具有相应的视场，并且每个所述视场覆盖相机设备的观看方向。相机相对于彼此定位，使得中央相机和外围相机形成具有自然差距和立体视场的至少两个立体相机对，每个所述立体视场覆盖相机设备的观看方向。相机设备具有中央视场和外围视场，该中央视场包括立体相机对的组合的立体视场，该外围视场包括相机的至少部分在中央视场外的视场。

Camera device with large field of view for stereoscopic imaging

The invention relates to a camera device. The camera device has a viewing direction and includes a plurality of cameras, at least one central camera, and at least two peripheral cameras. Each camera has a corresponding field of view, and each field of view covers the viewing direction of the camera device. The camera is positioned relative to each other so that the central camera and the peripheral camera form at least two stereo camera pairs having a natural gap and a stereoscopic field of view, each of which covers the viewing direction of the camera device. The camera device has a central field of view and a peripheral field of view comprising a combined stereoscopic field of view of the stereo camera pair that includes at least part of the camera's field of view outside the central field of view.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于立体成像的具有大视场的相机设备
技术介绍
静止和运动图像的数字立体观看已经变得普遍，并且用于观看3D(三维)电影的装备更广泛地可用。剧院提供基于利用特殊的眼镜观看电影的3D电影，该特殊的眼镜确保针对每一帧的电影左眼和右眼观看不同的图像。有3D能力的玩家和电视机，相同的方法已经带到家庭使用。在实践中，电影由对相同场景的两幅视图(分别针对左眼和右眼)组成。这些视图是通过使用直接创建适合立体观看的该内容的特殊立体相机拍摄电影而创建的。当视图呈现给两只眼睛时，人类视觉系统创建了场景的3D视图。该技术的缺点在于观看区域(电影屏幕或电视)仅占据视场的一部分，因此3D视图的体验受到限制。为了更逼真的体验，已经创建了占据整个视场的较大观看区域的设备。存在旨在用于佩戴在头上的立体观看镜，使得它们用小屏幕和镜头布置覆盖眼睛并显示针对左眼和右眼的图像。这种技术的优点还在于，与通常用于3D观看的相当大的电视机相比，它可以在小空间中使用，甚至是在移动时。因此，需要能够记录数字图像/视频以便观看具有广泛视场的3D视频或图像的解决方案。
技术实现思路
现在已经专利技术了一种实现该方法的改进方法和技术装备，借此缓解了上述问题。本专利技术的各个方面包括以独立权利要求中所述的特征为特征的相机装置。在从属权利要求中公开了本专利技术的各种实施例。本说明书涉及相机设备。相机设备具有观看方向并且包括多个相机(至少一个中央相机和至少两个外围相机)。每个所述相机具有相应的视场，并且每个所述视场覆盖相机设备的观看方向。相机相对于彼此定位，使得中央相机和外围相机形成具有自然差距和立体视场的至少两个立体相机对，每个所述立体视场覆盖相机设备的观看方向。相机设备具有中央视场和外围视场，该中央视场包括立体相机对的组合的立体视场，该外围视场包括相机的至少部分在中央视场外的视场。相机设备可以包括在基本上对应于以下中的至少一些的定位处的相机：人类头部在正常解剖姿势下的眼睛定位、人类头部在最大屈曲解剖姿势下的眼睛定位、人类头部在最大伸展解剖姿势下的眼睛定位、和/或人类头部在最大左右旋转解剖姿势下的眼睛定位。相机设备可以包括至少三个相机，这些相机被设置成使得它们在相应相机的视场方向上的光轴落入半球视场内，该相机设备不包括其光轴在半球视场外的相机，并且该相机设备具有覆盖整个球体的总视场。上述描述可以描述相同的相机设备或不同的相机设备。这样的照相机设备可以具有它们具有在相机设备的观看方向上设置的相机的属性，即它们的视场不是对称的，例如不以相同质量或相等数目的相机覆盖整个球体。这可能带来的好处是，可以使用更多的相机来捕获在观看方向上和周围(中央视场)上的视觉上重要的区域，同时以较低的质量覆盖其余的，例如没有立体图像能力。同时，相机的这种不对称放置可能在设备的背面留下用于电子和机械结构的空间。这里描述的相机设备可以具有带有广角镜头的相机。相机设备可能适合于创建立体观看图像数据，其包括用于多个相机的多个视频序列。相机设备可以使得至少三个相机中的任何一对相机具有对应于用于创建立体图像的人眼的视差(差距)的视差。至少三个相机可以重叠视场，使得由所述至少三个相机捕获每个部分的重叠区域被定义，并且这样的重叠区域可以用于形成用于立体观看的图像。本专利技术还涉及观看立体图像，例如立体视频图像，也称为3D视频。使用具有重叠视场的至少三个相机来捕获场景，使得该场景的区域被至少三个相机覆盖。在观看者处，从多个相机中选择相机对，以创建如果它们位于相机源的位置时与用户眼睛的位置最佳匹配的立体相机对。也就是说，选择相机对，使得由相机源产生的差距类似于用户的眼睛在该位置处本有的差距。如果用户倾斜他的头部，或者视图方向被改变，则可以形成一对新的对，例如通过切换另一个相机。然后，观看者设备随后通过为每个图像的每个区域挑选最佳的来源来形成用于左眼和右眼的视频帧的图像，以获得逼真的立体差距。附图说明在下文中，将参照附图更详细地描述本专利技术的各种实施例，其中图1a、1b、1c和1d示出了用于对用户形成立体图像的设置；图2a示出了用于立体观看的系统和装置；图2b示出了用于立体观看的立体相机设备；图2c示出了用于立体观看的头戴式显示器；图2d图示了相机；图3a、3b和3c图示了从图像源形成针对第一眼和第二眼的立体图像；图4a和4b示出了用作图像源的相机设备的示例；图5a、5b、5c和5d示出了用于立体观看的源和目标坐标系的使用；图6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g和6h示出了用于立体图像捕获的示例性相机设备；图7a和7b图示了用于立体观看的图像源数据的传输；图8示出了用于立体观看的方法的流程图。具体实施方式在下文中，将在具有3D眼镜的立体观看的上下文中描述本专利技术的若干实施例。然而，应当注意，本专利技术不限于任何特定的显示技术。事实上，不同的实施例在需要立体观看的任何环境中都有应用，例如电影和电视。此外，虽然说明书使用某些相机设置作为示例，但是也可以使用不同的相机设置。图1a、1b、1c和1d示出了用于对用户形成立体图像的设置。在图1a中，示出了人们使用双眼E1和E2观看两个球体A1和A2的情况。球体A1比球体A2更靠近观看者，到第一眼E1的相应距离为LE1,A1和LE1,A2。不同的物体驻留在由坐标系SZ、SY和SZ定义的各自的(x,y,z)坐标的空间中。人的眼睛之间的距离d12可以平均约为62-64mm，并且在人与人之间在55和74mm之间变化。该距离被称为视差(parallax)，人的视觉的立体视图基于该视差。观看方向(光轴)DIR1和DIR2通常基本上是平行的，可能具有与平行的小的偏差，并且限定了眼睛的视场。用户的头部具有相对于周围环境的取向(头部取向)，其最容易由眼睛在直视前方时的共同方向定义。即，头部取向指示关于用户所在场景的坐标系的头部的偏摆、俯仰和滚转。当观看者的身体(胸部)不移动时，观看者的头部取向受到颈椎运动的正常解剖范围的限制。在图1a的设置中，球体A1和A2处于双眼的视场中。眼睛与球体之间的中心点O12在同一条线上。即，从该中心点，球体A2在球体A1的后面。然而，每只眼睛均看到A1后面的球体A2的一部分，因为球体与任何一只眼睛都不在所视的同一条线上。在图1b中，示出了一设置，其中眼睛已被被相机C1和C2替代，且相机C1和C2定位在图1a中眼睛所处的位置处。该设置的距离和方向在其他方面也相同。自然地，图1b的设置的目的是能够拍摄球体A1和A2的立体图像。由图像捕捉产生的两个图像是FC1和FC2。“左眼”图像FC1示出了在球体A1的图像SA1的左侧上部分可见的球体A2的图像SA2。“右眼”图像FC2示出了在球体A1的图像SA1的右侧上部分可见的球体A2的图像SA2。右图像与左图像之间的差异被称为差距(disparity)，且该差距是人类视觉系统确定深度信息并创建场景的3D视图的基本机制，其可用于创建3D图像的错觉。在图1b的该设置中，其中眼间距离对应于图1a中的眼睛的距离，相机对C1和C2具有自然视差，即其具有在相机的两个图像中产生自然差距的属性。即使形成立体相机对的两个相机之间的距离稍微小于或大于人眼之间的正常距离(视差)，例如基本上在40mm与100mm之间或甚至30mm与120mm之间，自然差距也可被理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相机设备，具有所述相机设备的观看方向，所述相机设备包括：‑多个相机，包括至少一个中央相机和至少两个外围相机，每个所述相机具有相应的视场，每个所述视场覆盖所述相机设备的所述观看方向，‑所述多个相机相对于彼此定位，而使得所述至少一个中央相机和所述至少两个外围相机形成具有自然差距的至少两个立体相机对，每个所述立体相机对具有相应的立体视场，每个所述立体视场覆盖所述相机设备的所述观看方向，‑所述相机设备具有中央视场，所述中央视场包括所述立体相机对的所述立体视场的组合立体视场，所述中央视场包括所述相机设备的所述观看方向，‑所述相机设备具有外围视场，所述外围视场包括至少部分在所述中央视场外部的所述相机设备的所述多个相机的所述视场的组合视场。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种相机设备，具有所述相机设备的观看方向，所述相机设备包括：-多个相机，包括至少一个中央相机和至少两个外围相机，每个所述相机具有相应的视场，每个所述视场覆盖所述相机设备的所述观看方向，-所述多个相机相对于彼此定位，而使得所述至少一个中央相机和所述至少两个外围相机形成具有自然差距的至少两个立体相机对，每个所述立体相机对具有相应的立体视场，每个所述立体视场覆盖所述相机设备的所述观看方向，-所述相机设备具有中央视场，所述中央视场包括所述立体相机对的所述立体视场的组合立体视场，所述中央视场包括所述相机设备的所述观看方向，-所述相机设备具有外围视场，所述外围视场包括至少部分在所述中央视场外部的所述相机设备的所述多个相机的所述视场的组合视场。2.根据权利要求1所述的相机设备，其中所述中央视场是其中能够使用由至少一个所述相机对捕获到的图像来形成立体图像的视场，并且所述外围视场是其中能够使用所述多个相机中的至少一个相机来形成图像并且不能使用至少一个所述立体相机对来形成立体图像的视场。3.根据权利要求1或2所述的相机设备，其中至少在包括所述相机设备的所述观看方向的一个平面中，所述中央视场延伸100至120度到所述相机设备的所述观看方向的两侧。4.根据权利要求1、2或3所述的相机设备，其中所述相机设备具有中心，并且所述多个相机的各自的光轴相对于彼此不平行并穿过所述中心。5.根据权利要求4所述的相机设备，其中所述相机设备中的多个相机被放置在大致球体的虚拟表面上，并且所述多个相机的各自的光轴穿过所述虚拟球体的所述中心。6.根据权利要求1至5中任一项所述的相机设备，包括：-第一中央相机和第二中央相机，它们的光轴在水平面上位移并具有自然差距，-第一外围相机，其光轴在所述水平面上定向于所述第一中央相机的光轴的左侧，以及-第二外围相机，其光轴在所述水平面上定向于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·涅梅拉，K·格隆霍姆，A·鲍德温，
申请(专利权)人：诺基亚技术有限公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI