[发明专利]双目摄像机复位方法和双目摄像机复位装置

说明书

技术领域

本发明涉及立体影像拍摄技术领域，具体而言，涉及一种双目摄像机复位方法和一种双目摄像机复位装置。

背景技术

随着立体显示技术的日益成熟，立体电影或视频越来越多的出现在人们的日常生活当中。其中，双目摄像机是拍摄立体电影或视频最常用的拍摄工具。在使用拍摄过程中，摄影师越来越多的使用双目可动摄像机，即左右摄像机可自由旋转或水平移动的摄像机进行拍摄。使用此类摄像机，摄影师可根据拍摄场景对摄像机参数（左右摄像机间距和相对旋转角度）做出相应的调节，以获得理想的立体显示效果。

在拍摄过程中，双目可动摄像机首先处于一个基准初始位置，然后摄像机参数被经过多次调节并参与立体拍摄。在拍摄结束后，由于摄像机参数经过变化，我们需要将双目摄像机重新复位到之前的基准初始位置，以备下次使用。精确的使摄像机复位到基准初始位置至关重要。这里，处于基准初始位置的双目摄像机至少具备以下特点：左右摄像机是精确对齐且光轴平行的；两者间距为一已知长度。使用此条件下的摄像机所得到的左右图像只存在水平视差。只有当摄像机处于此位置下，摄影师才可依据此位置做出精确的摄像机参数调节。假如双目可移动摄像机不处于基准初始位置，比如左右摄像机不能精确对齐，则拍摄出的电影或视频的视差计算将出现错误，进而降低电影或视频的立体效果。

目前，直观的复位调节方法有如下两种：

1、摄影师通过经验手动调节，并判断摄影机是否复位；

2、记录每一次调节数据，待完成拍摄后，根据所记录数据，反方向实施每一次调节。

然而上述两种方法均存在不足，前者不能保证调节的精确性而且速度很慢，后者随着每一次调节所积累的误差，实际基准初始位置与准确的基准初始位置的误差将逐渐增大，而且如果遇到外力干扰，如摄像机颠簸，则误差将变得不可控。另外，我们也可使用传感器手段判断摄像机是否处于基准初始位置，然而传感器仍存在较大误差，左右摄像机很难达到精确对齐。

因此，如何使双目摄像机能够准确复位到基准初始位置成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明正是基于上述问题中至少之一，提出了一种新的摄像机复位技术，可以利用计算机视觉技术来确定双目摄像机的光轴之间的相对角度差，无需人工调整以及利用传感器来进行检测调整。

有鉴于此，根据本发明的一个方面，提供了一种双目摄像机复位方法，包括：在两个摄像机完成粗调后，分别获取所述两个摄像机同时拍摄的第一图像和第二图像；根据所述第一图像的特征点和所述第二图像的特征点计算出所述两个摄像机的光轴之间的相对旋转角度；控制所述两个摄像机中的一摄像机旋转所述相对旋转角度，使所述一摄像机的光轴与另一摄像机的光轴平行；在所述两个摄像机的光轴平行后，将所述两个摄像机之间的间距调整为预设距离，以确保确定所述两个摄像机处于预设的基准初始位置。

在对双目摄像机进行复位时，两个摄像机首先被粗调，粗调的方式可以采用目前的复位调节方法，例如人工调整方式，通过传感器检测方式等，由于摄像机没有到达准确的初始位置，为了避免目前的复位调节方式所带来的误差，因此在上述技术方案中利用计算机视觉技术来获取两个摄像机光轴之间的夹角，基于计算出的该夹角来对双目摄像机的姿态进行调节，以使双目摄像机位于理想的初始位置，此时双目摄像机的姿态和位置，称之为基准初始位置，对于双目摄像机的光轴的旋转角度的调节过程，可称之为细调过程。

为了使双目摄像机达到准确的基准初始位置，除了使两个摄像机的光轴保持平行之外，还需要使两个摄像机之间的距离为预设距离。这样，双目摄像机拍摄的左右两幅图像之间仅有水平视差，由于避免了人工调节以及传感器检测所带来的误差，因此采用该复位方式可使双目摄像机获得更好的立体视频效果。

在上述技术方案中，优选的，所述根据所述第一图像的特征点和所述第二图像的特征点计算出所述两个摄像机的光轴之间的相对旋转角度，包括：分别提取所述第一图像的多个特征点和所述第二图像的多个特征点；将所述第一图像的多个特征点与所述第二图像的多个特征点进行匹配，获取多个特征点匹配对；根据多个所述特征点匹配对计算出所述相对旋转角度。

本发明采用计算机视觉技术来获取两个摄像机的光轴之间的角度差，计算角度差的方式有多种，在一种优选的实施方式中，提取左右图像的特征点，该特征点的个数可以预先设置，然后将左右图像的特征点进行匹配，得到多个匹配对，利用这些匹配对就可以计算出相对旋转角度，在角度计算过程中没有利用传感器的检测数据，完全利用左右摄像机拍摄的图像来进行分析，因此可以避免传感器带来的误差。