專利名稱：3d成像模組及3d成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成像模塊，尤其涉及一種具有自動對焦功能的3D成像模組及3D成像方法。
背景技術(shù)：
隨著科技的進步,3D (three-dimensional)成像模組已經(jīng)越來越多的應(yīng)用于許多領(lǐng)域，而為達成較好的成像效果，3D成像模組還要求能夠具備自動對焦功能。成像模塊的自動對焦技術(shù)分為機械式自動對焦技術(shù)以及數(shù)字式自動對焦技術(shù)。機械式自動對焦技術(shù)采用機械結(jié)構(gòu)移動鏡頭內(nèi)鏡片進行對焦。由于機械式對焦技術(shù)要采用復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致自動對焦鏡頭成本上升且體積較大。數(shù)字式自動對焦技術(shù)通過軟件仿真、計算將影像傳感器所感應(yīng)到的圖像進行處理，使得因影像傳感器像素點上因失焦而模糊的圖像變的清晰。例如，擴展景深(ExtendDepth of Field:EDoF)技術(shù)，其利用光的三原色(紅色、綠色、藍(lán)色)在不同距離時各自有最佳的MTF曲線，物體在不同距離時，可以當(dāng)下距離的最佳原色利用算法數(shù)字仿真出其它兩原色，以達到全幅的清晰影像數(shù)。然，數(shù)字式對焦對焦的缺陷在于對于近距成像能力不足，一般來說，如果物距在40cm以內(nèi)，則數(shù)字自動對焦技術(shù)的對焦效果往往不能令人滿意。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種避免上述問題的3D成像模組以及3D成像方法。一種3D成像模組，其包括一個第一成像單元以及一個第二成像單元、一個與所述第一影像傳感器以及所述第二影像傳感器相連接的存儲器、一個與所述存儲器相連接的色彩分離單元、一個與所述色彩分離單元相連接的處理器、一個與所述處理器相連接的圖像處理單元，分別與所述處理器相連接的一個第一驅(qū)動器以及一個第二驅(qū)動器，以及一個圖像合成單元；所述第一成像單元以及所述第二成像用于同時以不同角度捕捉同一場景的圖像；所述存儲器用于存儲所述第一成像單元以及所述第二成像單元所捕捉的圖像；所述色彩分離單元用于將所述第一成像單元以及所述第二成像單元所捕捉到的圖像分別用紅、綠、藍(lán)三原色表示；所述處理器用于對分別對所述第一成像模塊以及所述第二成像模塊所捕捉到的圖像進行MTF運算，根據(jù)運算結(jié)果確定當(dāng)前拍攝模式，并根據(jù)所確定的當(dāng)前拍攝模式選擇控制所述圖像處理單元或者所述第一驅(qū)動器及第二驅(qū)動器；所述圖像處理單元用于通過圖像處理方式對所述第一成像單元以及所述第二成像單元所捕捉到的圖像進行失焦模糊修正；所述第一驅(qū)動器以及所述第二驅(qū)動器分別用于對所述第一成像單元以及所述第二成像單元進行對焦；所述圖像合成單元用于將所述第一成像單元以及所述第二成像單元所捕捉的經(jīng)所述圖像處理或者對焦后的圖像進行合成，得到3D圖像。一種3D成像方法，其包括如下步驟:
以兩個成像單元同時分別以不同角度對同一場景進行拍攝；
將所述兩個成像單元的影像傳感器所感測到的圖像分別進行色彩分離；對所述兩個成像單元的影像傳感器每一像素單元所感測到的圖像區(qū)域進行MTF運算，得到每一像素單元所感測到的圖像區(qū)域?qū)?yīng)的MTF值；
依據(jù)所述每一像素單元所感測到的圖像的MTF值確定所述每一像素單元所感測到的圖像的物距；
依據(jù)所述每一像素單元所感測到的圖像的物距，確定當(dāng)前拍攝模式；
如果當(dāng)前拍攝模式為近焦模式，則進行下列步驟:
依據(jù)所述每一像素單元所感測到的圖像的物距，分別確定所述兩個成像模塊的取像鏡頭最佳對焦位置；
依據(jù)所述最佳對焦位置分別確定所述兩個成像模塊的取像鏡頭的對焦驅(qū)動量；
依據(jù)所述對焦驅(qū)動量分別驅(qū)動所述兩個成像模塊的取像鏡頭至最佳對焦位置；
對所述兩個成像單元所捕捉的經(jīng)對焦后的圖像進行合成，得到3D圖像；
如果當(dāng)前拍攝模式為遠(yuǎn)焦模式，則進行下列步驟:
依據(jù)所述每一像素單元所感測到的圖像區(qū)域?qū)?yīng)的MTF值，確定對應(yīng)像素單元所感測到的圖像的模糊量；
依據(jù)所述每一像素 單元所感測到的圖像的模糊量，確定對應(yīng)像素單元所感測到的圖像的模糊修正量；
依據(jù)所述模糊修正量，對每一像素單元所感測到的圖像進行模糊修正；
對所述兩個成像單元所捕捉的經(jīng)模糊修正后的圖像進行合成，得到3D圖像。相對于現(xiàn)有技術(shù)，所述3D成像模組以及以及3D成像方法利用軟件計算仿真的方式確定被攝物體的物距，并根據(jù)物距的情形確定當(dāng)前拍攝模式，依據(jù)拍攝模式選擇軟件計算方式或者驅(qū)動取像鏡頭的方式進行對焦，可以達成無論近焦還是遠(yuǎn)焦拍攝模式下，都能夠得到對焦清晰的圖像，將兩個成像單元同時拍攝的關(guān)于同一場景的圖像進行合成，因此可以得到更為清晰的3D圖像。


圖1是本發(fā)明實施方式的3D成像模組的示意圖。圖2是本發(fā)明實施方式的自動對焦方法的流程圖。主要元件符號說明
權(quán)利要求
1.一種3D成像模組，其包括一個第一成像單元以及一個第二成像單元、一個與所述第一成像單元以及所述第二成像單元相連接的存儲器、一個與所述存儲器相連接的色彩分離單元、一個與所述色彩分離單元相連接的處理器、一個與所述處理器相連接的圖像處理單元，分別與所述處理器相連接的一個第一驅(qū)動器以及一個第二驅(qū)動器，以及一個圖像合成單元；所述第一成像單元以及所述第二成像用于同時以不同角度捕捉同一場景的圖像；所述存儲器用于存儲所述第一成像單元以及所述第二成像單元所捕捉的圖像；所述色彩分離單元用于將所述第一成像單元以及所述第二成像單元所捕捉到的圖像分別用紅、綠、藍(lán)三原色表示；所述處理器用于對分別對所述第一成像模塊以及所述第二成像模塊所捕捉到的圖像進行MTF運算，根據(jù)運算結(jié)果確定當(dāng)前拍攝模式，并根據(jù)所確定的當(dāng)前拍攝模式選擇控制所述圖像處理單元或者所述第一驅(qū)動器及第二驅(qū)動器；所述圖像處理單元用于通過圖像處理方式對所述第一成像單元以及所述第二成像單元所捕捉到的圖像進行失焦模糊修正；所述第一驅(qū)動器以及所述第二驅(qū)動器分別用于對所述第一成像單元以及所述第二成像單元進行對焦；所述圖像合成單元用于將所述第一成像單元以及所述第二成像單元所捕捉的經(jīng)所述圖像處理或者對焦后的圖像進行合成，得到3D圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的3D成像模組，其特征在于:所述第一成像單元包括一個第一取像鏡頭以及一個與所述第一取像鏡頭的光軸對準(zhǔn)的第一影像傳感器，所述第二成像單元包括一個第二取像鏡頭以及一個與所述第二取像鏡頭的光軸對準(zhǔn)的第二影像傳感器，所述第一取像鏡頭以及所述第二取像鏡頭中的每一個均包括至少一具有正光角度的非球面鏡片。
3.如權(quán)利要求2所述的3D成像模組，其特征在于:所述處理器包括一個MTF運算模塊、一個物距運算模塊、一個物距判斷模塊、一個模糊量運算模塊、一個模糊修正量運算模塊、一個對焦位置運算模塊以及一個一個驅(qū)動量運算模塊；所述MTF運算模塊用于對所述第一影像傳感器以及所述第二影像傳感器上每一像素單元所感測到的圖像區(qū)域進行MTF運算，得到對應(yīng)區(qū)域的MTF值；所述物距運算模塊用于依據(jù)所述MTF運算模塊的運算結(jié)果，確定每一像素單元所感測到的圖像的物距；所述物距判斷模塊用于依據(jù)所述物距運算模塊的運算結(jié)果，確定當(dāng)前的拍攝模式；所述模糊量運算模塊用于依據(jù)所述MTF運算模塊的運算結(jié)果，確定該每一像素單元運算所得到的MTF值與對應(yīng)物距內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)MTF值的差異，并根據(jù)該差異確定每一像素單元所感測到的圖像的模糊量；所述模糊修正量運算模塊用于根據(jù)所述模糊量運算模塊所得到的模糊量，確定對每一像素單元所感應(yīng)到的圖像進行模糊修正的修正量；所述對焦位置運算模塊用于根據(jù)所述物距運算模塊的運算結(jié)果，分別確定所述第一取像鏡頭以及所述第二取像鏡頭的最佳對焦位置；所述驅(qū)動量運算模塊用于根據(jù)所述物距運算模塊所得到的所述第一取像鏡頭以及所述第二取像鏡頭的最佳對焦位置，確定所述第一取像鏡頭以及所述第二取像鏡頭的對焦驅(qū)動量。
4.如權(quán)利要求3所述的3D成像模組，其特征在于:所述MTF運算模塊對每一像素單元對應(yīng)的三原色圖像分別進行MTF值運算。
5.如權(quán)利要求3所述的3D成像模組，其特征在于:所述物距判斷模塊將所述物距運算模塊的運算結(jié)果作綜合運算，并將該綜合運算的結(jié)果與一預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果確定當(dāng)前拍攝模式。
6.如權(quán)利要求5所述的3D成像模組，其特征在于:所述綜合運算為對所述物距運算模塊所得到的每一像素單元所感測到圖像的物距進行采樣，并根據(jù)采樣的數(shù)據(jù)運算得到用于表征當(dāng)前拍攝主要目標(biāo)物的距離的物距表征量。
7.如權(quán)利要求6所述的3D成像模組，其特征在于:所述預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)值為40cm，如果所述物距表征量大于40cm，則所述物距判斷模塊判斷當(dāng)前拍攝模式為遠(yuǎn)焦模式，如果所述物距表征量小于或者等于40cm，則所述物距判斷模塊判斷當(dāng)前拍攝模式為近焦模式。
8.如權(quán)利要求7所述的3D成像模組，其特征在于:當(dāng)前拍攝模式為遠(yuǎn)焦模式時，所述模糊量運算模塊功能開啟，當(dāng)前拍攝模式為近焦模式時，所述對焦位置運算模塊功能開啟。
9.如權(quán)利要求1所述的3D成像模組，其特征在于:所述第一驅(qū)動器以及所述第二驅(qū)動器為壓電式馬達。
10.一種3D成像方法，其包括如下步驟: 以兩個成像單元同時分別以不同角度對同一場景進行拍攝； 將所述兩個成像單元的影像傳感器所感測到的圖像分別進行色彩分離； 對所述兩個成像單元的影像傳感器每一像素單元所感測到的圖像區(qū)域進行MTF運算，得到每一像素單元所感測到的圖像區(qū)域?qū)?yīng)的MTF值； 依據(jù)所述每一像素單元所感測到的圖像的MTF值確定所述每一像素單元所感測到的圖像的物距； 依據(jù)所述每一像素單元所感測到的圖像的物距，確定當(dāng)前拍攝模式； 如果當(dāng)前拍攝模式為近焦模式，則進行下列步驟: 依據(jù)所述每一像素單元所感測到的圖像的物距，分別確定所述兩個成像模塊的取像鏡頭最佳對焦位置； 依據(jù)所述最佳對焦位置分別確定所述兩個成像模塊的取像鏡頭的對焦驅(qū)動量； 依據(jù)所述對焦驅(qū)動量分別驅(qū)動所述兩個成像模塊的取像鏡頭至最佳對焦位置； 對所述兩個成像單元所捕捉的經(jīng)對焦后的圖像進行合成，得到3D圖像； 如果當(dāng)前拍攝模式為遠(yuǎn)焦模式，則進行下列步驟: 依據(jù)所述每一像素單元所感測到的圖像區(qū)域?qū)?yīng)的MTF值，確定對應(yīng)像素單元所感測到的圖像的模糊量； 依據(jù)所述每一像素單元所感測到的圖像的模糊量，確定對應(yīng)像素單元所感測到的圖像的模糊修正量； 依據(jù)所述模糊修正量，對每一像素單元所感測到的圖像進行模糊修正； 對所述兩個成像單元所捕捉的經(jīng)模糊修正后的圖像進行合成，得到3D圖像。
全文摘要
一種3D成像模組，其包括第一成像單元、第二成像單元、存儲器、色彩分離單元、處理器、圖像處理單元、第一驅(qū)動器、第二驅(qū)動器以及圖像合成單元。該第一成像單元以及該第二成像用于同時以不同角度捕捉同一場景的圖像。該存儲器用于存儲該第一成像單元以及該第二成像單元所捕捉的圖像。該色彩分離單元用于將該第一成像單元以及該第二成像單元所捕捉到的圖像分別用紅、綠、藍(lán)三原色表示。該處理器用于確定當(dāng)前拍攝模式。該圖像處理單元用軟件計算仿真的方式進行失焦模糊修正。該第一、第二驅(qū)動器對該第一成像單元以及第二成像進行對焦。本發(fā)明還涉及一種3D成像方法。
文檔編號H04N13/02GK103188499SQ20111044410
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者郭章緯, 吳定遠(yuǎn) 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司