基于S3C44B0X的双目立体数码照相机

    1 引言

    随着光学、微电子学以及计算机技术的发展, 根据人眼“双目视差立体成像”原理, 形成了多种三维立体成像与立体显示技术, 目前人们开始利用这些技术研制立体电视机、立体照相机和立体摄像机等装置。

    近期我们尝试了一种新构思的立体摄像和立体显示系统,其基本原理为:摄像时用双镜头同时摄像来模仿人眼双目视差立体成像过程, 然后分别存储获得的两幅图像数据。显示时把两幅图像数据分时送给一个双层液晶构成的显示器, 该显示器分别用垂直偏振光和水平偏振光分时显示所摄得的左眼像和右眼像, 人眼通过特制的偏振眼镜观看这对具有一定视差的左右眼像, 经大脑视神经的处理和融合,感受到物体的立体视觉效果。

    系统中的双层液晶显示器是我们的主要创新点, 它利用了液晶的旋光性和偏振器对正交线偏振光的选择吸收性。本文总结这一工作如下。

    2 硬件设计

    双目立体数码照相机由两个摄像头(由图像传感器 OV7620和镜头组成)、一个 ARM微处理器(型号为 S3C44B0X)、SDRAM、液晶显示屏(型号为 G35II)、液晶旋光器以及偏振眼镜组成, 其结构如图 1 所示。图中带箭头粗线表示电信号 (控制和数据信号), 带箭头细线表示光信号。

    S3C44B0X 微处理器内置有存储控制器和 LCD 控制器, 具有 71 个通用 I/O 端口、8 个外部中断源和串行 I2C 总线接口, 在系统中用作控制核心。两个摄像头用于立体图像对(左眼像和右眼像)采集。液晶显示屏和液晶旋光器构成的双层液晶显示器用于图像对的立体显示。SDRAM作为图像数据的存储体, 图像采集时存储两个图像传感器输出的图像数据, 显示时从中分时取出图像数据提供给双层液晶显示器。偏振眼镜的左镜片为垂直偏振片, 右镜片为水平偏振片。

    2.1 双层液晶显示器的制作和立体显示原理

    双层液晶显示器由一片 G35II 型液晶显示屏和其上覆盖的一片液晶旋光器构成, G35II 的出射光为水平线偏振光。旋光器是将深圳耀宇公司的 M12864COG 型图形点阵液晶模块剥去两个偏振片和背光板后自制而成, 它用于对从液晶显示屏射出的图像光进行偏振调制。当 G35II 显示左眼像时, 对旋光器的每个像素不加电压, 它将入射的线偏振光的偏振方向旋转 90 度, 成为垂直偏振光; 当 G35II 显示右眼像时, 对旋光器的每个像素加电压, 它不改变入射光的偏振方向, 这样左眼像和右眼像分别以相互垂直的两种偏振光从双层液晶显示器中分时射出, 人的左右眼通过偏振眼镜分别观察到左眼像和右眼像。