专利名称：多场景摄像装置的制作方法
技术领域：
本发明属于摄像器材领域，尤其涉及一种多场景摄像装置。
技术背景现有的摄像机大多是通过一个图像传感模块摄取图像，如图1所示，.由镜头l、图像传感器2、驱动电路3、图像处理电路、时序控制电路构成，首 先由镜头l摄取外部景象，同时时序控制电路产生时序信号，控制图像传感 器2和图像处理电路的工作时序，经驱动电路增强时序信号，驱动图像传感 器2进行光电转换，再将图像电信号传输到图像处理电路，产生亮度及色度 信号，最后输出。由于一个镜头只能摄取到一个角度的图像，因此也只能输 出一个角度的图像，若要同时摄取不同角度的图像，现有两种方法， 一种是 在图像传感模块上设置一机械转动装置，使其载动图像传感模块转动，进行 多角度摄取，此方法具有以下缺点(1)由于机械转动装置的转动需要一 定时间，使不同场景之间的转换有一定时间间隔，因此不能同时输出各小角 度的图像；(2)由于机械转动装置需要一套复杂的伺服机构和相应的电路 来进行控制，因此使得整个摄像机的机械结构和电路结构的复杂度大大增 加。另一种方法是将摄像机的镜头换成能够摄取360度全景的球形镜头、再 将所摄取的图像分割拉伸，再同时输出全景图像。这种方法也具有以下缺点 (1)由于球形镜头较普通镜头对摄像机具有更高的摄像精度要求，使得摄 像机的成本大大增加；(2)由于球形镜头所摄取的图像为圆形图像，对需 圆形图像进行分割拉伸，而其处理过程较复杂，使得图像输出有较长时延， 不能实时地进行图像输出，同时也使得图像显示的效果不佳。发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种多场景摄像装置，其电路结构 简单，成本低，并可同时摄取不同角度的图像，使视野范围更宽，本发明进一步所要解决的技术问题是提供一种多场景摄像装置，可实时输出多角度图像。本发明是这样实现的 一种多场景摄像装置，所述多场景摄像装置包括 多个对准不同角度并可同时进行图像摄取的图像传感模块。其中所述图像传感模块包括镜头、图像传感器和驱动电路。其中所述镜头为普通光学镜头。其中所述多场景摄像装置还包括用于将多个图像传感模块所采集的多 个图像进行实时合成并输出的综合图像处理模块和用于生成多个图像传感 模块和综合图像处理模块所需的时序信号的综合时序控制模块。其中所述综合图像处理模块包括对多个图像传感模块输出的模拟信号 进行取样量化的相应多个取样量化电路、彩色图像处理模块和数字视频编码 器；所述彩色图像处理模块用于将多个取样量化电路输出的数字信号转换为 相应的多路数字式亮度及色度信号，并将多路亮度及色度信号进行合成；所 述数字视频编码器用于将彩色图像处理模块输出的合成后的多路数字式亮 度及色度信号进行编码产生包含多幅图像信号的一路信号输出。其中所述综合时序控制模块包括连接到多个图像传感模块的相应多个 可编程时序发生器和控制多个可编程时序发生器工作的显示时序发生器；所 述可编程时序发生器控制其所对应的图像传感模块摄取图像后在其指定的 时间间隔内输出图像信号；所述显示时序发生器产生综合图像处理模块输出 端连接的显示装置所需的时序信号并为综合图像处理模块和各图像传感模 块提供工作时序信号。其中所述彩色图像处理模块根据其产生的数字式亮度信号控制多个取 样量化电路的进行自动增益控制，并将数字式亮度信号传送至综合时序控制 模块，使显示时序发生器产生相应的快门控制信号，再通过各路可编程时序 发生器来控制相应的图像传感模块的电子快门参数。其中所述多场景摄像装置还包括用于调整图像传感模块安装角度的调 节装置，使每个图像传感器可以摄取到任意指定的场景。本发明的有益效果是本发明通过多个对准不同角度景象的图像传感模 块同时摄取图像，并经综合时序控制模块进行时序控制，通过综合图像处理 模块将多个不同角度的图像进行合成再实时输出，从而具有电路结构简单， 成本低，并可同时摄取不同角度的图像，使视野范围更宽，并且可实时输出 的效果。
图1是现有技术的结构框图； 图2是本发明的原理框图；图3是本发明的一个实施例的图像传感模块的结构框图；图4是本发明的一个实施例的综合图像处理模块的结构框图；图5是本发明的一个实施例的综合时序控制模块的结构框图；图6是本发明的一个实施例的各图像传感模块分别对准不同角度的示意图；图7A是本发明的一个实施例的第一图像传感模块在t时刻摄取到的图 像示意图；图7B是本发明的一个实施例的第二图像传感模块在t时刻摄取到的图 像示意图；图7C是本发明的一个实施例的第三图像传感模块在t时刻摄取到的图 像示意图；图7D是本发明的一个实施例第四图像传感模块在t时刻摄取到的图像 示意图；图8是本发明的一个实施例各图像传感模块输出图像示意图； 图9是本发明的一个实施例彩色图像处理模块将各图像合成输出的示意图；图IO是本发明的一个实施例的图像合成显示输出的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及 实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施 例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。如图2所示，本发明的多场景摄像装置包括N个图像传感模块(N为大 于1的整数，并可根据实际需要设置)，每个图像传感模块对准不同角度，
各自同时摄取所对准角度的景象，根据综合时序控制模块产生的时序信号， 在一定的时间间隔内将其摄取的图像，传输到综合图像处理模块，再经综合 图像处理模块处理，产生多路数字式色度和亮度信号，再进行图像合成处理， 最后输出图像信号。以下以包括四个图像传感模块的多场景摄像装置为实施例详述本发明 的电路结构。如图3所示，每个图像传感模块包括镜头、图像传感器和驱动电路。所 述镜头为普通光学镜头。如图4所示，综合图像处理模块包括对4个图像传感模块输出的模拟信 号进行取样量化的4个取样量化电路、彩色图像处理模块和数字视频编码、器; 所述彩色图像处理模块用于将4个取样量化电路输出的数字信号转换为4路 数字式亮度及色度信号，并将4路亮度及色度信号进行合成；所述数字视频 编码器用于将彩色图像处理模块输出的合成后的4路数字式亮度及色度信号 进行编码产生包含4幅图像信号的一路信号输出。如图5所示，综合时序控制模块包括连接到4个图像传感模块的4个可 编程时序发生器和控制4个可编程时序发生器工作的显示时序发生器；所述 可编程时序发生器控制其所对应的图像传感模块摄取图像后在其指定的时 间间隔内输出图像信号；所述显示时序发生器产生综合图像处理模块输出端 连接的显示装置所需的时序信号并为综合图像处理模块和各图像传感模块 提供工作时序信号。如图4、图5所示，所述彩色图像处理模块根据其产生的数字式亮度信号控制4个取样量化电路的进行自动增益控制，并将数字式亮度信号传送至综合时序控制模块，使显示时序发生器产生相应的快门控制信号，再通过各路可编程时序发生器来控制相应的图像传感模块的电子快门参数。 以下再结合图6、图7、图8、图9，详述本发明的工作过程。如图6所示，四个图像传感模块分别面向A、 B、 C、 D四个不同的方向， 其中，假设A、 B、 C、 D四个方向在t时刻的图像分别为图像A、图像.B、 图像C和图像D，分别如图7A、图7B、图7C、图7D所示。
本发明的工作过程包括图像摄取过程、图像处理过程、图像合成过程。其中图像摄取过程镜头ll、镜头21、镜头3K镜头41在t时刻分别 摄取到图像A、图像B、图像C和图像D，镜头ll (镜头21、镜头31、镜 头41)摄取到图像A (图像B、图像C、图像D)后传输给图像传感器12 (图像传感器22、图像传感器32、图像传感器42)，由图像传感器12(图 像传感器22、图像传感器32、图像传感器42)进行光电转换，同时驱动电 路13 (驱动电路23、驱动电路33、驱动电路43)将来自时序控制电路的时 序信号进行增强，驱动图像传感器12 (图像传感器22、图像传感器32、图 像传感器42)工作，将转换后的图像电信号传送到综合图像处理模块。
其中图像处理过程显示时序发生器配合综合图像处理模块输出端连接 的终端设备的要求通过各可编程时序发生器指定相应的时间间隔控制相应 的图像传感模块输出图像电信号到相应的取样量化电路。在本实施例中，终 端设备为一显示器，如图8所示，在t至Th时段，前半段时间(t至(Th — t)/2)， 第一图像传感模块输出图像A的第一行图像电信号到第一取样量化电路；后 半段时间((Th—t)/2至Th),第二图像传感模块输出图像B的第一行图像电信号 到第二取样量化电路；在Th至Th"时段，前半段时间(Th至(Th+Th)/2)，第一 图像处理模块输出图像A的第二行图像电信号到第一取样量化电路；后半段 时间((Th+卜Th)/2至Thw),第二图像处理模块输出图像B的第二行图像电信号 到第二取样量化电路，依此方式循环输出直至在TH时刻图像A和图像B完全 输出，则第三图像传感模块和第四图像传感模块开始输出图像C和图像D。 在TH至Tv时段，前半段时间(TH至(Tv-TH)/2)，第三图像传感模块输出图像C 的第一行图像电信号到第三取样量化电路；后半段时间((TVTH)/2至Tv)，第 四图像传感模块输出图像D的第一行图像电信号到第四取样量化电路；在Tv 至Tvw时段，前半段时间(Tv至(Tw-Tv)/2)，第三图像传感模块输出图像C的第二行图像电信号到第三取样量化电路；后半段时间((TVH-Tv)/2至Tv+0，第 四图像传感模块输出图像D的第二行图像电信号到第四取样量化电路，依此 方式循环输出，直到图像C和图像D完全输出，而相应的取样量化电路在接
收到图像信息后，就开始进行模数转换，即第一取样量化电路在接收到图像A的第一行图像电信号后，就开始对图像A的第一行图像电信号进行模数转 换，在接收到图像A的第二行图像电信号后，对图像A的第二行图像电信号 进行模数转换，直至完全处理完图像A，而第二取样量化电路、第三取样量 化电路和第四取样量化电路也是照此方式进行模数转换。模数转换完成后， 取样量化电路就将数字信号实时传输到彩色图像处理模块，即第一取样量化 电路转换完成图像A的第一行图像电信号后就将第一行的数字信号传输到彩 色图像处理模块，转换完成图像A的第二行图像电信号后，就将第二行的数 字信号传输到彩色图像处理模块，直至图像A完全输出，第二取样量化电路、 第三取样量化电路和第四取样量化电路也是照此方式进行传输。彩色图像处 理模块接收到数字信号后就对图像进行亮度及色度转换，产生相应的数字式 亮度及色度信号，即接收到图像A的第一行数字信号后，就对图像A的第一 行数字信号进行亮度及色度转换，接收到图像B的第一行数字信号后，就对 图像B的第一行数字信号进行亮度及色度转换，以此方式循环处理直至四幅 图像都处理完毕。在进行色度及亮度转换的同时，彩色图像处理模块还检测 其生成的数字式亮度信号，根椐数字式亮度信号的强弱，来控制相应的取样 量化电路的自动增益做相应的变化，并控制显示时序发生器产生相应变化的 电子快门信号，再通过可编程时序发生器控制相应的图像传感模块进行相应 的电子快门参数变化。例如图像A和图像B生成的数字式亮度信号过強， 图像C和图像D生成的数字式亮度信号过弱，彩色图像处理模块则控制第一 取样量化电路和第二取样量化电路的自动增益相应降低，控制第三取样量化 电路和第四取样量化电路的自动增益相应增强，同时控制显示时序发生器产 生相应变化的电子快门信号，从而通过第一可编程时序发生器和第二可编程 时序发生器分别控制第一图像传感模块和第二图像传感模块进行相应的电 子快门参数变化，使图像传感器12和图像传感器22减少曝光时间，降低图像A和图像B的图像亮度；通过第三可编程时序发生器和第四可编程时序 发生器分别控制第三图像传感模块和第四图像传感模块进行相应的快门参 数变化，使图像传感器32和图像传感器42增加曝光时间，增强图像C和 图像D的图像亮度。图像合成过程彩色图像处理模块将其产生的图像A、图像B、图像C 和图像D的数字式亮度及色度信号实时输出到数字视频编码器，如图9所示， 在t'至Th'时段，前半段时间(t'至(Th'-t')/2)输出图像A的第1行数字式亮度及 色度信号，后半段时间(Th72至Th')输出图像B的第1行数字式亮度及色度 信号，在Th'至Th+i'时间段，前半段(Th'至(Th+i'-Th')/2)输出图像A的第2行 数字式亮度及色度信号，后半段((Th+i'-Th')/2至Th+i')输出图像B的第2行 数字式亮度及色度信号，依此方式循环输出直至TH'时刻，图像A和图像B 输出完毕，再开始以同样方式输出图像C和图像D，在TH'至IV时段，前半 段时间(TH'至(Tv'-TH')/2)，输出图像C的第1行数字式亮度及色度信号，后 半段时间输出图像D的第l行数字式亮度及色度信号；在Tv'至Tv+l'时段， 前半段时间(Tv'至(Tv+i'-TV)/2)，输出图像C的第二行数字式亮度及色度信号， 后半段时间((Tv+i'-Tv')/2至Tv+i')，输出图像D的第二行数字式亮度及色度 信号，依此方式循环输出直至图像C和图像D输出完毕，从而完成了四幅 图像的合成，最后经数字视频编码器编码后，产生包含四幅图像信号的一路 信号输出至显示装置，则显示装置显示的图像为，如图IO所示，第一区显 示图像A，第二区显示图像B，第三区显示图像C，第四区显示图像D。本实施例是以四个图像传感器为例，对显示区平分四个小区来显示输出 四幅图像，也可根据实际情况分成各种适合大小的区域显示输出图像。而且 彩色图像处理模块输出图像的顺序也可根椐实际情况调整，比如在第一区显 示图像B，第二区显示图像A，第三区显示图像C，第四区显示图像D。在本实施例中每个图像传感模块上都设置有一调节装置，图像传感模块 通过此调节装置活动连接于基座上，方便使用者根据实际情况调节镜头角 度，对准需要摄取景象的地方。
权利要求
1、一种多场景摄像装置，其特征在于，所述多场景摄像装置包括多个对准不同角度并可同时进行图像摄取的图像传感模块。
2、 如权利要求1所述的多场景摄像装置，其特征在于，所述图像传感 模块包括镜头、图像传感器和驱动电路。
3、 如权利要求2所述的多场景摄像装置，其特征在于，所述镜头为普 通光学镜头。
4、 如权利要求1所述的多场景摄像装置，其特征在于，所述多场景摄 像装置还包括用于将多个图像传感模块所采集的多个图像进行实时合成并 输出的综合图像处理模块和用于生成多个图像传感模块和综合图像处理模 块所需的时序信号的综合时序控制模块。
5、 如权利要求4所述的多场景摄像装置，其特征在于，所述综合图像 处理模块包括对多个图像传感模块输出的模拟信号进行取样量化的相应多 个取样量化电路、彩色图像处理模块和数字视频编码器；所述彩色图像处理 模块用于将多个取样量化电路输出的数字信号转换为相应的多路数字式亮 度及色度信号，并将多路亮度及色度信号进行合成；所述数字视频编码器用 于将彩色图像处理模块输出的合成后的多路数字式亮度及色度信号进行编 码产生包含多幅图像信号的一路信号输出。
6、 如权利要求4所述的多场景摄像装置，其特征在于，所述综合时序 控制模块包括连接到多个图像传感模块的相应多个可编程时序发生器和控 制多个可编程时序发生器工作的显示时序发生器；所述可编程时序发生器控 制其所对应的图像传感模块摄取图像后在其指定的时间间隔内输出图像信 号；所述显示时序发生器产生综合图像处理模块输出端连接的显示装置所需的时序信号并为综合图像处理模块和各图像传感模块提供工作时序信号。..
7、 如权利要求5所述的多场景摄像装置，其特征在于，所述彩色图像 处理模块根据其产生的数字式亮度信号控制多个取样量化电路的进行自动 增益控制，并将数字式亮度信号传送至综合时序控制模块，使显示时序发生 器产生相应的快门控制信号，再通过各路可编程时序发生器来控制相应的图 像传感模块的电子快门参数。
8、如权利要求1所述的多场景摄像装置，其特征在于，所述多场景摄 像装置还包括用于调整图像传感模块安装角度的调节装置，使每个图像传感 器可以摄取到任意指定的场景。
全文摘要
本发明属于摄像器材领域，提供了一种多场景摄像装置，包括多个对准不同角度并可同时进行图像摄取的图像传感模块，还包括用于将多个图像传感模块所采集的多个图像进行实时合成并输出的综合图像处理模块和用于生成多个图像传感模块和综合图像处理模块所需的时序信号的综合时序控制模块。本发明通过多个对准不同角度景象的图像传感模块同时摄取图像，并经综合时序控制模块进行时序控制，通过综合图像处理模块将多个不同角度的图像进行合成再实时输出，从而具有电路结构简单，成本低，并可同时摄取不同角度的图像，使视野范围更宽，并且可实时输出的效果。
文档编号H04N5/225GK101127829SQ20061006214
公开日2008年2月20日 申请日期2006年8月15日 优先权日2006年8月15日
发明者洪 沈 申请人:洪 沈