具有双镜头的影像撷取系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一具有双镜头的影像撷取系统，所述系统包含第一镜头、第二镜头、致动模块、控制单元及影像处理单元。所述致动模块用于旋转所述第一镜头及所述第二镜头。所述控制单元控制所述致动模块转动所述第一镜头及所述第二镜头，使一第一可视范围与一第二可视范围部分重叠而具有一重叠范围，并根据所述重叠范围的大小区分为一第一模式及一第二模式。在处于所述第一模式时，所述影像处理单元将所述第一镜头的第一影像及所述第二镜头的第二影像拼接成一超广角影像；在处于所述第二模式时，所述影像处理单元将所述第一影像及所述第二影像处理成一立体影像。
【专利说明】具有双镜头的影像撷取系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及影像撷取系统领域，尤其涉及一种具有双镜头的影像撷取系统。
【背景技术】
[0002]随着科技发展，各种电子产品通过自动化工艺被大量制造，现有技术对于产品的外观检测，主要是通过人工目视检查的方式。然而，人工目测可靠度不一，其检测的质量会随着检测员的素质，身心理状态有着变动。因此，近年来发展出了机器视觉(MachineVis1n)，用以取代不稳定的人工检查。
[0003]机器视觉主要是针对自动化生产线，产品质量的瑕疵检测、外观尺寸量测、工件计数、识别确认等多项视觉检测功能与需求而发展出来的产品，使用者可以通过影像处理控制器进行高速精准的多样化的机器视觉检测功能，来解决在生产线上因为操作人员疲劳或疏忽造成误判，或是由人眼也无法辨识出产品的缺陷，进一步地提升产品质量、增加设备产能以及减少人力成本。
[0004]近几年来，机器视觉也逐渐应用在汽车安全警示系统上，例如车辆偏离车道警示，前方障碍物辨识、或前车距离过近判断等功能。然而，采用影像撷取的机器视觉对于道路上的标识容易误判为障碍物，因此需要有深度信息的距离计算功能，以防止误判产生。也因如此，现行的汽车安全警示系统的侦测范围大多为近距离侦测。另一方面，上述的机器视觉也可作为行车记录器使用，只是行车记录器所侧重的为超广角的影像撷取，并不需要有距离侦测的功能，因此两者在镜头的选用上不同，无法达到兼顾，因此仍有使用上的缺憾。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种具有双镜头的影像撷取系统，其具有超广角与立体视觉两种拍摄模式，完整地解决了汽车安全警示系统上所选镜头无法兼顾的缺点。
[0006]本发明的另一目的在于提供一种具有双镜头的影像撷取系统，其可先通过超广角拍摄模式捕捉到一物体的方位，接着在切换到立体视觉拍摄模式计算出所述物体的距离，以提供完整的监控功能。
[0007]为实现上述目的，本发明提供一种具有双镜头的影像撷取系统包含一第一镜头、一第二镜头、一致动模块、一控制单元及一影像处理单元。所述第一镜头用于撷取一第一影像，其具有一第一可视范围。所述第二镜头相距所述第一镜头一预定距离设置，用于撷取一第二影像，其具有一第二可视范围。所述致动模块耦合至所述第一镜头及所述第二镜头，用于旋转所述第一镜头及所述第二镜头。所述控制单元与所述致动模块电性连接，用于控制所述致动模块转动所述第一镜头及所述第二镜头，使得所述第一可视范围与所述第二可视范围部分重叠而具有一重叠范围，并根据所述重叠范围的大小区分为一第一模式及一第二模式。所述影像处理单元接收所述第一影像及所述第二影像并与所述控制单元电性连接，在处于所述第一模式时，所述影像处理单元将所述第一影像及所述第二影像拼接成一超广角影像；在处于所述第二模式时，所述影像处理单元将所述第一影像及所述第二影像处理成一立体影像。
[0008]在一优选实施例中，处于所述第一模式时的重叠范围小于处于所述第二模式时的重叠范围。近一步，处于所述第一模式时的重叠范围最小。
[0009]在一优选实施例中，所述第一镜头及所述第二镜头设置于一平台上，所述平台为水平平台。在此实施例中，所述致动模块包含一第一马达及一第二马达，其分别耦合于所述第一镜头及所述第二镜头，用于分别旋转所述第一镜头及所述第二镜头。优选地，所述第一马达及所述第二马达分别为一步进马达。此外，所述致动模块还包含一陀螺仪和/或一加速度计，用于保持所述平台水平。
[0010]为实现上述另一目的，本发明还提供一种影像撷取系统用于量测一物体相对于所述系统的方位与距离，所述系统包含一第一镜头、一第二镜头、一致动模块、一控制单元及一影像处理单元。所述第一镜头用于撷取一第一影像，其具有一第一可视范围。所述第二镜头相距所述第一镜头一预定距离设置，用于撷取一第二影像，其具有一第二可视范围。所述致动模块耦合至所述第一镜头及所述第二镜头，用于旋转所述第一镜头及所述第二镜头，使得所述物体位于所述第一影像和/或所述第二影像中。所述控制单元与所述致动模块电性连接，用于控制所述致动模块转动所述第一镜头及所述第二镜头，使得所述第一可视范围与所述第二可视范围部分重叠而具有一重叠范围，并根据所述重叠范围的大小而区分为一第一模式及一第二模式。所述影像处理单元，接收所述第一影像及所述第二影像并与所述控制单元电性连接，在处于所述第一模式时，所述影像处理单元将所述第一影像及所述第二影像拼接成一超广角影像，并获得出所述物体相对于所述系统的方位；在处于所述第二模式时，所述影像处理单元将所述第一影像及所述第二影像处理成一立体影像，并计算出所述物体相对于所述系统的距离。
[0011]在此实施例中，处于所述第一模式时的重叠范围小于处于所述第二模式时的重叠范围。此外，所述物体位于处于所述第二模式时的重叠范围内。
[0012]本发明的优点在于，本发明采用可控制旋转的双镜头，以同时具有超广角与立体视觉两种拍摄模式，解决了汽车安全警示系统上所选镜头无法兼顾的缺点。另外，通过控制单元控制双镜头的旋转，先依照超广角模式找出所述物体的方位，再依照立体视觉模式决定所述物体的距离，以提供智能型的监控功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明第一优选实施例的具有双镜头的影像撷取系统的示意方块图；
图2为本发明第一优选实施例的具有双镜头的影像撷取系统的俯视示意图；
图3为本发明第一优选实施例的具有双镜头的影像撷取系统处于第一模式的俯视示意图；
图4为本发明第一优选实施例的具有双镜头的影像撷取系统处于第二模式的俯视示意图；
图5为本发明第二优选实施例的影像撷取系统的监控物体的示意方块图；
图6为本发明第二优选实施例的具有双镜头的影像撷取系统处于第一模式的俯视示意图；
图7为本发明第二优选实施例的具有双镜头的影像撷取系统处于第二模式的俯视示意图。
[0014]附图标号
100具有双镜头的影像撷取系统
122第一镜头
124第二镜头
140致动模块
142第一马达
144第二马达
160控制单元
180影像处理单元
190平台
200具有双镜头的影像撷取系统
300物体
D预定距离
d距离
I第一可视范围
II第二可视范围
0重叠范围
01重叠范围
02重叠范围。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明提供的具有双镜头的影像撷取系统的【具体实施方式】做详细说明。在不同的附图中，相同的附图标记表示相同或相似的组件。
[0016]本发明具有双镜头的影像撷取系统并未限制仅能用于车用安全警示系统及行车记录器上，其它如机器人的机器视觉、保全监视系统、及生产线商品检测等也在本发明的范围内。请参照图1，图1所示为本发明第一优选实施例的具有双镜头的影像撷取系统的示意方块图。本实施例的具有双镜头的影像撷取系统100包含一第一镜头122、一第二镜头124、一致动模块140、一控制单元160及一影像处理单元180。
[0017]请一并参照图1及图2,图2所示为本实施例的具有双镜头的影像撷取系统的俯视示意图。所述第一镜头122(或称左镜头)用于撷取一第一影像(图未示)，且第一镜头122具有一第一可视范围I，即第一镜头122可视角所夹范围。所述第二镜头124(或称右镜头)相距所述第一镜头122 —预定距离D设置，用于撷取一第二影像(图未示)，其具有一第二可视范围II，即第二镜头124可视角所夹范围。
[0018]在本实施例中，第一镜头122及第二镜头124为同样的镜头，即具有相同的可视角度及性能。更进一步来说，第一镜头122及第二镜头124可为电荷耦合元件(CXD，Charge-coupled Device)摄影机或互补式金属氧化物半导体(CMOS, ComplementaryMetal-Oxide Semiconductor)摄影机。在本实施例中，所述第一镜头122及第二镜头124设置于一平台190上，所述平台190为水平平台。优选地，所述平台190为一印刷线路板(PCB, Printed circuit board),上述控制单元160及影像处理单元180可设置在所述印刷线路板上。
[0019]参照图1，所述致动模块140耦合至所述第一镜头122及所述第二镜头124，用于旋转所述第一镜头122及所述第二镜头124，也就是改变第一镜头122及所述第二镜头124的拍摄角度。在本实施例中，所述致动模块140包含一第一马达142及一第二马达144，其分别耦合于所述第一镜头122及所述第二镜头124，用于分别旋转所述第一镜头122及所述第二镜头124。进一步，所述第一马达142及所述第二马达144分别为一步进马达(steppermotor)，用以精确控制第一镜头122及第二镜头124的转动角度。
[0020]请一并参照图1及图2，所述控制单元160与所述致动模块140电性连接，用于控制所述致动模块140转动所述第一镜头122及所述第二镜头124，使得所述第一可视范围I与所述第二可视范围II部分重叠而具有一重叠范围0，并根据所述重叠范围O的大小区分为一第一模式及一第二模式。以下将配合图3及图4来详细说明上述两种模式。
[0021]图3所示为本发明第一优选实施例的具有双镜头的影像撷取系统处于第一模式的俯视示意图；图4所示为本发明第一优选实施例的具有双镜头的影像撷取系统处于第二模式的俯视示意图。请参照图3及图4，在此优选实施例中，处于所述第一模式(图3)时的重叠范围01小于处于所述第二模式(图4)时的重叠范围02。请再参照图1，所述影像处理单元180接收所述第一影像及所述第二影像并与所述控制单元160电性连接。
[0022]在处于所述第一模式时，所述影像处理单元180将所述第一影像及所述第二影像拼接成一超广角影像。也就是说，所述影像处理单元180对比所述第一影像及所述第二影像重复的部分(即位于重叠范围01处的影像)，因此具有两张影像连接时的对齐依据，接着将两影像从所述重复的部分给连接起来，而成为一超广角影像。优选地，可通过控制单元160控制所述第一镜头122及所述第二镜头124向外旋转的角度，当旋转到重叠范围01与拍摄角度达到临界边缘，而得出最广的超广角影像。此时，处于所述第一模式时的重叠范围01最小。因此，所述第一镜头122及所述第二镜头124无须采用超广角镜头、甚至是鱼眼镜头，避免了影像变形的问题。
[0023]在处于所述第二模式时，所述影像处理单元180将所述第一影像及所述第二影像处理成一立体影像。具体地说，如想要通过影像处理单元180计算出物体深度信息，此物体就必须在两影像重叠范围02内，才能同时出现在第一影像及第二影像上，此时可通过算法计算出物体的深度信息。
[0024]由于当第一镜头122及第二镜头124未处于同一水平面上时，影像处理单元180处理立体影像需要将第一影像及第二影像进行水平及垂直的校正，有加深计算负荷的问题。因此，本实施例的影像撷取系统100的致动模块160还包含一陀螺仪和/或一加速度计，其用于保持所述平台190水平，以提高影像处理单元180处理立体影像的效率。也就是说，所述致动模块160还可包含一个三轴马达(图未示)，以保持所述平台190的水平。除了陀螺仪与加速度计之外，所述致动模块160还可包含一磁力计，用以加强方位的感知。
[0025]以下将介绍本发明第二实施例的影像撷取系统。请参照图5，图5所示为本发明第二优选实施例的影像撷取系统的监控物体的示意方块图。本发明第二实施例的影像撷取系统200可用于量测一物体300相对于所述系统的方位与距离。同样地，所述影像撷取系统200包含一第一镜头122、一第二镜头124、一致动模块140、一控制单元160及一影像处理单元180，其中与第一实施例相同的组件请参考前述说明，在此不再赘述。
[0026]请参照图6及图7，图6所示为第二实施例的具有双镜头的影像撷取系统处于第一模式的俯视示意图；图7所示为第二实施例的具有双镜头的影像撷取系统处于第二模式的俯视示意图。所述第一镜头122用于撷取一第一影像，其具有一第一可视范围I。所述第二镜头124相距所述第一镜头122—预定距离D设置，用于撷取一第二影像，其具有一第二可视范围II。
[0027]参照5至图7，所述致动模块140耦合至所述第一镜头122及所述第二镜头124，用于旋转所述第一镜头122及所述第二镜头124，使得所述物体300位于所述第一影像和或所述第二影像中。
[0028]所述控制单元160与所述致动模块140电性连接，用于控制所述致动模块140转动所述第一镜头122及所述第二镜头124，使得所述第一可视范围I与所述第二可视范围II部分重叠而具有一重叠范围0，并根据所述重叠范围O的大小区分为一第一模式及一第二模式。
[0029]所述影像处理单元180接收所述第一影像及所述第二影像并与所述控制单元160电性连接。在处于所述第一模式时，所述影像处理单元180将所述第一影像及所述第二影像拼接成一超广角影像，并获得出所述物体300相对于所述系统的方位，即方位角A。在处于所述第二模式时，所述影像处理单元180将所述第一影像及所述第二影像处理成一立体影像，并计算出所述物体相对于所述系统200的距离d。如上所述，处于所述第一模式时的重叠范围01小于处于所述第二模式时的重叠范围02。
[0030]本发明第二优选实施例的影像撷取系统200监控物体300的流程如下:所述影像撷取系统200先处于图6所示的超广角模式，即搜寻模式，也就是通过所述致动模块140旋转所述第一镜头122及所述第二镜头124，或是旋转整个平台190，当在所述第一影像和/或所述第二影像中找到所述物体300时，则将所述第一镜头122及所述第二镜头124向内旋转而成为图7所示的立体视觉模式，此时所述物体300位于处于所述第二模式时的重叠范围02内，即可通过算法计算出物体300的距离d。
[0031]综上所述，本发明采用可控制旋转的双镜头122、124，以同时具有超广角与立体视觉两种拍摄模式，解决了汽车安全警示系统上所选镜头无法兼顾的缺点。另外，通过控制单元160控制双镜头122、124的旋转，先依照超广角模式找出所述物体300的方位，再依照立体视觉模式确定所述物体300的距离d，以提供智能型的监控功能。
[0032]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种具有双镜头的影像撷取系统，其特征在于，包含: 一第一镜头，用于撷取一第一影像，其具有一第一可视范围； 一第二镜头，相距所述第一镜头一预定距离设置，用于撷取一第二影像，其具有一第二可视范围； 一致动模块，耦合至所述第一镜头及所述第二镜头，用于旋转所述第一镜头及所述第~■镜头; 一控制单元，与所述致动模块电性连接，用于控制所述致动模块转动所述第一镜头及所述第二镜头，使得所述第一可视范围与所述第二可视范围部分重叠而具有一重叠范围，并根据所述重叠范围的大小区分为一第一模式及一第二模式；以及 一影像处理单元，接收所述第一影像及所述第二影像并与所述控制单元电性连接，在处于所述第一模式时，所述影像处理单元将所述第一影像及所述第二影像拼接成一超广角影像；在处于所述第二模式时，所述影像处理单元将所述第一影像及所述第二影像处理成一立体影像。
2.根据权利要求1所述的具有双镜头的影像撷取系统，其特征在于，处于所述第一模式时的重叠范围小于处于所述第二模式时的重叠范围。
3.根据权利要求2所述的具有双镜头的影像撷取系统，其特征在于，处于所述第一模式时的重叠范围最小。
4.根据权利要求1所述的具有双镜头的影像撷取系统，其特征在于，所述第一镜头及所述第二镜头设置于一平台上，所述平台为水平平台。
5.根据权利要求4所述的具有双镜头的影像撷取系统，其特征在于，所述致动模块包含一第一马达及一第二马达，其分别耦合于所述第一镜头及所述第二镜头，用于分别旋转所述第一镜头及所述第二镜头。
6.根据权利要求5所述的具有双镜头的影像撷取系统，其特征在于，所述第一马达及所述第二马达分别为一步进马达。
7.根据权利要求5所述的具有双镜头的影像撷取系统，其特征在于，所述致动模块还包含一陀螺仪和/或一加速度计，用于保持所述平台水平。
8.一种具有双镜头的影像撷取系统，用于量测一物体相对于所述系统的方位与距离，其特征在于，所述系统包含: 一第一镜头，用于撷取一第一影像，其具有一第一可视范围； 一第二镜头，相距所述第一镜头一预定距离设置，用于撷取一第二影像，其具有一第二可视范围； 一致动模块，耦合至所述第一镜头及所述第二镜头，用于旋转所述第一镜头及所述第二镜头，使得所述物体位于所述第一影像和/或所述第二影像中； 一控制单元，与所述致动模块电性连接，用于控制所述致动模块转动所述第一镜头及所述第二镜头，使得所述第一可视范围与所述第二可视范围部分重叠而具有一重叠范围，并根据所述重叠范围的大小区分为一第一模式及一第二模式；以及 一影像处理单元，接收所述第一影像及所述第二影像并与所述控制单元电性连接，在处于所述第一模式时，所述影像处理单元将所述第一影像及所述第二影像拼接成一超广角影像，并获得所述物体相对于所述系统的方位；在处于所述第二模式时，所述影像处理单元将所述第一影像及所述第二影像处理成一立体影像，并计算出所述物体相对于所述系统的距离。
9.根据权利要求8所述的具有双镜头的影像撷取系统，其特征在于，处于所述第一模式时的重叠范围小于处于所述第二模式时的重叠范围。
10.根据权利要求9所述的具有双镜头的影像撷取系统，其特征在于，所述物体位于处于所述第二模式时的重叠范围内。
【文档编号】H04N13/00GK104469282SQ201310688508
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】陈庆瀚, 李子宏 申请人:中央大学