雙目相機的像素級同步圖像獲取裝置及其方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及視頻監(jiān)控領域，特別涉及雙目相機的像素級同步圖像獲取技術。
【背景技術】
[0002]雙目立體視覺是指由不同位置的兩臺或者一臺圖像傳感器經過移動或旋轉拍攝同一幅場景，并通過計算空間點在兩幅圖像中的視差，獲得該點的三維坐標值。
[0003]雙目相機是指通過兩個圖像傳感器模仿人的雙眼，同時進行攝像工作的裝置。其拍攝的視頻內容包含兩個角度的視頻，在顯示時通過3D呈像設備分別送到觀看者的兩個眼睛中，觀看者即可產生親臨現場的立體視覺。
[0004]本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現，目前的雙目相機，其兩個圖像傳感器的曝光時間差較大，約在0.5行左右，獲取的同步圖像數據同步精度不高，不宜用于圖像深度數據的獲取和智能分析。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種雙目相機的像素級同步圖像獲取裝置及其方法，可獲得的像素級同步的圖像數據，并從該像素級同步圖像數據中獲取深度數據，對物體進行準確的智能分析。
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明的實施方式公開了一種雙目相機的像素級同步圖像獲取裝置，包括:
[0007]時序控制單元，以可編程邏輯器件實現，用于根據輸入的基準時鐘信號生成行場同步信號；
[0008]第一和第二圖像傳感器，工作于從動模式，用于在行場同步信號的驅動下產生同步并行數據；
[0009]圖像處理單元，用于將同步并行數據進行圖像處理后獲得同步圖像數據；
[0010]其中，第一和第二圖像傳感器均工作于基準時鐘信號且具有相同的工作參數。
[0011]本發(fā)明的實施方式還公開了一種雙目相機的像素級同步圖像獲取方法，該雙目相機包括以可編程邏輯器件實現的時序控制單元、第一圖像傳感器和第二圖像傳感器，時序控制單元、第一和第二圖像傳感器均工作于基準時鐘信號，該方法包括以下步驟:
[0012]使時序控制單元根據基準時鐘信號生成行場同步信號；
[0013]使工作于從動模式下的第一和第二圖像傳感器在行場同步信號的驅動下產生同步并行數據；
[0014]將同步并行數據進行圖像處理后獲得同步圖像數據；
[0015]其中，第一和第二圖像傳感器具有相同的工作參數。
[0016]本發(fā)明實施方式與現有技術相比，主要區(qū)別及其效果在于:
[0017]生成行場同步信號的時序控制單元與兩個圖像傳感器均工作于相同的基準時鐘信號下，且兩個圖像傳感器具有相同的工作參數，從而保證了圖像傳感器的曝光時刻和輸出圖像能夠做到像素級的同步，同時，對產生的同步并行數據進行同步采樣和傳輸，可以保證兩個圖像傳感器產生的同步并行數據始終保持同步，進而使最后經處理獲得的圖像數據是像素級同步的。此外，從該像素級同步圖像數據中可以獲取深度數據對物體進行準確的智能分析。
[0018]進一步地，采用兩個采樣時鐘可以在保證采樣正確的同時確保兩個通道數據的完全同步。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明第一實施方式中一種雙目相機的像素級同步圖像獲取裝置的結構示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明第二實施方式中一種雙目相機的像素級同步圖像獲取裝置的結構示意圖。
[0021]圖3是本發(fā)明第二實施方式中一種圖像傳感器的結構示意圖；
[0022]圖4是本發(fā)明第二實施方式中圖像傳感器的一種硬件連接方式；
[0023]圖5是本發(fā)明第二實施方式中一種雙目相機的像素級同步圖像獲取裝置的時序控制單元的工作示意圖；
[0024]圖6是本發(fā)明第二實施方式中一種雙目相機的像素級同步圖像獲取裝置的圖像傳感器在物理結構上的像素分布示意圖；
[0025]圖7是本發(fā)明第二實施方式中一種雙目相機的像素級同步圖像獲取裝置的主控和運算單元的結構示意圖；
[0026]圖8是本發(fā)明第二實施方式中一種雙目相機的像素級同步圖像獲取裝置的工作示意圖；
[0027]圖9是本發(fā)明第二實施方式中一種同步采樣同步并行數據的方式；
[0028]圖10是本發(fā)明第二實施方式中一種同步采樣同步并行數據的方式；
[0029]圖11是本發(fā)明第二實施方式中一種雙目相機的像素級同步圖像獲取裝置的工作示意圖；
[0030]圖12是本發(fā)明第三實施方式中一種雙目相機的像素級同步圖像獲取方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0031]在以下的敘述中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術細節(jié)。但是，本領域的普通技術人員可以理解，即使沒有這些技術細節(jié)和基于以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現本申請各權利要求所要求保護的技術方案。
[0032]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步地詳細描述。
[0033]本發(fā)明第一實施方式涉及一種雙目相機的像素級同步圖像獲取裝置。圖1是該雙目相機的像素級同步圖像獲取裝置的結構示意圖。
[0034]具體地說,如圖1所示,該雙目相機的像素級同步圖像獲取裝置包括:
[0035]時序控制單元，以可編程邏輯器件實現，用于根據輸入的基準時鐘信號生成行場同步信號。
[0036]第一和第二圖像傳感器，工作于從動模式，用于在行場同步信號的驅動下產生同步并行數據。其中，該第一和第二圖像傳感器均工作于基準時鐘信號且具有相同的工作參數。
[0037]圖像處理單元，用于將同步并行數據進行圖像處理后獲得同步圖像數據。
[0038]本發(fā)明中所說像素級同步是指兩個圖像傳感器拍攝的同步并行數據間的時間差在一個像素時鐘周期內(像素時鐘周期為基準時鐘周期的整數倍)。
[0039]本發(fā)明在實際應用的過程中，時序控制單元可以是單獨的可編程邏輯器件，如FPGA (Field-Programmable Gate Array,現場可編程門陣列)、PLD (可編程邏輯器件)、CPLD(復雜可編程邏輯器件)等，也可以是和本裝置的其他單元集成在一起的控制芯片。
[0040]此外，該雙目相機的像素級同步圖像獲取裝置還包括以下單元:
[0041 ] 參數設置單元，用于設置第一和第二圖像傳感器具有相同的工作參數。
[0042]解析裁剪單元，用于解析和裁剪同步并行數據，其中，剪裁是指去除圖像數據的非有效數據部分。
[0043]智能處理單元，用于從圖像處理單元處理后的同步圖像數據中獲取深度信息，并基于該深度信息進行圖像的智能分析。其中，智能分析包括距離定位、目標高度獲取等。
[0044]同步采樣單元，用于同步采樣第一和第二圖像傳感器產生的同步并行數據。該同步采樣單元的同步采樣通過以下方式實現:
[0045]采用與同步并行數據同時被第一和第二圖像傳感器輸出的兩個源同步時鐘，對分別對應的兩個數據通道的同步并行數據進行同步采樣。
[0046]在本發(fā)明的各實施方式中，這兩個采樣時鐘是各自傳感器輸出的并行數據的源同步時鐘(此處的源同步時鐘是和并行數據一起輸出的時鐘，兩個通道的數據的源同步時鐘頻率一致，但是相位關系不一致)，跟各自并行數據具有最好的相位關系，以保證采樣的正確。因此，采用兩個采樣時鐘，可以在保證采樣正確的同時保證兩個通道數據的完全同步。
[0047]此外，可以理解，在本發(fā)明的其他實施方式中，也可以將兩個通道的數據組合起來，在圖像處理單元接收到后再進行分離。
[0048]在本實施方式中，圖像處理是指圖像信號處理(ISP)。圖像傳感器的工作參數包括曝光率、增益以及像素輸出頻率等。圖像傳感器為CMOS (互補金屬氧化物半導體)傳感器，時序控制單元為現場可編程門陣列。
[0049]在本發(fā)明中，生成行場同步信號的時序控制單元與兩個圖像傳感器的均工作于相同的基準時鐘信號下，且兩個圖像傳感器具有相同的工作參數，保證了圖像傳感器的曝光時刻和輸出圖像能夠做到像素級的同步，同時，對產生的同步并行數據進行同步采樣和傳輸，可以保證兩個圖像傳感器產生的同步并行數據始終保持同步，進而使最后經處理獲得的圖像數據是像素級同步的。此外，從該像素級同步圖像數據中可以獲取深度數據對物體進行準確的智能分析。
[0050]需要說明的是，本發(fā)明各設備實施方式中提到的各單元都是邏輯單元，在物理上，一個邏輯單元可以是一個物理單元，也可以是一個物理單元的一部分，還可以以多個物理單元的組合實現，這些邏輯單元本身的物理實現方式并不是最重要的，這些邏輯單元所實現的功能的組合才是解決本發(fā)明所提出的技術問題的關鍵。此外，為了突出本發(fā)明的創(chuàng)新部分，本發(fā)明上述各設備實施方式并沒有將與解決本發(fā)明所提出的技術問題關系不太密切的單元引入，這并不表明上述設備實施方式并不存在其它的單元。
[0051]本發(fā)明第二實施方式涉及一種雙目相機的像素級同步圖像的獲取裝置，可實現雙目圖像傳感器像素級高精度的同步。
[0052]圖2所示為一種雙目相機的像素級同步圖像獲取裝置的機構示意圖。包括有圖像傳感器子板、紅外燈板、主板和接口電路(如柔性電路板(FPC)接口)。圖像傳感器子板(包括圖像傳感