CN101778219A - 多个摄像头远距离同步工作装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多个摄像头远距离同步工作装置和方法，装置上包括主控模块、独立时钟模块、多路反向放大模块和摄像头，所述主控模块依次通过独立时钟模块、多路反向放大模块与摄像头相连接。本发明能确保多个摄像头远距离同步工作，且抗干扰能力强，可靠性高，电路设计简洁。
Description
技术领域
本发明涉及图像定位技术，特别涉及多个摄像头远距离同步工作的装置和方法。
背景技术
现有图像定位技术，特别是触摸屏图像定位技术中，为了实现多点触摸，有采用多个摄像头结合进行拍摄定位的方式，具体是在触摸屏后方放置多个摄像头来捕捉触摸点，再根据拍摄图像进行定位分析，确定触摸点的触摸坐标。这种定位方式要求各个摄像头必须能实现远距离严格同步，若不能远距离严格同步，如图1所示，触摸屏上有一个运动的触摸点A，摄像头1在t1时刻拍摄到触摸点在坐标位置(x1，y1)，摄像头2在t2时刻拍摄到触摸点A在坐标位置(x2，y2)，此时触摸点A已发生位移，当将各摄像头的拍摄图像进行综合分析，以判断触摸点坐标时，就会出现误判，认为在触摸屏上同时存在两个触摸点，分别在坐标位置(x1，y1)和(x2，y2)，由此严重影响了定位的精确性。
同时，由于各个摄像头是放置在触摸屏的不同方位，以使拍摄区域能覆盖整个触摸屏，即各摄像头间、以及各摄像头与控制各摄像头同步工作的主控芯片间，都是相隔较远距离。所以，控制各摄像头同步工作的主控芯片对各摄像头必须能实现远距离控制。现有的多个摄像头同步技术中，基本上都是采用主控芯片与摄像头固定在同一个PCB板上，这样就限制了摄像头的摆放位置，不利于多个摄像头在实现大屏幕触摸上的应用。有的尽管也采用了DVI接口实现主控芯片远距离控制摄像头，但是信号衰减严重、抗干扰能力不强以致可靠性不高，而且电路设计复杂，需要采用DVI接口的18+1或24+1等针脚数目，每个摄像头远距离控制所需的连接线繁多。
因此，提出一种电路设计简洁，同时能实现多个摄像头远距离同步工作的技术方案是十分必要的。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术所存在的缺点和不足，提供一种多个摄像头远距离同步工作装置，本装置能确保多个摄像头远距离同步工作。
本发明的另一目的在于提供一种多个摄像头远距离同步工作方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：多个摄像头远距离同步工作装置，包括主控模块、独立时钟模块、多路反向放大模块和摄像头，所述主控模块依次通过独立时钟模块、多路反向放大模块与摄像头相连接。
本发明装置还可以包括时钟差分电路，所述多路反向放大模块与摄像头相连接，具体是通过时钟差分电路与摄像头相连接。
本发明装置还可以包括多通道复用器和放大模块，所述主控模块还依次通过多通道复用器、放大模块与摄像头相连接，所述主控模块通过多通道复用器或者直接与独立时钟模块相连接。
本发明装置还可以包括数据差分电路，所述主控模块还通过数据差分电路与摄像头相连接。
为了更好地实现主控芯片远距离控制各个摄像头进行同步工作，并使得摄像头能够不局限于与主控模块放置在同一PCB板，而能放置在离主控模块较远距离，本发明多个摄像头远距离同步工作装置设置有网口，所述时钟差分电路包括时钟差分电路发送端和时钟差分电路接收端；所述数据差分电路包括数据差分电路发送端和数据差分电路接收端；所述多路反向放大模块与时钟差分电路发送端相接后，通过网口依次与时钟差分电路接收端、摄像头相连接；所述主控模块与数据差分电路接收端相接后，通过网口依次与数据差分电路发送端、摄像头相连接；所述放大模块也是通过网口与摄像头相连接。
为了减少装置远距离控制所需的连接线，以达到简化电路设计的目的，本发明采用以下优选技术方案来实现该目的：
所述时钟差分电路发送端采用单通道LVDS(差分信号)发送器，时钟差分电路接收端采用单通道LVDS(差分信号)接收器；所述数据差分电路发送端采用多通道LVDS(差分信号)发送器，数据差分电路接收端采用多通道LVDS(差分信号)接收器，所述多通道复用器采用多通道I2C复用器；所述主控模块采用I2C总线依次通过多通道I2C复用器、放大模块、网口与摄像头相连接；所述主控模块采用I2C总线通过多通道I2C复用器与独立时钟模块相连接，或者采用I2C总线直接与独立时钟模块相连接，所述I2C总线包括数据线和时钟线；同时，摄像头所需的电力供应，也是由网口将电源线和地线从主控模块连接到摄像头。通过以上优选技术方案，使得本装置中每个摄像头所需远距离控制的连接线只有8条，包括：1条电源线、1条地线、传输时钟差分电路的时钟差分信号的2条时钟差分线、传输数据差分电路的数据差分信号的2条数据差分线，以及I2C总线的1条数据线和1条时钟线。
所述主控模块可以采用DSP芯片、MCU芯片或者FPGA芯片进行设计。
所述独立时钟模块采用可编程的时钟芯片进行设计。
多个摄像头远距离同步工作方法，具体如下：
主控模块对独立时钟模块进行编程，由独立时钟模块产生独立时钟信号并输入到多路反向放大模块，由多路反向放大模块将独立时钟信号分成多路相同的时钟信号后，传输给对应的摄像头以对各个摄像头进行同步。
上述方法中，所述多路反向放大模块将独立时钟信号分成多路相同的时钟信号后，首先将各路时钟信号分别输入给时钟差分电路转换为时钟差分信号，然后各路时钟差分信号分别传输给对应的摄像头，以实现各个摄像头的同步。
本发明多个摄像头远距离同步工作方法，还包括如下操作：主控模块与多通道复用器相连，输出主控信号到多通道复用器，由多通道复用器进行从地址复用，进而得到多组主控信号，每组主控信号经过放大模块放大处理后，分别传输到对应的摄像头。
本发明多个摄像头远距离同步工作方法，还包括如下操作：
各个摄像头输出的图像数据通过数据差分电路转换为数据差分信号，然后传给主控模块。
本发明相对于现有技术，存在如下有意效果和优点：
(1)本发明通过将采用多路反向放大模块将独立时钟信号分成多个相同的时钟信号传送给摄像头，使得各个摄像头在相同的时钟上实现了远距离严格的同步工作，从而达到同步输出图像数据的效果；
(2)本发明可以采用时钟差分电路来传输时钟信号，抗干扰能力强，可靠性高，同时也有利于各摄像头放置在相隔主控模块较远距离的地方；
(3)本发明可以采用多通道复用器对主控模块输出的主控信号进行从地址复用，进而得到多组主控信号，每组主控信号经过放大模块放大处理后，分别传输到对应的摄像头，这样就解决了现有技术中，由于多个摄像头的从地址是一样且不可修改，从而导致主控模块不能识别多个从地址相同的摄像头及进行初始化的问题；
(4)本发明可以采用网口作为主控模块与各个摄像头的远距离传输媒介，进一步使得摄像头能够不局限于与主控模块放置在同一PCB板；同时，由于所述主控模块采用I2C总线依次与多通道I2C复用器、放大模块、网口与摄像头相连接，而时钟差分电路经网口传输时钟差分信号到各个摄像头采用2条时钟差分线、数据差分电路经网口传输数据差分信号各个摄像头采用2条数据差分线，以及I2C总线的1条数据线和1条时钟线，加上电源线和地线，网口只需要用到8个针脚，也就是本装置中每个摄像头所需远距离控制的连接线只需要8条，比起现有技术的连接方式中，需要采用DVI接口的18+1或24+1等针脚数目，传输连接线数目大大减少，大大简化了电路设计。
附图说明
图1是现有技术的多个摄像头结合进行拍摄定位的结构示意图；
图2是本发明实施例1中多个摄像头远距离同步工作的装置结构示意图；
图3是本发明实施例2中多个摄像头远距离同步工作的装置结构示意图连接方式示意图。
具体实施方式
总的来说，本发明多个摄像头远距离同步工作装置，结构上包括主控模块、独立时钟模块、多路反向放大模块和摄像头，所述主控模块依次通过独立时钟模块、多路反向放大模块与摄像头相连接。
本发明装置还可以包括时钟差分电路，所述多路反向放大模块与摄像头相连接，具体是通过时钟差分电路与摄像头相连接。
本发明装置还可以包括多通道复用器和放大模块，所述主控模块还依次通过多通道复用器、放大模块与摄像头相连接，所述主控模块通过多通道复用器或者直接与独立时钟模块相连接。
本发明装置还可以包括数据差分电路，所述主控模块还通过数据差分电路与摄像头相连接。
上述多个摄像头远距离同步工作装置的实现方法，具体如下：
主控模块对独立时钟模块进行编程，由独立时钟模块产生独立时钟信号并输入到多路反向放大模块，由多路反向放大模块将独立时钟信号分成多路相同的时钟信号后，传输给对应的摄像头以对各个摄像头进行同步。
上述方法中，所述多路反向放大模块将独立时钟信号分成多路相同的时钟信号后，首先将各路时钟信号分别输入给时钟差分电路转换为时钟差分信号，然后各路时钟差分信号分别传输给对应的摄像头，以实现各个摄像头的同步。
本发明多个摄像头远距离同步工作方法，还包括如下操作：主控模块与多通道复用器相连，输出主控信号到多通道复用器，由多通道复用器进行从地址复用，进而得到多组主控信号，每组主控信号经过放大模块放大处理后，分别传输到对应的摄像头。
本发明多个摄像头远距离同步工作方法，还包括如下操作：
各个摄像头输出的图像数据通过数据差分电路转换为数据差分信号，然后传给主控模块。
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例中，以实现3个摄像头远距离同步工作为例。
多个摄像头远距离同步工作装置，包括主控模块、独立时钟模块、多路反向放大模块、3个时钟差分电路、多通道I2C复用器、3个放大模块、3个网口、3个摄像头、3个数据差分电路。其中，3个放大模块包括放大模块1、放大模块2和放大模块3，3个网口包括网口1、网口2和网口3，3个摄像头包括摄像头1、摄像头2和摄像头3。所述主控模块采用DSP芯片进行设计。
所述独立时钟模块采用可编程的时钟芯片进行设计。
每个时钟差分电路均包括单通道LVDS发送器和单通道LVDS接收器。具体是单通道LVDS发送器1和单通道LVDS接收器1、单通道LVDS发送器2和单通道LVDS接收器2，以及单通道LVDS发送器3和单通道LVDS接收器3。
每个3个数据差分电路均包括多通道LVDS发送器和多通道LVDS接收器。具体是多通道LVDS发送器1和多通道LVDS接收器1、多通道LVDS发送器2和多通道LVDS接收器2，以及多通道LVDS发送器3和多通道LVDS接收器3。
所述时钟差分电路发送端采用单通道LVDS发送器，时钟差分电路接收端采用单通道LVDS接收器；所述数据差分电路发送端采用多通道LVDS发送器，数据差分电路接收端采用多通道LVDS接收器，所述多通道复用器采用多通道I2C复用器。
如图2所示，所述主控模块采用I2C总线依次与多通道I2C复用器、放大模块、网口与摄像头相连接；所述主控模块采用I2C总线直接与独立时钟模块相连接，所述I2C总线包括数据线和时钟线；所述单通道LVDS发送器采用2条时钟差分线依次与网口和单通道LVDS接收器相连接；所述多通道LVDS发送器采用2条数据差分线依次与网口和多通道LVDS接收器相连接；同时，摄像头所需的电力供应，也是由网口将电源线和地线从主控模块连接到摄像头，电源线和地线在图2中未标出。
具体设计上，主控模块的I2C总线的数据线和时钟线分别与多通道I2C复用器的数据线接入端SDA和时钟线接入端SCL对应相连，依次选通多通道I2C复用器的3路开关，即选通三组数据线和时钟线通道，本实施例中，具体选通SD1、SC1、SD2、SC2、SD3和SC3通道，将I2C主控信号分成三组，每组I2C主控信号经过放大模块后，通过网口别传输到对应的摄像头，这样就解决了现有技术中，由于多个摄像头的从地址是一样且不可修改，从而导致主控模块不能识别多个从地址相同的摄像头及进行初始化的问题。
主控模块的I2C总线的数据线和时钟线分别直接与独立时钟模块的I2C数据线接入端SDA和时钟线接入端SCL对应连接，通过I2C总线控制独立时钟模块，对独立时钟模块进行编程，独立时钟模块产生独立时钟信号，独立时钟信号经独立时钟模块的时钟输出端端输出到多路反向放大模块，独立时钟信号经过多路反向放大模块后，分成了3路相同的时钟信号，每路时钟信号分别输入给单通道LVDS发送器，转换成时钟差分信号，时钟差分信号经过网口传输到单通道LVDS接收器，输出时钟给各摄像头，从而实现摄了像头的同步工作，达到同步输出图像数据。各个摄像头输出的图像数据通过数据差分电路转换为数据差分信号，然后传给主控模块进行数据分析处理。
通过以上设计，使得本装置中每个摄像头所需远距离控制的连接线只有8条，直接通过网线进行远距离传输。连接线包括：1条电源线、1条地线、传输时钟差分电路的时钟差分信号的2条时钟差分线、传输数据差分电路的数据差分信号的2条数据差分线，以及I2C总线的1条数据线和1条时钟线。比起现有技术的连接方式中，需要采用DVI接口的18+1或24+1等针脚数目，传输连接线数目大大减少，大大简化了电路设计。
实施例2
本实施例中，以实现3个摄像头远距离同步工作为例。
多个摄像头远距离同步工作装置，包括主控模块、独立时钟模块、多路反向放大模块、3个时钟差分电路、多通道I2C复用器、3个放大模块、3个网口、3个摄像头、3个数据差分电路。其中，3个放大模块包括放大模块1、放大模块2和放大模块3，3个网口包括网口1、网口2和网口3，3个摄像头包括摄像头1、摄像头2和摄像头3。所述主控模块采用DSP芯片进行设计。
所述独立时钟模块采用可编程的时钟芯片进行设计。
每个时钟差分电路均包括单通道LVDS发送器和单通道LVDS接收器。具体是单通道LVDS发送器1和单通道LVDS接收器1、单通道LVDS发送器2和单通道LVDS接收器2，以及单通道LVDS发送器3和单通道LVDS接收器3。
每个3个数据差分电路均包括多通道LVDS发送器和多通道LVDS接收器。具体是多通道LVDS发送器1和多通道LVDS接收器1、多通道LVDS发送器2和多通道LVDS接收器2，以及多通道LVDS发送器3和多通道LVDS接收器3。
所述时钟差分电路发送端采用单通道LVDS发送器，时钟差分电路接收端采用单通道LVDS接收器；所述数据差分电路发送端采用多通道LVDS发送器，数据差分电路接收端采用多通道LVDS接收器，所述多通道复用器采用多通道I2C复用器。
如图3所示，所述主控模块采用I2C总线依次与多通道I2C复用器、放大模块、网口与摄像头相连接；所述主控模块采用I2C总线通过多通道I2C复用器与独立时钟模块相连接，所述I2C总线包括数据线和时钟线；所述单通道LVDS发送器采用2条时钟差分线依次与网口和单通道LVDS接收器相连接；所述多通道LVDS发送器采用2条数据差分线依次与网口和多通道LVDS接收器相连接；同时，摄像头所需的电力供应，也是由网口将电源线和地线从主控模块连接到摄像头，电源线和地线在图3中未标出。
具体设计上，主控模块的I2C总线的数据线和时钟线分别与多通道I2C复用器的数据线接入端SDA和时钟线接入端SCL对应相连，通过选通其中一组数据线SD4通道和时钟线SC4通道，控制独立时钟模块，对独立时钟模块进行编程，独立时钟模块产生独立时钟信号，独立时钟信号经过多路反向放大模块后，分成了3路相同的时钟信号，每路时钟信号分别输入给单通道LVDS发送器，转换成时钟差分信号，时钟差分信号经过网口传输到单通道LVDS接收器，输出时钟给各摄像头，从而实现摄了像头的同步工作，达到同步输出图像数据。各个摄像头输出的图像数据通过数据差分电路转换为数据差分信号，然后传给主控模块进行数据分析处理。
主控模块的I2C总线的数据线和时钟线分别与多通道I2C复用器的数据线接入端SDA和时钟线接入端SCL对应相连，依次选通多通道I2C复用器的3路开关，即选通三组数据线和时钟线通道，本实施例中，具体选通SD1、SC1、SD2、SC2、SD3和SC3通道，将I2C主控信号分成三组，每组I2C主控信号经过放大模块后，分通过网口别传输到对应的摄像头，这样就解决了现有技术中，由于多个摄像头的从地址是一样且不可修改，从而导致主控模块不能识别多个从地址相同的摄像头及进行初始化的问题。
如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。
Claims (10)
1.多个摄像头远距离同步工作装置，其特征在于：包括主控模块、独立时钟模块、多路反向放大模块和摄像头，所述主控模块依次通过独立时钟模块、多路反向放大模块与摄像头相连接。
2.根据权利要求1所述的多个摄像头远距离同步工作装置，其特征在于：本发明装置还包括时钟差分电路，所述多路反向放大模块与摄像头相连接，具体是通过时钟差分电路与摄像头相连接。
3.根据权利要求1或2所述的多个摄像头远距离同步工作装置，其特征在于：本发明装置还包括多通道复用器和放大模块，所述主控模块还依次通过多通道复用器、放大模块与摄像头相连接，所述主控模块通过多通道复用器或者直接与独立时钟模块相连接。
4.根据权利要求3所述的多个摄像头远距离同步工作装置，其特征在于：本发明装置还包括数据差分电路，所述主控模块还通过数据差分电路与摄像头相连接。
5.根据权利要求1、2或4所述的多个摄像头远距离同步工作装置，其特征在于：本发明多个摄像头远距离同步工作装置设置有网口，所述时钟差分电路包括时钟差分电路发送端和时钟差分电路接收端；所述数据差分电路包括数据差分电路发送端和数据差分电路接收端；所述多路反向放大模块与时钟差分电路发送端相接后，通过网口依次与时钟差分电路接收端、摄像头相连接；所述主控模块与数据差分电路接收端相接后，通过网口依次与数据差分电路发送端、摄像头相连接；所述放大模块也是通过网口与摄像头相连接。
6.根据权利要求5所述的多个摄像头远距离同步工作装置，其特征在于：所述时钟差分电路发送端采用单通道LVDS发送器，时钟差分电路接收端采用单通道LVDS接收器；所述数据差分电路发送端采用多通道LVDS发送器，数据差分电路接收端采用多通道LVDS接收器，所述多通道复用器采用多通道I2C复用器；所述主控模块采用I2C总线依次通过多通道I2C复用器、放大模块、网口与摄像头相连接；所述主控模块采用I2C总线通过多通道I2C复用器与独立时钟模块相连接，或者采用I2C总线直接与独立时钟模块相连接，所述I2C总线包括数据线和时钟线；同时，摄像头所需的电力供应，也是由网口将电源线和地线从主控模块连接到摄像头。
7.多个摄像头远距离同步工作方法，其特征在于，具体如下：主控模块对独立时钟模块进行编程，由独立时钟模块产生独立时钟信号并输入到多路反向放大模块，由多路反向放大模块将独立时钟信号分成多路相同的时钟信号后，传输给对应的摄像头以对各个摄像头进行同步。
8.根据权利要求7所述的多个摄像头远距离同步工作方法，其特征在于：所述多路反向放大模块将独立时钟信号分成多路相同的时钟信号后，首先将各路时钟信号分别输入给时钟差分电路转换为时钟差分信号，然后各路时钟差分信号分别传输给对应的摄像头。
9.根据权利要求7或8所述的多个摄像头远距离同步工作方法，其特征在于：主控模块与多通道复用器相连，输出主控信号到多通道复用器，由多通道复用器进行从地址复用，进而得到多组主控信号，每组主控信号经过放大模块放大处理后，分别传输到对应的摄像头。
10.根据权利要求9所述的多个摄像头远距离同步工作方法，其特征在于：各个摄像头输出的图像数据通过数据差分电路转换为数据差分信号，然后传给主控模块。
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