CN103369246B - 一种摄像头分辨率转换装置 - Google Patents

Abstract

一种摄像头分辨率转换装置，包括相互通信的摄像头复合模块及操作平台装置，操作平台装置的输出端通过I2C总线连接摄像头复合模块的输入端，摄像头复合模块的输出端与操作平台装置输入端之间设置一处理芯片，摄像头复合模块与处理芯片之间、处理芯片与操作平台装置之间分别通过MIPI数据总线连接，操作平台装置的输出端通过I2C总线连接处理芯片的输入端；摄像头复合模块包括两个或两个以上的摄像头模块。或者在操作平台装置内设置一图片处理单元代替处理芯片进行图片处理。通过设置摄像头复合模块，将两个或两个以上的低分辨率摄像头模块进行复合，实现高分辨率，高深度及背景抽出、变更的图像，节约了成本，有效改善低分辨率摄像头模块的拍照效果。

Description

一种摄像头分辨率转换装置

技术领域

本发明涉及一种摄像头分辨率转换装置，特别是涉及通过多个低分辨率摄像头复合成高分辨率摄像头的转换装置。

背景技术

现在随着科学技术的进步，我们身边所用的各种便携式设备，如智能手机，平板电脑，笔记本电脑，等其它个人数码助理PDA，变得越来越便利。因其、小巧、可移动性强等优点，已成为日程生活所必备的设备。而技术的进步使得，人们对这些便携式设备厚度和重量，有了更高的要求。

而视频信息又是这些设备的主流。与便携式设备显示屏的尺寸变大，分辨率变高，厚度变薄趋势相比，高分辨率摄像头模块的厚度的消减较为缓慢，成为制约设备变薄的主要部件。随着高分辨率的显示屏的发展，人们对摄像头像素（分辨率）的要求已经从当初10万像素CIF和30万像素VGA，到现在8百万像素，1千3百万像素。像素的大小尺寸由3um 到现在1.1um，像素的多少和大小直接关系到分辨率的大小。像素越多分辨率也就越高。随着像素尺寸的减小以及像素总数的增加，而像素细微尺寸相对应高分辨/低高度的光学镜头的设计难度和加工成本都有很大的增加，低高度的光学镜头越来越难以满足摄像头的成像的质量。

在另一面，计算机视觉处理的发展如OpenCV（Open Source Computer VisionLibrary），对图像的插值处理，图像分辨率的提高，图像去噪还原以及立体图像的处理等技术却都有着飞跃的进步。

发明内容

本发明的目的在于克服现有模块技术的不足，利用图像处理的成熟技术，提供一种摄像头分辨率转换装置，获得与高分辨率摄像头模块具有同等高分辨率的图像，有效解决摄像头模块的高分辨率与模块高度的问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种摄像头分辨率转换装置，包括摄像头复合模块及操作平台装置，操作平台装置的输出端通过I2C（英文Inter－Integrated Circuit的缩写）总线连接摄像头复合模块的输入端，摄像头复合模块的输出端与操作平台装置输入端之间设置一处理芯片，摄像头复合模块与处理芯片之间、处理芯片与操作平台装置之间分别通过MIPI（英文Mobile Industry Processor Interface的缩写）数据总线连接，操作平台装置的输出端通过I2C总线连接处理芯片的输入端；所述的摄像头复合模块包括两个或两个以上的摄像头模块。摄像头复合模块和处理芯片均由操作平台装置提供，即设置在操作平台装置内部。

进一步的，所述的摄像头模块之间通过并联、串联、对角或者其任意组合进行配置，且摄像头模块之间的距离预先设定。

进一步的，所述的摄像头模块为固定焦点模块、自动对焦模块或固定焦点模块与自动对焦模块的组合。

进一步的，所述的摄像头模块为CMOS或CCD摄像头模块。

进一步的，所述的操作平台装置设置有显示单元和存储单元。

本发明还包括另一技术方案，该技术方案为：一种摄像头分辨率转换装置，包括相互通信的摄像头复合模块及操作平台装置，操作平台装置的输出端通过I2C总线连接摄像头复合模块的输入端，摄像头复合模块的输出端与操作平台装置的输入端之间通过MIPI数据总线连接；所述的摄像头复合模块包括两个或两个以上的摄像头模块，所述的操作平台装置内部设置一图像处理单元。摄像头复合模块由操作平台装置提供，即设置在操作平台装置内部。

进一步的，所述的摄像头模块之间通过并联、串联、对角或者其任意组合进行配置，且摄像头模块之间的距离预先设定。

进一步的，所述的摄像头模块为固定焦点模块、自动对焦模块或固定焦点模块与自动对焦模块的组合。

进一步的，所述的摄像头模块为CMOS或CCD摄像头模块。

进一步的，所述的操作平台装置设置有显示单元和存储单元。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过设置摄像头复合模块，将两个或两个以上的低分辨率摄像头模块所拍摄的图像进行复合，获取拍摄物的纵深远近情报的深度信息图，提高低分辨率摄像头模块的分辨率，从而实现高分辨率，高深度及背景抽出、变更的图像，节约了成本，有效改善低分辨率摄像头模块的拍照效果。解决了高分辨率与模块厚度之间的不能两立的问题，可满足便携式设备发展的需求。

附图说明

图1为本发明的实施例1原理结构示意图；

图2为本发明的实施例2原理结构示意图；

图3为本发明的摄像头复合模块组成方式示意图；

图4为本发明的控制处理工作流程图；

图5为本发明的摄像头复合模块对焦点控制和物体距离检测及背景抽出原理示意图。

具体实施方式

本发明的主旨在于克服现有技术的不足，提供一种摄像头分辨率转换装置，采用多个高度低，且分辨率低（低像素）的摄像头复合模块，通过立体插值法来达到高分辨率（高像素）的图像。现有的携式设备，如智能手机，平板电脑，笔记本电脑等随着显示屏的尺寸变大，对视频信息的分辨率的要求也越来越大，同时对设备的厚度变薄的要求趋势也越来越高，但高分辨率的（高像素）摄像头模块的厚度的消减却较为缓慢，成为制约设备变薄的主要因素。本发明有效的利用了摄像头的特性，以2个以上，低厚度的低分辨率摄像头，通过立体深度图与原图像进行线形的插值方法，来获得与高厚度高分辨率摄像头模块具有同等高分辨率的图像，彻底解决摄像头模块的高分辨率与模块高度的问题。同时完成再对焦图像、立体图像、物体距离检测、物体抽出及背景变更等处理。

下面结合实施例参照附图进行详细说明，以便对本发明的技术特征及优点进行更深入的诠释。

实施例1

本发明的实施例1原理结构示意图如图1所示，一种摄像头分辨率转换装置，包括相互通信的摄像头复合模块101及操作平台装置102，操作平台装置102的输出端通过I2C总线连接摄像头复合模块101的输入端，摄像头复合模块101的输出端与操作平台装置102输入端之间设置一处理芯片103，摄像头复合模块101与处理芯片103之间、处理芯片103与操作平台装置102之间分别通过MIPI数据总线连接，操作平台装置102的输出端通过I2C总线连接处理芯片103的输入端；所述的摄像头复合模块101包括两个或两个以上的摄像头模块。摄像头复合模块和处理芯片均由操作平台装置提供（实线）。

低分辨率的摄像头复合模块101通过I2C总线（箭头细实线）接受由操作平台装置的命令后，进行拍照，并把拍摄的低分辨率图像数据通过CSI2方式MIPI（箭头粗实线）数据总线传输到处理芯片103，处理芯片103按操作平台装置102经由I2C总线的命令，对低分辨率图像进行立体插值等加工处理成高分辨率图像和其它如再对焦图像、立体图像、物体距离检测、物体抽出及背景变更等图像，并且通过MIPI总线，把最终处理好的图像传输到操作平台装置102，供用户进行如显示/保存等处理。

本发明的摄像头复合模块组成方式示意图如图3所示，所述的摄像头模块之间通过并联、串联、对角或者其任意组合进行配置，且摄像头模块之间的距离预先设定。

本发明的主要目的之一在于减少摄像头模块的高度同时保证具有与高分辨率高深度模块相同分辨率，图3的所示采用低分辨率摄像头复合模块来取代所示的高分辨率模块；其中低分辨率摄像头复合模块采用两个以上模块；当一个模块确定后（如中的实线模块）其他模块（虚线模块）可以采用并联、串联、对角等任意配置，但必须预先确定模块之间的距离。例如图3中的、、、为2个模块的配置例，为两个低分辨率摄像头模块采用串联的配置模式，为两个低分辨率摄像头模块采用并联的配置模式，为两个低分辨率摄像头模块采用对角的配置模式，为两个低分辨率摄像头模块采用不规则排列的配置模式， 但、、、四种配置模式各模块之间的距离是预设设定的。、、为3个模块式的配置例。为三个低分辨率摄像头模块采用先串联，再并联的配置模式，为三个低分辨率摄像头模块采用对角排列的配置模式，为三个低分辨率摄像头模块采用不规则任意位置排列的配置模式，但、、配置模式各模块之间的距离是预设设定的。以上只是2到3个模块的配置，但在实际运用中根据需要可以采用更多的模块配置，位置也可以多样化。

进一步的，所述的摄像头模块为固定焦点模块、自动对焦模块或固定焦点模块与自动对焦模块的组合。即低分辨率摄像头可以采用固定焦点或者自动对焦模块，也可以两者组合使用。

进一步的，所述的摄像头模块为CMOS或CCD图像传感器摄像头模块。本发明中的模块可以采用CCD（英文Charge-coupled Device的缩写）图像传感器或者CMOS（英文Complementary Metal Oxide Semiconductor的缩写）图像传感器低分辨率的摄像头模块。其中低分辨率是指对于最终图像的分辨率来说的，并不是一般VGA（英文Video GraphicsArray的缩写）等分辨率来说的，如用五百万分辨率的模块合成一千三百万分辨率图像，用八百万分辨率的模块合成两千一百万分辨率图像，其中把的五百万分辨率和八百万分辨率的模块称为本发明的低分辨率摄像头。

进一步的，所述的操作平台装置102设置有显示单元和存储单元，所述的显示单元为LCD液晶显示屏等显示工具，存储单元为存储器等存储工具。

本发明的控制处理工作流程图如图4所示，首先对低分辨率摄像头复合模块中的各个模块进行初期校正处理：主要采用校正卡，进行多枚图像摄影，利用已知校正卡尺寸大小和校正卡与摄像头之间的拍照距离，对每摄像头的内部参数进行计算，分别校正内部的镜头光学暗角、镜头畸变、算出镜头的焦距，并进行最佳去噪设定，提高对比度和加强锐化等处理，把这些所需要的参数记录到模块中的OTP内存（全称叫One-time programmableRead Only Memory,也称一次性可编程只读内存）当中，每当启动此系统时自动进行校正数据和设定的调入，使每个低分辨率模块所拍摄图像处理最佳状态。

在处理开始时，首先每个模块调用初期校正数据进行设定后，执行I2C总线的命令（如AF（Auto Focus，自动对焦）对焦），同时使模块处于同期拍照工作的状态，并把拍摄图像进行传输，处理芯片103对图像进行立体相关处理并做成表示被拍摄物体远近的深度图。被拍摄物体的深度图和原图像一起依据指令要求的有无，按照物体的远近，大小进行插值进行高分辨的图像的合成或进行例如可再对焦图像、立体图像、物体距离检测、物体抽出及背景变更等处理。最后输出处理后的图像。

本发明的摄像头复合模块101对焦点控制和物体距离检测及背景抽出原理示意图如图5所示，1为被拍摄景象，景象中有距离不同A、B和C物体，这里假设复合模块2-1、2-2、2-3和2-4，为四个低分辨率摄像头模块，其中让2-1对焦于离拍摄点较近A物体，2-2对焦于中间距离，2-3对焦于较远距离C物体，2-4对焦于近点和无限远。可以得到4张分辨率较小的图像3，所拍摄的四张图像利用上述所述原理，可以得到被拍摄物体立体深度图，立体深度图与原来四张低分辨率图像可以合成4、5、6、7的高分辨率图的同时，可以进行选择区域的再对焦，背景抽出，选择物体表示，物体距离检测等功能。上述焦点控制原理，只是一个使用例。不是只限于4个模块，在图3中已经说明，只要两个以上模块，即可达到低分辨率摄像头复合模块的高分辨率高深度图像效果。对于2个模块建议分别选近焦和远焦。3个模块以上时，建议选择不同对焦位置。

实施例2

本发明的实施例2原理结构示意图如图2所示，与实施例1相比，实施例2在操作平台装置102内设置一图像处理单元104用于对照片进行处理，其工作原理及流程与实施例1的处理芯片103作用相同。

本发明还包括另一技术方案，该技术方案为：一种摄像头分辨率转换装置，包括相互通信的摄像头复合模块101及操作平台装置102，操作平台装置102的输出端通过I2C总线连接摄像头复合模块101的输入端，摄像头复合模块101的输出端与操作平台装置102的输入端之间通过MIPI数据总线连接；所述的摄像头复合模块101包括两个或两个以上的摄像头模块，所述的操作平台装置102内部设置一图像处理单元104。图像处理单元104也可以设置一处理芯片。

低分辨率的摄像头复合模块101通过I2C总线接受由操作平台装置102的命令后，进行拍照，并把拍摄的低分辨率图像数据通过CSI2方式MIPI数据总线直接传输到操作平台装置102，通过操作平台装置的图片处理单元104，进行与处理芯片103相同的处理，处理结果可直接由操作平台装置102进行如显示/保存等系统处理。

进一步的，所述的摄像头模块之间通过并联、串联、对角或者其任意组合进行配置，且摄像头模块之间的距离预先设定。其排布方式与实施例1的排布方式相同。

进一步的，所述的摄像头模块为固定焦点模块、自动对焦模块或固定焦点模块与自动对焦模块的组合。

进一步的，所述的摄像头模块为CMOS或CCD摄像头模块。

进一步的，所述的操作平台装置设置有显示单元和存储单元。

本发明的控制处理工作流程图如图4所示，与实施例1相似，区别在于操作平台装置102的图片处理单元104对图像进行立体相关处理，通过首先对低分辨率摄像头复合模块中的各个模块进行初期校正处理：主要采用校正卡，进行多枚图像摄影，利用已知校正卡尺寸大小和校正卡与摄像头之间的拍照距离，对每摄像头的内部参数进行计算，分别校正内部的镜头光学暗角、镜头畸变、算出镜头的焦距，并进行最佳去噪设定，提高对比度和加强锐化等处理，把这些所需要的参数记录到模块中的OTP内存（全称叫One-timeprogrammable Read Only Memory,也称一次性可编程只读内存）当中或操作平台装置中，每当启动此系统时自动进行校正数据和设定的调入，使每个低分辨率模块所拍摄图像处理最佳状态。

在处理开始时，首先每个模块调用初期校正数据进行设定后，执行I2C总线的命令（如AF（Auto Focus，自动对焦）对焦），同时使模块处于同期拍照工作的状态，并把拍摄图像进行传输，操作平台装置102的图片处理单元104对图像进行立体相关处理并做成被拍摄物体的深度图。深度图和原图像一起依据指令要求的有无，按照物体的远近，大小进行插值进行高分辨的图像的合成或进行例如可再对焦图像、立体图像、物体距离检测、物体抽出及背景变更等处理。最后输出处理后的图像。

本发明的摄像头复合模块101对焦点控制和物体距离检测及背景抽出原理示意图如图5所示，1为被拍摄景象，景象中有距离不同A、B和C物体，这里假设复合模块2-1、2-2、2-3和2-4，为四个低分辨率摄像头模块，其中让2-1对焦于离拍摄点较近A物体，2-2对焦于中间距离，2-3对焦于较远距离C物体，2-4对焦于近点和无限远。可以得到4张分辨率较小的图像3，所拍摄的四张图像利用上述所述原理，可以得到被拍摄物体立体深度图，立体深度图与原来四张低分辨率图像可以合成4、5、6、7的高分辨率图像的同时，可以进行选择区域的再对焦，背景抽出，选择物体表示，物体距离检测等功能。上述焦点控制原理，只是一个使用例。不是只限于4个模块，在图3中已经说明，只要两个以上模块，即可达到低分辨率摄像头复合模块的高分辨率图像效果。对于2个模块建议分别选近焦和远焦。3个模块以上时，建议选择不同对焦位置。

通过以上实施例中的技术方案对本发明进行清楚、完整的描述，显然所描述的实施例为本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种摄像头分辨率转换装置，包括由相互通信的两个或两个以上低分辨率的摄像头模块组成的摄像头复合模块、操作平台装置、处理芯片、连接摄像头复合模块输入端和操作平台装置输出端的I2C总线及连接摄像头复合模块与处理芯片、处理芯片与操作平台装置之间的MIPI数据总线，其特征在于：

所述处理芯片用于：

采用校正卡进行多枚图像摄影，对各个模块进行初期校正处理，利用已知校正卡尺寸大小和校正卡与摄像头之间的拍照距离，对每摄像头的内部参数进行计算，分别校正内部的镜头光学暗角、镜头畸变、算出镜头的焦距，并进行最佳去噪设定，提高对比度和加强锐化处理，并将所需要的参数记录到模块中的OTP内存当中，每当启动此系统时自动进行校正数据和设定的调入；

在处理开始时，首先将每个模块调用初期校正数据进行设定后，执行I2C总线的命令，同时使模块处于同期拍照工作的状态；

对被拍摄景象中不同距离的物体分别进行对焦拍摄获取若干分辨率较小图像，并根据需要对选择区域进行再对焦处理；

对拍摄所取得的图像以及经过图像处理的图像进行传输处理；

对所拍摄图像进行立体相关处理并做成表示被拍摄物体远近的深度图，被拍摄物体的深度图和原图像一起依据指令要求的有无，按照物体的远近、大小进行插值、进行高分辨的图像的合成或进行可再对焦图像、立体图像、物体距离检测、物体抽出及背景变更处理；

将上述经过补正、合成处理的图像进行输出。

2.根据权利要求1所述的摄像头分辨率转换装置，其特征在于：所述的低分辨率的摄像头模块之间通过并联、串联、对角或者其任意组合进行配置，且摄像头模块之间的距离预先设定。

3.根据权利要求2所述的摄像头分辨率转换装置，其特征在于：所述的低分辨率的摄像头模块为固定焦点模块、自动对焦模块或固定焦点模块与自动对焦模块的组合。

4.根据权利要求3所述的摄像头分辨率转换装置，其特征在于：所述的低分辨率的摄像头模块为CMOS或CCD图像传感器摄像头模块。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的摄像头分辨率转换装置，其特征在于：所述的操作平台装置设置有存储单元。