CN105187694A - 360度多相机系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种360度相机系统、制造相机系统的方法、以及创建全景图像的方法。所述相机系统包括：支撑结构；多个图像捕捉装置；多个透镜系统；以及图像处理系统。所述图像捕捉装置被定位以使得它们的高度大于它们的宽度。该图像处理系统包括旋转模块，该旋转模块用于重映射图像数据的像素地址，以沿着它们的长边连接所捕捉的图像。

Description

360度多相机系统
技术领域
本发明一般涉及数字相机系统，并且更具体地涉及多图像传感器、360度相机系统。
背景技术
已知使用多个图像传感器来捕捉360度图像的相机系统。这样的相机系统通常包括三个或四个面向外的图像传感器，每一个与各自的透镜组件光学对准。每个图像传感器被定位来捕捉360度水平视野的预定部分。例如，在三相机系统中，第一个图像传感器捕捉第一个120度的图像，第二个图像传感器捕捉第二个120度，以及第三个图像传感器捕捉最后的120度。
在通常的图像捕捉处理期间，每个图像传感器同时捕捉各自的图像。接着利用已知的图像处理技术将捕捉的图像拼接(stitch)到一起来形成单个360度图像。
尽管现有技术的相机系统可以捕捉360度图像，但是它们具有许多缺点。例如，现有系统由于大多数图像传感器的形状因素(即，16：9；4：3等等)具有相对局限的垂直视野(FOV)范围(coverage)。在改善360度相机系统的垂直FOV的努力中，一些厂商已经倾斜每个图像传感器，以稍微地朝上。尽管倾斜图像传感器改善了360度相机系统的垂直FOV，但是它们仍然具有相对局限的垂直FOV。
因此，需要的是一种具有改善的FOV的360度相机系统。同样需要的是一种具有缩减的线缓冲器、存储器、以及存储器带宽的要求的360度相机系统。
发明内容
本发明通过提供一种具有改善的垂直FOV的360度相机系统克服了与现有技术相关的问题。
示例相机系统包括支撑结构、第一图像捕捉装置、第二图像捕捉装置、透镜系统、以及图像处理单元。该支撑结构使该第一图像捕捉装置和该第二图像捕捉装置的安装和定位容易。该第一图像捕捉装置包括光传感器阵列，该光传感器阵列沿着该光传感器阵列的长边比沿着该光传感器阵列的短边包括更多数量的光传感器。该第一图像捕捉装置耦合(couple)至该支撑结构，以使该光传感器阵列的短边实质上是水平的。该第二图像捕捉装置包括第二光传感器阵列，该第二光传感器阵列同样沿着该第二光传感器阵列的长边比沿着该第二光传感器阵列的短边包括更多数量的光传感器，并且该第二图像捕捉装置耦合至该支撑结构，以使该第二光传感器阵列的短边实质上是水平的。
耦合该透镜系统，以在该第一图像捕捉装置的光传感器阵列上聚焦第一图像，并且在该第二图像捕捉装置的第二光传感器阵列上聚焦第二图像。电性耦合该图像处理系统，以从该第一图像捕捉装置接收代表该第一图像的图像数据，并且从该第二图像捕捉装置接收代表该第二图像的图像数据。该第一图像具有对应于该光传感器阵列的长边的长边和对应于该光传感器阵列的短边的短边。该第二图像同样具有对应于该第二光传感器阵列的长边的长边和对应于该第二光传感器阵列的短边的短边。操作该图像处理系统，以通过沿着该第一图像和该第二图像的长边结合从该第一图像捕捉装置接收的图像数据与从该第二图像捕捉装置接收的图像数据，产生代表单个图像的图像数据。
在示例实施例中，该光传感器阵列的光传感器设置在多个列和行中。所述光传感器的行与该光传感器阵列的短边平行对准，该短边水平的设置。通过从同一行的多个光传感器同时传输数据，将该图像数据从该光传感器阵列传输出来。换言之，一次从阵列中传输出来一行(或一行的一部分)。
在另一个示例实施例中，该光传感器阵列的光传感器设置在多个列和行中，并且所述光传感器的行与该光传感器阵列的长边平行对准，该长边沿着倾斜的垂直方向设置。通过从同一行的多个光传感器同时传输数据，将该图像数据从该光传感器阵列传输出来(例如，一次一行或一行中的一部分)。因为行沿着倾斜的垂直方向设置，所以该图像处理系统包括图像旋转模块。在具体示例中，该图像处理系统包括光学校正模块，并且该图像旋转模块被包含在该光学校正模块中。在更具体的示例中，该光学校正模块执行失真校正和透视校正中的至少一个。有利地，该光学校正模块在单个存储器存取周期期间可以执行光学校正和图像旋转。
在另一个示例实施例中，该透镜系统包括：第一透镜组件，其与该第一图像捕捉装置的光传感器阵列光学对准；以及第二透镜组件，其与该第二图像捕捉装置的该第二光传感器阵列光学对准。
在又一个示例实施例中，该系统还包括第三图像捕捉装置，其包括第三光传感器阵列。该第三光传感器阵列沿着该第三光传感器阵列的长边比沿着该第三光传感器阵列的短边包括更多数量的光传感器。该第三图像捕捉装置耦合至该支撑结构，以使该第三光传感器阵列的短边实质上是水平的。在特定实施例中(例如，三图像捕捉装置系统)，操作该第一图像捕捉装置，以捕捉由该相机系统捕捉的360度全景图像的第一个120度，操作该第二图像捕捉装置，以捕捉由该相机系统捕捉的360度全景图像的第二个120度，并且操作该第三图像捕捉装置，以捕捉由该相机系统捕捉的360度全景图像的第三个120度。可选地，该第一图像捕捉装置、该第二图像捕捉装置、以及该第三图像捕捉装置的顶边朝向彼此倾斜，以使该第一图像捕捉装置的光轴、该第二图像捕捉装置的光轴、以及该第三图像捕捉装置的光轴相对于彼此是非平面的。
在这个示例实施例中，电性耦合该图像处理系统，以从该第三图像捕捉装置接收代表第三图像的图像数据。该第三图像具有对应于该第三光传感器阵列的长边的长边和对应于该第三光传感器阵列的短边的短边。操作该图像处理系统，以通过沿着该第二图像的第二长边和该第三图像的长边结合从该第二图像捕捉装置接收的图像数据与从该第三图像捕捉装置接收的图像数据、并且通过沿着该第三图像的第二长边和该第一图像的第二长边结合从该第三图像捕捉装置接收的图像数据与从该第一图像捕捉装置接收的图像数据，产生代表单个图像的图像数据。在更特定的示例实施例中，该相机系统具有至少360度水平视野，并且该相机系统具有至少200度垂直视野。
在另一个特定实施例中(例如，四图像捕捉装置系统)，该相机系统还包括第四图像捕捉装置，其包括第四光传感器阵列。该第四光传感器阵列沿着该第四光传感器阵列的长边比沿着该第四光传感器阵列的短边包括更多数量的光传感器。该第四图像捕捉装置耦合至该支撑结构，以使该第四光传感器阵列的短边实质上是水平的。在这个特定实施例中，操作该第一图像捕捉装置，以捕捉由该相机系统捕捉的360度全景图像的第一个90度，操作该第二图像捕捉装置，以捕捉由该相机系统捕捉的360度全景图像的第二个90度，操作该第三图像捕捉装置，以捕捉由该相机系统捕捉的360度全景图像的第三个90度，并且操作该第四图像捕捉装置，以捕捉由该相机系统捕捉的360度全景图像的第四个90度。
在该四图像捕捉装置实施例中，电性耦合该图像处理系统，以从该第三图像捕捉装置接收代表第三图像的图像数据，并且从该第四图像捕捉装置接收代表第四图像的图像数据。该第三图像具有对应于该第三光传感器阵列的长边的长边和对应于该第三光传感器阵列的短边的短边。该第四图像同样具有对应于该第四光传感器阵列的长边的长边和对应于该第四光传感器阵列的短边的短边。操作该图像处理系统，以通过沿着该第二图像的第二长边和该第三图像的长边结合从该第二图像捕捉装置接收的图像数据与从该第三图像捕捉装置接收的图像数据、通过沿着该第三图像的第二长边和该第四图像的长边结合从该第三图像捕捉装置接收的图像数据与从该第四图像捕捉装置接收的图像数据、并且通过沿着该第四图像的第二长边和该第一图像的第二长边结合从该第四图像捕捉装置接收的图像数据与从该第一图像捕捉装置接收的图像数据，产生代表单个图像的图像数据。
可选地，本发明的实施例可以包括多于四个图像捕捉装置。
还公开了制造相机系统的方法。一个示例方法包括提供支撑结构；提供第一图像捕捉装置；将该第一图像捕捉装置耦合至该支撑结构；提供第二图像捕捉装置；将该第二图像捕捉装置耦合至该支撑结构；提供透镜系统；提供图像处理系统；以及配置该图像处理系统以产生图像数据。该第一图像捕捉装置包括光传感器阵列，该光传感器阵列沿着该光传感器阵列的长边比沿着该光传感器阵列的短边具有更多数量的光传感器。该第一图像捕捉装置耦合至该支撑结构，以使光传感器阵列的短边实质上是水平的。该第二图像捕捉装置包括第二光传感器阵列，该第二光传感器阵列沿着该第二光传感器阵列的长边比沿着该第二光传感器阵列的短边具有更多数量的光传感器。该第二图像捕捉装置耦合至该支撑结构，以使该第二光传感器阵列的短边实质上是水平的。耦合该透镜系统以在该第一图像捕捉装置的光传感器阵列上聚焦第一图像并且在该第二图像捕捉装置的第二光传感器阵列上聚焦第二图像。
电性耦合该图像处理系统，以从该第一图像捕捉装置接收代表该第一图像的图像数据，并且从该第二图像捕捉装置接收代表该第二图像的图像数据。该第一图像具有对应于该光传感器阵列的长边的长边和对应于该光传感器阵列的短边的短边。该第二图像同样具有对应于该第二光传感器阵列的长边的长边和对应于该第二光传感器阵列的短边的短边。配置该图像处理系统，以通过沿着该第一图像和该第二图像的长边结合从该第一图像捕捉装置接收的图像数据与从该第二图像捕捉装置接收的图像数据，产生代表单个图像的图像数据。
在更具体的示例方法中，该光传感器阵列的光传感器设置在多个列和行中。所述光传感器的行与该光传感器阵列的长边平行对准。通过从同一行的多个光传感器同时传输数据，将该图像数据从该光传感器阵列传输出来(例如，一次一行或一行的一部分)。在更具体的示例中，该方法还包括配置该图像处理系统，以在结合来自该第一图像捕捉装置的图像数据与来自该第二图像捕捉装置的图像数据之前，旋转从该第一图像捕捉装置接收的图像数据与从该第二图像捕捉装置接收的图像数据。
在另一个更具体的示例中，该方法还包括提供第三图像捕捉装置，其包括第三光传感器阵列。该第三光传感器阵列沿着该第三光传感器阵列的长边比沿着该第三光传感器阵列的短边包括更多数量的光传感器。该方法也包括将该第三图像捕捉装置耦合至该支撑结构，以使该第三光传感器阵列的短边实质上是水平的。
在另一个更具体的实施例中，该方法还包括提供第四图像捕捉装置并且将其耦合至该支撑结构。该第四图像捕捉装置包括第四光传感器阵列。该第四光传感器阵列沿着该第四光传感器阵列的长边比沿着该第四光传感器阵列的短边包括更多数量的光传感器。将该第四图像捕捉装置耦合至该支撑结构的方法包括将该第四图像捕捉装置耦合至该支撑结构，以使该第四光传感器阵列的短边实质上是水平的。
可选地，将该第一图像捕捉装置、该第二图像捕捉装置、该第三图像捕捉装置、和/或该第四图像捕捉装置耦合至该支撑结构的步骤包括倾斜该第一图像捕捉装置、该第二图像捕捉装置、该第三图像捕捉装置、和/或该第四图像捕捉装置以朝向稍微向上的方向。
也公开了一种创建全景图像的方法。该方法包括以下步骤：从第一图像捕捉装置接收图像数据；从第二图像捕捉装置接收图像数据；从第三图像捕捉装置接收图像数据；以及将来自三个图像捕捉装置的图像数据结合。来自该第一图像捕捉装置的图像数据代表具有两个长边和两个短边的第一图像。来自该第二图像捕捉装置的图像数据代表具有两个长边和两个短边的第二图像。来自该第三图像捕捉装置的图像数据代表具有两个长边和两个短边的第三图像。将来自三个图像捕捉装置的图像数据结合的步骤包括将来自该第一图像捕捉装置、该第二图像捕捉装置、以及该第三图像捕捉装置的图像数据结合以沿着它们的长边连接(join)该第一图像、该第二图像、以及该第三图像。
更特定的方法包括在将来自该第一图像捕捉装置、该第二图像捕捉装置、以及该第三图像捕捉装置的图像数据结合的步骤之前，对来自该第一图像捕捉装置的图像数据、来自该第二图像捕捉装置的图像数据、以及来自该第三图像捕捉装置的图像数据的每一个执行图像旋转操作。在甚至更特定的方法中，将该旋转操作连同光学校正操作一起执行。
附图说明
参考以下附图说明本发明，其中同样的标号表示实质上相似的元件：
图1是360度相机系统的组件的透视图；
图2是图1的360度相机系统的支撑结构的透视图；
图3是图1的360度相机系统的俯视图；
图4是图1的360度相机系统的侧面剖视图；
图5是图1的360度相机系统的传感器阵列的示意图；
图6是说明图1的360度相机系统的图像数据流的图；
图7是说明来自图1的360度相机系统的图像传感器的图像数据流的图；
图8是图1的360度相机系统的图像数据处理流水线的框图；
图9是说明拥有具有水平行的图像捕捉装置的替代的360度相机系统的图像数据流的图；
图10是总结制造相机系统的示例方法的流程图；以及
图11是总结产生全景图像的示例方法的流程图。
具体实施方式
本发明通过提供一种具有其短边实质上水平排列的图像捕捉装置的相机系统而克服了与现有技术相关的问题。在一个实施例中，具有比列更长的行的图像捕捉装置物理地旋转以捕捉图像，该图像相对于图像的自然方向被旋转90度。在另一个实施例中，具有比列更短的行的图像捕捉装置在它们自然的直立方向中使用。在以下说明中，为了提供对本发明的透彻的理解，陈述许多具体的细节(例如，透镜组件、图像传感器的形状因素等)。然而，本领域技术人员认可本发明可以脱离这些具体细节而实现。在其他情况下，公知的图像处理实践的细节(例如，图像拼接、色彩校正、失真校正、像素地址映射、存储器映射，等等)和组件已经被省略，以使本发明不被不必要地难以理解。
图1显示根据本发明的一个实施例的360度相机系统100的各种组件的透视图。相机系统100包括多个透镜组件102、多个图像捕捉装置104、以及控制/图像处理电路106。尽管未显示，相机系统100还包括外壳结构，该外壳结构支撑并且容纳透镜组件102、图像捕捉装置104、以及控制电路106。该外壳结构可以是同时容纳透镜组件102、图像捕捉装置104、以及控制电路106的单个结构。每个图像捕捉装置104经由柔性电路基板108电性耦合至控制电路106。
替代地，每个单独的透镜组件102和各自的图像捕捉装置104可以被容纳在各自单独的外壳中，使得与图像捕捉装置104结合的每个透镜组件102是单独的相机模块的一部分。在此替代实施例中，将存在四个单独的相机模块耦合至控制电路106。
每个透镜组件102光学地对准于图像捕捉装置104中的相应一个。在示例实施例中，透镜组件102是广角透镜。然而，本领域技术人员将认可透镜组件102的具体细节(例如，透镜数量、透镜规定(prescription)、透镜尺寸，等等)对本发明没有特别的密切关系。
每个图像捕捉装置104包括传感器阵列110，在该传感器阵列110上图像被聚焦并且转换成代表图像的数字数据。本发明的重要方面是每个传感器阵列110具有大于它的宽度的高度(如相机系统100中定向的)。在这个示例实施例中，这通过将传统16：9宽高比(aspectratio)的图像传感器旋转90度而获得，从而每个图像传感器的高度变为宽度，并且反之亦然。在参考第10图进一步详细讨论的替代实施例中，通过对控制电路106的稍微修改，特定地具有大于宽度的高度的图像传感器(例如，具有9：16的宽高比的图像捕捉装置)同样可以被使用。
从图像传感器读取图像数据的电路通常被设计以从图像传感器一次一行(或局部行)地读取数据。当参考列和行时，本发明将沿用该惯例。亦即，图像传感器的行(或局部行)包括通常被同时读取的一排(line)传感器。当各个相继的行被致能时，图像传感器的列包括通常被依序读取的一排传感器。
控制电路106被操作以执行捕捉360度全景图像所必要的各种功能。如图所示，控制电路106包括多个图像捕捉装置接口112和图像处理模块114，其两者都安装在印刷电路板(PCB)116上。图像捕捉装置接口112促进图像捕捉装置104和控制电路106之间的电性通信。图像处理模块114从图像捕捉装置104接收图像数据并且执行各种图像处理例程，例如，失真校正、图像拼接、像素重映射、色彩校正，等等。
图2显示用于耦合图像捕捉装置104和PCB116的支撑结构200的透视图。在这个示例中，支撑结构200是金属板框架，该金属板框架具有基底202和以23.7度的角度向上折叠的多个平臂204。基底202包括多个螺孔206，所述螺孔206适于分别接纳相应多个螺钉208。每一个螺钉208与多个压铆螺母柱(standoff)210的相应的一个啮合(engage)，压铆螺母柱210使得容易地距基底202的底部表面212间隔距离而安装PCB116。每一个压铆螺母柱210还包括螺纹端，将该螺纹端安置穿过PCB116的多个通孔214(图1)中相应一个，以直接地或者经由另一个压铆螺母柱(未显示)啮合外壳(未显示)。
平臂204促进图像捕捉装置104的安装。可以通过包括但不局限于黏合剂、螺钉、或其他机械紧固件的任何合适手段将该图像捕捉装置104直接安装至平臂204。替代地，每个图像捕捉装置104可以被并入到单独的相机模块(未显示)，每个单独的相机模块将被安装至平臂204的相应一个。除了图像捕捉装置104之外，透镜组件102也包括在替代实施例的相机模块中。
图3是相机系统100的俯视图。如图所示，每个图像捕捉装置104设置成面向向外方向，该向外方向与两个相邻的图像捕捉装置104的向外方向均形成90度的角度。这允许各个图像捕捉装置104和相关的透镜组件102捕捉360度全景图像的不同部分，而不需要旋转相机系统100。因为有四个图像捕捉装置104，所以每个图像捕捉装置捕捉所捕捉的整个360度视野的不同的90度(至少)视野。如图所示，各自的图像捕捉装置104和透镜组件102的视野稍微重叠。当图像处理模块114结合各个图像来形成单个360度图像时，所捕捉的图像中的任何冗余被移除。
替代地，相机系统100可以只有三个图像捕捉装置104和三个各自的透镜组件102。在此情况下，三个单独的图像捕捉装置104中的每一个和相关的透镜组件102将负责捕捉整个360度全景图像中的不同的120度图像。
确实地，有多种方法来捕捉360度图像。现有系统使用与一个或两个图像捕捉装置结合的昂贵的光学器件(例如，球形透镜、190度FOV透镜)。这样的系统同样难以校准和大量生产。然而，利用三个、四个或更多图像捕捉装置显著缓和了透镜系统的光学限制并且还增加了系统的分辨力。因此，可以使用较便宜的透镜，并且校准简单得多。
图4是沿图3的A-A线获得的相机系统100的横截面侧视图。如图所示，每个图像捕捉装置104向后倾斜，以相对于水平线稍微朝上大约23.7度的角度。因此，图像捕捉装置104的光轴400没有位于单个平面中。图像捕捉装置104的倾斜改善了(亦即，提高了)相机系统100的垂直FOV。
具有四个图像捕捉装置的系统的以下示例实施例说明了由相机系统100提供的垂直FOV的改善。在第一个示例中，图像捕捉装置104具有4：3宽高比并且倾斜24.4度来实现229.4度的垂直FOV。在另一个示例中，图像捕捉装置104具有16：9宽高比并且倾斜10度来实现340度的垂直FOV。
图5是图像捕捉装置104之一的示意图。该图像捕捉装置104包括传感器阵列110、行译码器500、以及缓冲器502。
传感器阵列110包括设置在多个行506(0-n)和多个列508(0-m)中的多个像素504。每个像素504包括光学传感器并且被电性耦合至n+1条行致能线510(0-n)的相应一条和m+1条列采样线512(0-m)的相应一条。行译码器500电性耦合至每条行致能线510(0-n)，并且操作以根据由控制电路(未显示)提供的控制信号，依序使行致能线510(0-n)上的行致能信号生效(assert)。行致能信号使得所致能的行的每个像素504来使表示光强度值的信号在列采样线512(0-m)的相关的一条上生效。该缓冲器502也电性耦合至列采样线5120至512m并且被操作以储存由致能的像素504使得在列采样线512(0-m)上生效的光强度值。
还提供像素504(m，0)的特写图来代表性地说明像素504的图像捕捉处理。然而，应理解实际像素传感器的电路更加复杂并且没有必要密切联系到本发明。然而，简化的像素504(m，0)有益于说明单个行的几个像素504响应于行致能信号而使它们累积的强度值在列采样线512上生效。像素504(m，0)包括电荷累积电路514和传输门516。该电荷累积电路514是感光元件，其累积具有与入射在其上的光518的强度成比例的值的电荷。传输门516包括耦合至行致能线510(0)的第一节点520和电性耦合至列采样线512(m)的第二节点522。
由图像捕捉装置104执行的图像捕捉处理概括如下。首先，电荷累积电路514根据入射在其上的光518的强度累积电荷。在预定时间之后，行译码器500使在行致能线510(0)上的行致能信号生效，行致能信号被传导(conduct)至传输门516的第一节点520。在第一节点520上生效的行致能信号致使传输门516处于导通状态，因此在电荷累积电路514上累积的电荷在列采样线512(m)上生效。然后，将电荷与在列采样线5120至512m-a上生效的电荷一起转换为数字值(例如，通过缓冲器502内部的模拟至数字转换器)，并且接着将其储存在缓冲器502中。
图6从硬件定位的角度说明由传感器阵列110捕捉图像数据。利用虚线600显示传感器阵列110(见图1)的物理定向，来表明它们的高度大于它们的宽度。然而，从硬件的角度，每个局部图像602呈现为具有大于高度的宽度。这是因为图像捕捉装置104实际上从形状因素通常意图所用的方向旋转了90度。具体地，传感器阵列110在每行中比在每列中包括更多数量的像素，并且如上所述，在逐行的基础上读出传感器数据。因此，从硬件角度，物理地旋转相机系统100中的传感器阵列110不会改变由什么构成“行”。
以下概述通过图像捕捉装置104捕捉360度图像(山丘的简单图像)。每个传感器阵列110将多行图像数据提供到各自的缓冲器502中。多行图像数据实际代表多列物理图像，因为图像阵列110被物理地旋转了90度。然后，图像处理模块604从缓冲器502接收数据，并且利用图像处理技术处理所接收的数据，所述图像处理技术包括但不局限于：色彩校正、失真校正、透视校正、和/或色差校正。图像数据也在图像处理模块604中经历旋转处理，藉此像素地址被重映射以重定向图像数据。亦即，图像(在硬件的角度中是侧向的)旋转90度来对应传感器阵列110的物理定向。一旦像素地址被重映射，就将四个图像602拼接在一起(利用传统的图像拼接处理)以形成360度全景图像并且加载到存储器606中。
图7从硬件的角度说明由图像捕捉装置104之一捕捉图像数据。如在特写中所示，在传感器阵列110、缓冲器502、以及存储器606中显示的每个块700代表储存的针对8×8块像素504的多比特强度值。在块700中的字母代表对应于在该特定块中储存的图像数据的图像。
为了解释从传感器阵列110到存储器606的数据流，将说明从传感器阵列110包含字母A的块700到存储器606的数据流。将第一个八像素行506(0-7)加载到缓冲器502中。此时，字母在硬件角度中仍然显示为侧向。然后，图像处理模块604处理并且“旋转”图像数据。在这个特定示例中，将像素的每个块700重映射到存储器606的不同位置并且然后通过改变块内的像素/存储器地址而旋转90度。例如，包含字母A的块700位于传感器阵列110中的块地址700(0，8)，但是被重映射到存储器606中的块地址700(8，15)。除了重映射区块700，还在块中将组成块700的64个像素值重改地址(readdress)以将图像逆时针方向旋转90度。总之，图像处理模块604对图像数据执行光学处理，将每个块700重改地址，以及还将块700内的像素值重改地址，以使它们呈现为逆时针方向旋转了90度。结合图像处理操作和重定位(relocation)/旋转操作减少了所需的存储器存取周期，以使在单个存储器存取周期期间可以执行两个功能。
图8是更详细地显示图像处理模块604的框图800。图像处理模块604包括失真校正/透视校正(DCPC)/旋转模块802和DCPC查找表(LUT)804。DCPC/旋转模块802接收具有16：9宽高比的输入图像810(一次一个块)并且对图像数据的每个块同时执行DCPC处理和图像旋转以产生具有9：16宽高比的校正的且旋转的输出图像812。具体地，DCPC/旋转模块802使用每个像素的强度值和像素地址以在DCPCLUT804中查找新强度值和新像素地址。新强度值和新像素地址是DCPC校正的、旋转的图像数据，其被一次8×8个像素的一个块地输出到存储器606以产生输出图像812。在单个模块802中的校正和旋转功能的结合减少了图像处理模块604的内部存储器要求、以及完成图像数据的处理和旋转所需的存储器存取周期的数量。
图9说明根据本发明另一个实施例的通过多个传感器阵列900捕捉并且处理图像数据。在这个特定实施例中，相机系统100中的传感器阵列110被替换为传感器阵列900。传感器阵列900类似于传感器阵列110，除了传感器阵列900的行比传感器阵列900的列具有更少的像素。例如，每个图像传感器阵列900被制造为具有原始的9：16的宽高比。因此，传感器阵列900的物理定向与传感器阵列900的硬件定向相同，因此不需要重映射(即，旋转)由传感器阵列900捕捉的图像数据。换言之，将传感器阵列900中的像素/光传感器的行定向成平行于传感器阵列900的短边，当安装在相机系统100中时，该短边实质上是水平的。
传感器阵列900的图像捕捉处理概括如下。一次一整行或局部行地将图像数据从传感器阵列900依序传输到相应组的缓冲器902。每个图像处理模块904对所缓冲的图像数据执行DCPC处理，并然后将所处理的图像数据加载到存储器906的预定部分。因为传感器阵列900具有9：16的宽高比，所以不需要图像数据的重映射/旋转。
图10是概括制造相机系统的示例方法1000的流程图。在第一步骤1002中，提供支撑结构。然后，在第二步骤1004中，提供具有光传感器阵列的第一图像捕捉装置。光传感器阵列沿着阵列的长边比沿着阵列的短边具有更多数量的光传感器。接下来，在第三步骤1006中，将该第一图像捕捉装置耦合至支撑结构，其中阵列的短边实质上是水平的。然后，在第四步骤1008中，提供具有光传感器阵列的第二图像捕捉装置。第二光传感器阵列同样沿着阵列的长边比沿着阵列的短边具有更多数量的光传感器。接下来，在第五步骤1010中，将该第二图像捕捉装置耦合至支撑结构，其中该第二图像捕捉装置的阵列的短边实质上是水平的。然后，在第六步骤1012中，耦合透镜系统以在该第一图像捕捉装置的光传感器阵列上聚焦第一图像并且在该第二图像捕捉装置的光传感器阵列上聚焦第二图像。接下来，在第七步骤1014中，耦合图像处理系统以分别从该第一图像捕捉装置和该第二图像捕捉装置接收代表第一图像和第二图像的图像数据。在第八步骤1016中，配置该图像处理系统以结合图像数据，以通过沿着第一图像和第二图像的长边连接第一图像和第二图像来产生单个图像。方法1000的步骤可以以任何方便的顺序执行。
图11是概括产生全景图像的示例方法的流程图1100。在第一步骤1102中，从第一图像捕捉装置接收代表具有两个长边和两个短边的第一图像的图像数据。然后，在第二步骤1104中，从第二图像捕捉装置接收代表具有两个长边和两个短边的第二图像的图像数据。接下来，在第三步骤1106中，从第三图像捕捉装置接收代表具有两个长边和两个短边的第三图像的图像数据。然后，在第四步骤1108中，将来自第一图像捕捉装置、第二图像捕捉装置、以及第三图像捕捉装置的图像数据结合，以沿着它们的长边连接第一图像、第二图像、以及第三图像。
在某些实施例中，方法1000另外包括图像数据旋转处理，在图像数据的结合之前对代表第一、第二和第三图像的每一个的图像数据执行该图像数据旋转处理。旋转处理和/或DCPC处理可以并行(例如，用于每个图像捕捉装置的单独处理器)或连续(例如，依序校正/旋转全部图像捕捉装置的图像数据的单个处理器)执行。
现在完成了对本发明特定实施例的说明。在不脱离本发明的范围的情况下，许多叙述的特征可以被替换、改变或省略。例如，具有不同数量的图像传感器(例如，三个、五个、或更多)的相机系统可以替换为在此说明的四图像传感器相机系统。作为另一个示例，具有不同宽高比的图像传感器同样可以代替16：9宽高比的图像传感器而使用。从显示的特定实施例的这些和其他偏离对本领域技术人员来说将是显而易见，尤其鉴于前述公开。

Claims (25)

1.一种相机系统，包括：
支撑结构；
第一图像捕捉装置，该第一图像捕捉装置包括光传感器阵列，该光传感器阵列沿着该光传感器阵列的长边比沿着该光传感器阵列的短边包括更多数量的光传感器，该第一图像捕捉装置被耦合至该支撑结构，以使该光传感器阵列的该短边实质上是水平的；
第二图像捕捉装置，该第二图像捕捉装置包括第二光传感器阵列，该第二光传感器阵列沿着该第二光传感器阵列的长边比沿着该第二光传感器阵列的短边包括更多数量的光传感器，该第二图像捕捉装置被耦合至该支撑结构，以使该第二光传感器阵列的该短边实质上是水平的；
透镜系统，被耦合以在该第一图像捕捉装置的该光传感器阵列上聚焦第一图像，并且在该第二图像捕捉装置的该第二光传感器阵列上聚焦第二图像；以及
图像处理系统，被电性耦合以从该第一图像捕捉装置接收代表该第一图像的图像数据，并且从该第二图像捕捉装置接收代表该第二图像的图像数据，该第一图像具有对应于该光传感器阵列的该长边的长边和对应于该光传感器阵列的该短边的短边，该第二图像具有对应于该第二光传感器阵列的该长边的长边和对应于该第二光传感器阵列的该短边的短边，该图像处理系统被操作以通过沿着该第一图像和该第二图像的长边结合从该第一图像捕捉装置接收的该图像数据与从该第二图像捕捉装置接收的该图像数据，产生代表单个图像的图像数据。
2.如权利要求1所述的相机系统，其中：
该光传感器阵列的所述光传感器设置在多个列和行中；
所述光传感器的所述行与该光传感器阵列的该短边平行地对准；以及
通过从同一行的多个光传感器同时传输数据，将图像数据从该光传感器阵列传输出来。
3.如权利要求1所述的相机系统，其中：
该光传感器阵列的所述光传感器设置在多个列和行中；
该光传感器的所述行与该光传感器阵列的该长边平行地对准；以及
通过从同一行的多个光传感器同时传输数据，将图像数据从该光传感器阵列传输出来。
4.如权利要求3所述的相机系统，其中该图像处理系统包括图像旋转模块。
5.如权利要求4所述的相机系统，其中：
该图像处理系统包括光学校正模块；以及
该图像旋转模块被包含在该光学校正模块中。
6.如权利要求5所述的相机系统，其中光学校正模块执行失真校正和透视校正中的至少一个。
7.如权利要求5所述的相机系统，其中该光学校正模块在单个存储器存取周期期间执行光学校正和图像旋转。
8.如权利要求1所述的相机系统，其中该透镜系统包括：
第一透镜组件，其与该第一图像捕捉装置的该光传感器阵列光学地对准；以及
第二透镜组件，其与该第二图像捕捉装置的该第二光传感器阵列光学地对准。
9.如权利要求1所述的相机系统，还包括第三图像捕捉装置，该第三图像捕捉装置包括第三光传感器阵列，该第三光传感器阵列沿着该第三光传感器阵列的长边比沿着该第三光传感器阵列的短边包括更多数量的光传感器，该第三图像捕捉装置被耦合至该支撑结构，以使该第三光传感器阵列的该短边实质上是水平的。
10.如权利要求9所述的相机系统，其中
该第一图像捕捉装置被操作以捕捉由该相机系统捕捉的360度全景图像的第一个120度；
该第二图像捕捉装置被操作以捕捉由该相机系统捕捉的该360度全景图像的第二个120度；以及
该第三图像捕捉装置被操作以捕捉由该相机系统捕捉的该360度全景图像的第三个120度。
11.如权利要求9所述的相机系统，其中该第一图像捕捉装置、该第二图像捕捉装置、以及该第三图像捕捉装置的顶边朝向彼此倾斜，以使该第一图像捕捉装置的光轴、该第二图像捕捉装置的光轴、以及该第三图像捕捉装置的光轴相对于彼此是非平面的。
12.如权利要求9所述的相机系统，还包括第四图像捕捉装置，该第四图像捕捉装置包括第四光传感器阵列，该第四光传感器阵列沿着该第四光传感器阵列的长边比沿着该第四光传感器阵列的短边包括更多数量的光传感器，该第四图像捕捉装置被耦合至该支撑结构，以使该第四光传感器阵列的该短边实质上是水平的。
13.如权利要求12所述的相机系统，其中：
该第一图像捕捉装置被操作以捕捉由该相机系统捕捉的360度全景图像的第一个90度；
该第二图像捕捉装置被操作以捕捉由该相机系统捕捉的该360度全景图像的第二个90度；
该第三图像捕捉装置被操作以捕捉由该相机系统捕捉的该360度全景图像的第三个90度；以及
该第四图像捕捉装置被操作以捕捉由该相机系统捕捉的该360度全景图像的第四个90度。
14.如权利要求12所述的相机系统，其中：
该图像处理系统被电性耦合以从该第三图像捕捉装置接收代表第三图像的图像数据，该第三图像具有对应于该第三光传感器阵列的该长边的长边和对应于该第三光传感器阵列的该短边的短边；
该图像处理系统被电性耦合以从该第四图像捕捉装置接收代表第四图像的图像数据，该第四图像具有对应于该第四光传感器阵列的该长边的长边和对应于该第四光传感器阵列的该短边的短边；以及
该图像处理系统被操作以通过沿着该第二图像的第二长边和该第三图像的长边结合从该第二图像捕捉装置接收的该图像数据与从该第三图像捕捉装置接收的该图像数据、通过沿着该第三图像的第二长边和该第四图像的长边结合从该第三图像捕捉装置接收的该图像数据与从该第四图像捕捉装置接收的该图像数据、以及通过沿着该第四图像的第二长边和该第一图像的第二长边结合从该第四图像捕捉装置接收的该图像数据与从该第一图像捕捉装置接收的该图像数据，产生代表单个图像的该图像数据。
15.如权利要求9所述的相机系统，其中
该图像处理系统被电性耦合以从该第三图像捕捉装置接收代表第三图像的图像数据，该第三图像具有对应于该第三光传感器阵列的该长边的长边和对应于该第三光传感器阵列的该短边的短边；
该图像处理系统被操作以通过沿着该第二图像的第二长边和该第三图像的长边结合从该第二图像捕捉装置接收的该图像数据与从该第三图像捕捉装置接收的该图像数据、以及通过沿着该第三图像的第二长边和该第一图像的第二长边结合从该第三图像捕捉装置接收的该图像数据与从该第一图像捕捉装置接收的该图像数据，产生代表单个图像的该图像数据。
16.如权利要求12所述的相机系统，其中：
该相机系统具有至少360度的水平视野；以及
该相机系统具有至少200度的垂直视野。
17.一种制造相机系统的方法，该方法包括：
提供支撑结构；
提供第一图像捕捉装置，该第一图像捕捉装置包括光传感器阵列，该光传感器阵列沿着该光传感器阵列的长边比沿着该光传感器阵列的短边包括更多数量的光传感器；
将该第一图像捕捉装置耦合至该支撑结构，以使该光传感器阵列的该短边实质上是水平的；
提供第二图像捕捉装置，该第二图像捕捉装置包括第二光传感器阵列，该第二光传感器阵列沿着该第二光传感器阵列的长边比沿着该第二光传感器阵列的短边包括更多数量的光传感器；
将该第二图像捕捉装置耦合至该支撑结构，以使该第二光传感器阵列的该短边实质上是水平的；
耦合透镜系统，以在该第一图像捕捉装置的该光传感器阵列上聚焦第一图像，并且在该第二图像捕捉装置的该第二光传感器阵列上聚焦第二图像；
电性耦合图像处理系统，以从该第一图像捕捉装置接收代表该第一图像的图像数据，并且从该第二图像捕捉装置接收代表该第二图像的图像数据，该第一图像具有对应于该光传感器阵列的该长边的长边和对应于该光传感器阵列的该短边的短边，该第二图像具有对应于该第二光传感器阵列的该长边的长边和对应于该第二光传感器阵列的该短边的短边；以及
配置该图像处理系统，以通过沿着该第一图像和该第二图像的长边结合从该第一图像捕捉装置接收的该图像数据与从该第二图像捕捉装置接收的该图像数据，产生代表单个图像的图像数据。
18.如权利要求17所述的方法，其中：
该光传感器阵列的所述光传感器设置在多个列和行中；
所述光传感器的所述行与该光传感器阵列的该长边平行地对准；以及
通过从同一行的多个光传感器同时传输数据，将图像数据从该光传感器阵列传输出来。
19.如权利要求17所述的方法，还包括配置该图像处理系统，以在结合来自该第一图像捕捉装置的该图像数据与来自该第二图像捕捉装置的该图像数据之前，旋转从该第一图像捕捉装置接收的该图像数据和从该第二图像捕捉装置接收的该图像数据。
20.如权利要求17所述的方法，还包括：
提供第三图像捕捉装置，该第三图像捕捉装置包括第三光传感器阵列，该第三光传感器阵列沿着该第三光传感器阵列的长边比沿着该第三光传感器阵列的短边包括更多数量的光传感器；以及
将该第三图像捕捉装置耦合至该支撑结构，以使该第三光传感器阵列的该短边实质上是水平的。
21.如权利要求20所述的方法，还包括：
提供第四图像捕捉装置，该第四图像捕捉装置包括第四光传感器阵列，该第四光传感器阵列沿着该第四光传感器阵列的长边比沿着该第四光传感器阵列的短边包括更多数量的光传感器；以及
将该第四图像捕捉装置耦合至该支撑结构，以使该第四光传感器阵列的该短边实质上是水平的。
22.如权利要求17所述的方法，其中将该第一图像捕捉装置和该第二图像捕捉装置耦合至该支撑结构的步骤包括将该第一图像捕捉装置和该第二图像捕捉装置倾斜以朝向向上方向。
23.一种创建全景图像的方法，该方法包括：
从第一图像捕捉装置接收图像数据，来自该第一图像捕捉装置的该图像数据代表具有两个长边和两个短边的第一图像；
从第二图像捕捉装置接收图像数据，来自该第二图像捕捉装置的该图像数据代表具有两个长边和两个短边的第二图像；
从第三图像捕捉装置接收图像数据，来自该第三图像捕捉装置的该图像数据代表具有两个长边和两个短边的第三图像；
将来自该第一图像捕捉装置、该第二图像捕捉装置、以及该第三图像捕捉装置的所述图像数据结合，以沿着它们的长边连接该第一图像、该第二图像、以及该第三图像。
24.如权利要求23所述的方法，还包括在将来自该第一图像捕捉装置、该第二图像捕捉装置、以及该第三图像捕捉装置的所述图像数据结合的该步骤之前，对来自该第一图像捕捉装置的该图像数据、来自该第二图像捕捉装置的该图像数据、以及来自该第三图像捕捉装置的该图像数据的每一个执行图像旋转操作。
25.如权利要求24所述的方法，其中将该旋转操作连同光学校正操作一起执行。
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