CN105607389A - 一种可组合的多镜头成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可组合的多镜头成像装置，包括立体几何镜头支架、安装于镜头支架上任意位置的多个镜头模组和连接镜头支架的电路板，电路板上设置有多通道图像信号处理器和图像传感器接口，图像传感器接口为复数个软排线接口或串行接口，接口为可插拔连接，另一端用于连接镜头模组，实现最大限度节约电路板尺寸，灵活应对各种复杂应用场景拍摄的多镜头可定制相机。

Description

一种可组合的多镜头成像装置

技术领域

本发明涉及图像通信技术领域，尤其涉及一种可组合的多镜头成像装置。

背景技术

目前的数字相机模组均采用单镜头单传感器模组，通过图像信号处理器芯片对输入图像信号执行矫正、去噪、滤波及3A等处理后，压缩为H.264或MJPG等视频格式输出。由于采用的是单镜头单传感器技术，只支持单一方向拍摄的相机，拍摄角度受制于镜头焦距和水平/垂直视角，多维度多角度拍摄、多焦距多景深图像融合以及多图像多频段增强的需求得不到满足，顾此失彼，不能实现全空域、全时域相机。

目前要实现多方向多维度拍摄的需求，一般采用“快球”带云台旋转的摄像机，或者采用多台单镜头相机模组组合的方案。采用“快球”带云台旋转的摄像机有时间差，不能同时拍摄多角度，多维度的场景，会发生漏拍现象，并且设备价格高昂，安装条件苛刻、机械故障等也会提升维护成本；采用多台单镜头相机模组组合的方案，由于电源、网络接入、图像信号处理器均独立配置，导致电源系统和网络接入配置繁杂、IP地址不足等问题；并且安装工程、大屏显示控制和人工成本上升，设备费也会居高不下，严重影响探头布控的效果和质量。虽然已有多镜头全景相机，但均是采用镜头角度和间距均匀分布的柱状或球状组合方式，面对弯转遮掩、纵横交错的复杂拍摄环境，一些图像采集效率不高，重点目标又不能着力布控，轻重把控不得要领，定制化、个性化也无从谈起。

专利文献CN101770059A公开的一种相机模组，包括底座、多个影像感测器及多个镜头模组，所述底座具有底面及与底面相对的多个承载面，所述多个承载面与底面的夹角均为锐角，所述多个镜头模组与多个影像感测器光学耦合，所述多个影像感测器分别设置于多个承载面，并分别收容于多个镜头模组。

相对于现有技术，本技术方案的相机模组中的底座具有多个与底面相对并与底面的夹角为锐角的多个承载面，使得设置于多个承载面上的多个影像感测器及多个镜头模组得到具有广阔的摄影角度、对同一物体的多个角度成像或者在时间上具有连续性的影像，上述的影像经过影像处理器的影像计算，从而可以实现到全景摄影、高速摄影及立体摄影等效果，因此，所述相机模组具有多种摄像功能。该专利公开的相机模组存在的缺陷是由于所有组件均需按照设定的方式固定安装，不能“因景而异”实现自由组装。

专利文献CN1786759公开了一种变焦镜头模组，包括一镜头座及一设置于镜头座内的影像感测器，其特征在于：该变焦镜头模组还包括一转动镜头，其中该转动镜头设于该镜头座内且能够于其内转动，该转动镜头具有多个设置于不同方向并具有不同焦距的透镜组，且该影像感测器位于该转动镜头下方，并与其中一个透镜组对准。与现有技术相比，本发明变焦镜头模组通过设置于转动镜头不同方向上的多个透镜组来实现变焦功能，其结构简单、组装方便且易微型化。该专利文献记载的变焦镜头模组包括转动镜头，其中该转动镜头设于该镜头座内且能够于其内转动，该转动镜头具有多个设置于不同方向并具有不同焦距的透镜组，且该影像感测器位于该转动镜头下方，并与其中一个透镜组对准。本专利文献的缺点是也不能“因景而异”实现自由组装。

随着多镜头拍摄装置在安防、汽车、移动及可穿戴设备等领域的应用越来越广泛，人们希望市场上出现多镜头任意组合的拍摄装置，充分发挥多传感器图像增强、融合与拼接的优点，根据拍摄环境要求，可以任意调整镜头的拍摄方位和拍摄维度，可以选择镜头支架和镜头模组，随意组装符合拍摄需求的摄像机。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的不足，提供一种用于安防、汽车、移动及可穿戴设备领域，多镜头任意组合的拍摄装置，该装置根据拍摄环境要求，可以任意调整镜头的拍摄方位和拍摄维度，图像传感器采集图像后，经过信号处理器计算，得到多镜头所拍图像的拼接与融合图像，从而方便而彻底解决由于拍摄方位多、布控环境复杂导致的立体覆盖困难，拍摄遗漏和容易产生盲区的问题，拍摄现场完整实时记录，并极大降低数据传输、布线、存储费用，极大节约布控成本。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种可组合的多镜头成像装置，包括镜头支架、安装于镜头支架上的多个镜头模组、电路板，以及连接电路板和多个镜头模组的软排线或双绞串口线。

优选的，所述电路板上设置有多通道图像信号处理器和图像传感器接口，所述图像传感器接口为软排线接口或串行接口，所述软排线接口或串行接口为复数个。其中，多通道图像信号处理器支持多路数据信号输入。

优选的，所述软排线的一端与软排线接口可插拔连接，另一端连接镜头模组。

优选的，所述双绞串口线的一端与串行接口可插拔连接，另一端连接镜头模组。

优选的，所述镜头模组包括模组底座、镜头、镜头插座、以及图像传感器，每个模组底座上设有一个或多个镜头插座，镜头固定设置于镜头插座或者与镜头插座旋转连接。

进一步地，所述模组底座上还设有信号插槽，信号插槽与所述软排线或者所述双绞串口线插拔连接。

进一步地，所述多镜头成像装置还包括组合插槽，所述组合插槽的一端连接一条软排线，另一端连接多条软排线，所述组合插槽内设置有合路电路，所述合路电路用于将多条软排线的信号合成一路数据输入所述多通道图像信号处理器。

进一步地，所述多镜头成像装置还包括组合插槽，所述组合插槽的一端连接一条双绞串口线，另一端连接多条双绞串口线，所述组合插槽内设置有合路电路，所述合路电路用于将多条双绞串口线的信号合成一路数据输入所述多通道图像信号处理器。

进一步地，所述镜头支架设置为立体几何支架，在所述立体几何支架上的任意位置设置镜头模组卡槽，所述镜头模组卡槽设有多个，每个镜头模组卡槽与所述模组底座配合设置，形成固定连接。各镜头以及相关的内部参数或外部参数，通过光学标定计算得出。

优选的，所述立体几何支架为柱体、锥体、台体、球体、多面体或旋转体，或者其中两个或两个以上立体几何支架的组合。

进一步地，所述电路板还设置外围设备插接口，所述外围设备插接口选自SD接口、USB接口、MAC接口、IIC接口、IIS接口、UART接口、GPIO接口、JTAG接口、LCD接口、DVI接口/HDMI接口、BT601接口/BT656接口/BT1120接口、电源接口中的一个或多个中的一个或多个。

有益效果：在电路板上设计软排线接口或串行接口，通过软排线或串行接口与外接的图像传感器连接，这种方式可以最大限度节约电路板尺寸，并可以灵活应对多样性和个性化的多镜头相机。

附图说明

图1是本发明提供的可组合的多镜头成像装置的一实施例的结构示意图；

图2是本发明提供的镜头支架以及之上任意位置镜头模组卡槽的一实施例的结构示意图；

图3是本发明提供的镜头模组的一实施例的结构示意图；

图4是本发明提供的可组合的多镜头成像装置的数据处理流程示意图；

图5是本发明提供的可组合的多镜头成像装置的另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

请参照图1和图2，本实施例提供的可组合的多镜头成像装置包括镜头支架30、安装于镜头支架30上的镜头模组20和电路板10，电路板10上设置有多通道图像信号处理器11(ImageSignalProcessor,ISP)和图像传感器接口12，图像传感器接口12为复数个软排线接口，软排线接口12与软排线13的一端可插拔连接，软排线13的另一端连接镜头模组20。镜头模组20包括单镜头模组和多镜头模组，为了减少电路板10上图像传感器接口12数量，该可组合的多镜头成像装置还包括组合插槽14，组合插槽14的一端通过一条软排线13与图像传感器接口12可插拔连接，组合插槽14的另一端连接多条软排线13，每条软排线13与镜头模组20连接，组合插槽14内设置有合路电路，通过合路电路将多条软排线13的信号合成一路数据输入多通道图像信号处理器11。本实施例中的图像传感器接口12也可设置为串行接口，相应地将软排线13替换为双绞串口线。

如图2所示的镜头支架30为半球体，镜头支架30的外表面，面向需求可以设置任意位置多个镜头模组卡槽31，镜头模组卡槽31用于固定连接镜头模组20。在其它实施例中，镜头支架30也可设计为柱体、锥体、台体、球体、多面体、旋转体或其他立体几何形状。立体几何支架的内部可设置为中空或镂空结构，以节省材料。镜头支架30的外表面可根据需要任意组合设置镜头模组卡槽31。

请参照图3，镜头模组20包括模组底座21、镜头22、镜头插座23、信号插槽24、以及图像传感器。模组底座21与镜头模组卡槽31配合设置，以使模组底座21能够嵌入镜头模组卡槽31内。模组底座21上设有一个或多个镜头插座23，镜头插座23可根据监控目标调整旋转镜头22方位。镜头插座23与镜头22可设置为固定连接或者旋转连接或者活动连接，由于固定连接、旋转连接、活动连接均可采用现有的连接结构设计，在此不作详述。每个镜头插座23上设置一个或多个镜头22，本实施例中镜头22设置为两个。信号插槽24与图像传感器连接，软排线13与信号插槽24可插拔连接。

本发明提供的可组合的多镜头成像装置，可根据拍摄环境要求，在镜头支架30任意位置开设镜头模组卡槽31，并与镜头模组20配合设计，镜头模组20通过软排线13连接至电路板10，因此，镜头22的拍摄方位、拍摄维度和拍摄场景可以任意调整和拼接，各镜头以及之间的内部参数和外部参数，通过光学标定计算得出。

请参照图4，多个镜头22所拍摄的图像，经过图像传感器25采集图像后，将图像数据传输到多通道图像信号处理器11处理，得到多个镜头22所拍图像的合成图像，再通过DVI接口/HDMI接口、USB接口或MAC接口将多通道图像信号处理器11整合的图像数据输出，达到多路拍摄一路输出的目的。多通道图像信号处理器11并行处理从多路图像传感器采集的图像信息，并计算整合成一个合成的图像数据输出，从而方便而彻底解决由于拍摄方位多、布控环境复杂导致的立体覆盖困难，拍摄遗漏和容易产生盲区的问题，极大降低设备和施工费用。

请参照图5，本发明提供的可组合的多镜头成像装置的另一实施例，本实施例中可组合的多镜头成像装置包括多面体的镜头支架40，多面体的镜头支架40的内部设有电路板，电路板上设有多通道图像信号处理器和其他外围设备电路，多面体的镜头支架40的外部设有多个镜头模组和外围设备接口。多个镜头模组包括单镜头模组51和双镜头阵列模组52，单镜头模组51包括镜头插座511，镜头插座511与电路板通过信号连线512连接，该信号连线512为软排线。双镜头阵列模组52通过支架连接器521与电路板连接，该支架连接器521内设置有多条软排线。所述外围设备电路设有外围设备插座531，外围设备插座531是与外围设备和内部的电路板连接的外围设备接口，如SD接口、USB接口、MAC接口、IIC接口、IIS接口、UART接口、GPIO接口、JTAG接口、LCD接口、DVI接口/HDMI接口、BT601接口/BT656接口/BT1120接口、电源接口等。

本发明提供的实施例采用的技术方案有以下共同特点：在电路板上设计软排线接口或串行接口，通过软排线接口或串行接口与图像传感器连接的方式可以最大限度节约电路板尺寸，并可以灵活应对各式各样的多镜头相机，并实现远距离图像信号传输。

综上，本发明提供的可组合的多镜头成像装置具有以下优点：

1、多镜头的排列形式不受均等角度与间隔分配的制约，可以灵活方便实现包括全景摄像机、VR/AR摄像机在内的可定制拍摄维度、方位和关注场景和目标的摄像机制作；

2、可以按需方便实现一点布控，多方向多维度合成拍摄，真正实现无死角、无盲区、高效率、重点突出的拍摄，而且追加镜头比追加摄像机更便宜、更简单。

3、可节约安装成本、设备成本和布控时间，并可以真正廉价而方便地实现探头的密集而有效的部署，在经费预算范围内最大限度实现立体全方位布控，真正实现安防追求的密集布控、立体布控效果。

4、可以实现多镜头模组的多级级联，按需实现更多镜头(甚至无穷尽镜头)的合成拍摄，为新的更大的拍摄创新提供支持。

需要说明的是：本发明提供的镜头模组与现有的镜头不同，电路板上不直接安装图像传感器，而是在电路板上设计图像传感器接口，通过软排线或双绞串口线与图像传感器连接的方式实现“一机多头”功能，并且实现了“因景而异”自由组装。采用多镜头模组形式使得图像传感器信号排列规范，即插即得方便配置，适合个性化产品定制，既可以制作的非常小巧，又可以灵活应对各种多镜头成像设备制作。采用串行线的优点是：将多个镜头模组并行数据转换成串行数据后，通过HDMI、RJ45等双绞串口线线与串行接口连接，可以大大延伸镜头模组与多通道图像信号处理器连接的距离，方便布控方向和位置设置。通过一套电源和一种类型图像输出接口，就可以极大节约摄像机设备，并有效解决了电源连接、网络布线、多网段无线接入、IP地址不足等缺陷，简单而廉价地实现了摄像头密集安装、立体布控的需求。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种可组合的多镜头成像装置，其特征在于：包括镜头支架、安装于镜头支架上的多个镜头模组、电路板，以及连接电路板和多个镜头模组的软排线或双绞串口线。

2.根据权利要求1的多镜头成像装置，其特征在于：所述电路板上设置有多通道图像信号处理器和图像传感器接口，所述图像传感器接口为软排线接口或串行接口，所述软排线接口或串行接口为复数个。

3.根据权利要求2所述的多镜头成像装置，其特征在于：所述软排线的一端与软排线接口可插拔连接，另一端连接镜头模组。

4.根据权利要求2所述的多镜头成像装置，其特征在于：所述双绞串口线的一端与串行接口可插拔连接，另一端连接镜头模组。

5.根据权利要求1—4任一项所述的多镜头成像装置，其特征在于：所述镜头模组包括模组底座、镜头、镜头插座、以及图像传感器，每个模组底座上设有一个或多个镜头插座，镜头固定设置于镜头插座或者与镜头插座旋转连接。

6.根据权利要求5所述的多镜头成像装置，其特征在于：所述模组底座上还设有信号插槽，信号插槽与所述软排线或者所述双绞串口线插拔连接。

7.根据权利要求1—4任一项所述的多镜头成像装置，其特征在于：还包括组合插槽，所述组合插槽的一端连接一条软排线，另一端连接多条软排线，所述组合插槽内设置有合路电路，所述合路电路用于将多条软排线的信号合成一路数据输入所述多通道图像信号处理器。

8.根据权利要求1—4任一项所述的多镜头成像装置，其特征在于：还包括组合插槽，所述组合插槽的一端连接一条双绞串口线，另一端连接多条双绞串口线，所述组合插槽内设置有合路电路，所述合路电路用于将多条双绞串口线的信号合成一路数据输入所述多通道图像信号处理器。

9.根据权利要求1所述的多镜头成像装置，其特征在于：所述镜头支架设置为立体几何支架，所述镜头支架上任意位置设置镜头模组卡槽，所述镜头模组卡槽设有多个，每个所述镜头模组卡槽与所述模组底座配合设置，形成固定连接。

10.根据权利要求1所述的多镜头成像装置，其特征在于：所述电路板还设置外围设备插接口，所述外围设备插接口选自SD接口、USB接口、MAC接口、IIC接口、IIS接口、UART接口、GPIO接口、JTAG接口、LCD接口、DVI接口/HDMI接口、BT601接口/BT656接口/BT1120接口、电源接口中的一个或多个。