CN109151280A - 一种4k分辨率的无损全高清摄像机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种4K分辨率的无损全高清摄像机，解决的是使用1080P分辨率的摄像头无法达到4K分辨率的技术问题，通过采用包括1个ARM处理CPU，3个图像处理SOC芯片以及4个1080P的CMOS图像传感器模块；任两个1080P的CMOS图像传感器模块输出TTL数字信号到第一个图像处理SOC芯片，另两个1080P的CMOS图像传感器模块输出TTL数字信号到第二个图像处理SOC芯片；所述第一个图像处理SOC芯片和第二个图像处理SOC芯片均连接到第三个图像处理SOC芯片，第三个图像处理SOC芯片用于完成4K分辨率的拼接的技术方案，较好的解决了该问题，可用于4K分辨率的无损全高清摄像机中。

Description

一种4K分辨率的无损全高清摄像机
技术领域
本发明涉及无损全高清摄像机领域，具体涉及一种4K分辨率的无损全高清摄像机。
背景技术
目前市面的摄像头，1080P分辨率的全高清摄像头非常普遍，而且价格也比较便宜。而4K分辨率的摄像机刚刚起步，价格还非常昂贵。4K分辨率的摄像机涉及的几个模块前端摄像头，处理芯片，后端显示部分，都还非常的少，价格高。
在会议系统拍摄和教学拍摄过程中，基本是用云台带动1个可变焦的1080P的摄像头转动，以达到从不同的角度，用近景，中景，远景等不同的场景拍摄。这种带云台的1080P摄像头，目前的价格，在中等偏上。云台的转动也会带来一些负面影响，例如，转动的噪音，转动时候，画面的抖动，聚焦的模糊等问题。于是出现了一种技术，就在一个固定分辨率的画面上，用更小分辨率的框，截取画面的某一部分后，放大显示出来。需要显示哪部分，就截取哪部分，效果类似于运动摄像机。但由于固定分辨率目前大多数只能在1080P的基础上截取，所以，经过放大后，图像质量下降比较严重，在实际项目中不实用。
因此，为了克服现有的无损全高清摄像机使用1080P分辨率的摄像头无法达到4K分辨率的技术问题。本发明提供一种4K分辨率的无损全高清摄像机。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在使用1080P分辨率的摄像头无法达到4K分辨率的技术问题。提供一种新的4K分辨率的无损全高清摄像机，该4K分辨率的无损全高清摄像机具有实现简单、成本低廉、能够用1080分辨率实现4K分辨率拍摄的特点。
为解决上述技术问题，采用的技术方案如下：
一种4K分辨率的无损全高清摄像机，所述4K分辨率的无损全高清摄像机包括1个ARM处理CPU，3个图像处理SOC芯片以及4个1080P的CMOS图像传感器模块；
任两个1080P的CMOS图像传感器模块输出TTL数字信号到第一个图像处理SOC芯片，另两个1080P的CMOS图像传感器模块输出TTL数字信号到第二个图像处理SOC芯片；
所述第一个图像处理SOC芯片和第二个图像处理SOC芯片均连接到第三个图像处理SOC芯片，第三个图像处理SOC芯片用于完成4K分辨率的拼接；
所述ARM处理器CPU用于控制3个MDIN380芯片以及4个CMOS图像传感器模块工作状态，并处理外部网络控制信号或RS232或RS422控制信号；所述ARM处理器CPU用于执行4K分辨率拼接程序。
本发明在整个过程中，不产生放大的过程就实现了1080分辨率转4k分辨率，不存在现有的图像像素损失的过程，真正达到全高清信号无损。
上述方案中，为优化，进一步地，所述4K分辨率拼接程序，包括如下步骤：
步骤1，定义4K分辨率截取框；
步骤2，将4K分辨率截取框与4个1080P的CMOS图像传感器模块的图像进行对比，如4K分辨率截取框与任一个1080P的CMOS图像传感器模块的图像相同则直接执行步骤6；
步骤3，第一个图像处理SOC芯片连接的2个1080P的CMOS图像传感器模块图像中与4K分辨率截取框重合部分合成为4K分辨率的第一部分；
步骤4，第二个图像处理SOC芯片连接的2个1080P的CMOS图像传感器模块图像中与4K分辨率截取框重合部分合成为4K分辨率的第二部分；
步骤5，将4K分辨率的第一部分与4K分辨率的第二部分进行合成；
步骤6，输出4K分辨率图像。
进一步地，所述合成是使用新型边缘融合算法进行相似部分融合。
进一步地，所述新型边缘融合算法为新型圆形提取算法，包括：
步骤A，定义分割的边缘点为基准作为圆心，以圆心周围四个像素点形成圆形；
步骤B，计算四个像素点的平均像素得到圆形附近像素的置信点；
步骤C，将像素点与置信点进行比较，像素点大于置信点则定义为1，像素点小于置信点的则定义为0；
步骤D，统计所述圆形内值为1的像素点个数，将置信点对应的当前均值作为像素值。
进一步地，所述第三个图像处理SOC芯片还连接有GV7600转换模块，GV7600转换模块连接有SDI接口。
进一步地，所述第三个图像处理SOC芯片连接有VGA接口和HDMI接口中至少一个。
现有技术的缺点是拍摄4K分辨率设备成本高，用普通1080P的摄像头无法实现大分辨率拍摄，并且使用物理机械云台转动有噪声，转动有延时，有损图像截取放大会造成画面质量模糊等。
针对以上用多画面使用矩阵无损拼接达到4K，并且实时画面可以任意截取子画面通过多接口输出，通过子画面不断的改变，模拟云台效果，整体设备无噪音，实时输出无卡顿，无画面抖动，无聚焦模糊等问题。
本发明的有益效果：本发明在整个过程中，不产生放大的过程就实现了1080分辨率转4k分辨率，不存在现有的图像像素损失的过程，真正达到全高清信号无损。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1，实施例1中的4K分辨率的无损全高清摄像机示意图。
图2，实施例1中的拼接程序示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例提供一种4K分辨率的无损全高清摄像机，如图1，所述4K分辨率的无损全高清摄像机包括1个ARM处理CPU，3个图像处理SOC芯片以及4个1080P的CMOS图像传感器模块，1080P的CMOS图像传感器模块前端设置有可变焦光学镜头共同构成镜头前端，图像处理SOC芯片为MDIN380。
图1中的第一部分为镜头前端，第二部分为内部电路，第三部分为外部接口。本实施中，任两个1080P的CMOS图像传感器模块输出TTL数字信号到第一个图像处理SOC芯片，另两个1080P的CMOS图像传感器模块输出TTL数字信号到第二个图像处理SOC芯片；
所述第一个图像处理SOC芯片和第二个图像处理SOC芯片均连接到第三个图像处理SOC芯片，第三个图像处理SOC芯片用于完成4K分辨率的拼接；
所述ARM处理器CPU用于控制3个MDIN380芯片以及4个CMOS图像传感器模块工作状态，并处理外部网络控制信号或RS232或RS422控制信号；所述ARM处理器CPU用于执行4K分辨率拼接程序。
具体地，所述4K分辨率拼接程序，如图2，包括如下步骤：
步骤1，定义4K分辨率截取框；
步骤2，将4K分辨率截取框与4个1080P的CMOS图像传感器模块的图像进行对比，如4K分辨率截取框与任一个1080P的CMOS图像传感器模块的图像相同则直接执行步骤6；
步骤3，第一个图像处理SOC芯片连接的2个1080P的CMOS图像传感器模块图像中与4K分辨率截取框重合部分合成为4K分辨率的第一部分；
步骤4，第二个图像处理SOC芯片连接的2个1080P的CMOS图像传感器模块图像中与4K分辨率截取框重合部分合成为4K分辨率的第二部分；
步骤5，将4K分辨率的第一部分与4K分辨率的第二部分进行合成；
步骤6，输出4K分辨率图像。
具体地，所述合成是使用新型边缘融合算法进行相似部分融合。
详细地，所述新型边缘融合算法为新型圆形提取算法，包括：
步骤A，定义分割的边缘点为基准作为圆心，以圆心周围四个像素点形成圆形；
步骤B，计算四个像素点的平均像素得到圆形附近像素的置信点；
步骤C，将像素点与置信点进行比较，像素点大于置信点则定义为1，像素点小于置信点的则定义为0；
步骤D，统计所述圆形内值为1的像素点个数，将置信点对应的当前均值作为像素值。
为了提供更多的输出形式，优选地，所述第三个图像处理SOC芯片还连接有GV7600转换模块，GV7600转换模块连接有SDI接口。
具体地，所述第三个图像处理SOC芯片连接有VGA接口和HDMI接口中至少一个。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (6)

1.一种4K分辨率的无损全高清摄像机，其特征在于：所述4K分辨率的无损全高清摄像机包括1个ARM处理CPU，3个图像处理SOC芯片以及4个1080P的CMOS图像传感器模块；
任两个1080P的CMOS图像传感器模块输出TTL数字信号到第一个图像处理SOC芯片，另两个1080P的CMOS图像传感器模块输出TTL数字信号到第二个图像处理SOC芯片；
所述第一个图像处理SOC芯片和第二个图像处理SOC芯片均连接到第三个图像处理SOC芯片，第三个图像处理SOC芯片用于完成4K分辨率的拼接；
所述ARM处理器CPU用于控制3个MDIN380芯片以及4个CMOS图像传感器模块工作状态，并处理外部网络控制信号或RS232或RS422控制信号；所述ARM处理器CPU用于执行4K分辨率拼接程序。
2.根据权利要求1所述的4K分辨率的无损全高清摄像机，其特征在于：所述4K分辨率拼接程序，包括如下步骤：
步骤1，定义4K分辨率截取框；
步骤2，将4K分辨率截取框与4个1080P的CMOS图像传感器模块的图像进行对比，如4K分辨率截取框与任一个1080P的CMOS图像传感器模块的图像相同则直接执行步骤6；
步骤3，第一个图像处理SOC芯片连接的2个1080P的CMOS图像传感器模块图像中与4K分辨率截取框重合部分合成为4K分辨率的第一部分；
步骤4，第二个图像处理SOC芯片连接的2个1080P的CMOS图像传感器模块图像中与4K分辨率截取框重合部分合成为4K分辨率的第二部分；
步骤5，将4K分辨率的第一部分与4K分辨率的第二部分进行合成；
步骤6，输出4K分辨率图像。
3.根据权利要求2所述的4K分辨率的无损全高清摄像机，其特征在于：所述合成是使用新型边缘融合算法进行相似部分融合。
4.根据权利要求3所述的4K分辨率的无损全高清摄像机，其特征在于：所述新型边缘融合算法为新型圆形提取算法，包括：
步骤A，定义分割的边缘点为基准作为圆心，以圆心周围四个像素点形成圆形；
步骤B，计算四个像素点的平均像素得到圆形附近像素的置信点；
步骤C，将像素点与置信点进行比较，像素点大于置信点则定义为1，像素点小于置信点的则定义为0；
步骤D，统计所述圆形内值为1的像素点个数，将置信点对应的当前均值作为像素值。
5.根据权利要求1-4任一所述的4K分辨率的无损全高清摄像机，其特征在于：所述第三个图像处理SOC芯片还连接有GV7600转换模块，GV7600转换模块连接有SDI接口。
6.根据权利要求1-4任一所述的4K分辨率的无损全高清摄像机，其特征在于：所述第三个图像处理SOC芯片连接有VGA接口和HDMI接口中至少一个。
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