CN1101776A - 数字式摄像机 - Google Patents

Abstract

一个数字式摄像机，它有一个图象接收单元 (10)、一个信号处理单元(11)，一个A/D转换器 (12)及一个控制单元，该摄像机的内部功能可以由外 部命令来控制，该外部命令从一个计算机中的数字式 方式产生并传送到控制单元(11)并通过一个命令翻 译器(13b)来充分发挥作用而且由过程控制(13a)来 实施。另外该摄像机可具有电去耦的、数字或模拟输 入和/或输出，计算机可以由这些输入和/或输出读 入或读出。

Description

本发明涉及一种数字式摄像机。

迄今为止所使用的摄像机是要产生运动图象方式的视频数据，这些运动图象稍后可在监视器或图象显示屏上观看到。因此，许多摄像机具有这样的特点，即通过原始的部件（Einsatz）来达到此目的。这些摄像机依照某种标准，例如PAL、SECAM、等来产生视频数据。所以，这些现有的摄像机是自由地工作着的，也就是说，它们在一个固定的时间范围内提供连续的图象。在某些特征情况下，这些摄像机还有一些其它的输入，利用这些输入，摄像机例如可以与某些外部设备保持同步或者在某一读出的图象中跳过几行。

然而，由传统的摄像机所提供的图象方式的视频数据没有进行特殊的处理，所以不能没有进一步的图象处理。

因此，本发明的任务在于提供一种数字式摄像机，这种摄像机从一开始就设计应用在数据处理方面。

按照本发明的一种数字式摄像机的特征是其内部的功能可通过外部命令加以控制，所述命令的数字式从一个计算机中产生，传送到控制单元，并在控制单元中利用一个命令翻译器来翻译而且由一个过程控制实施。所述摄像机的其它优点为其控制单元作为硬件逻辑电路是这样来工作的，即所述命令能直接地被加工;图象接收单元是一个CCD-传感器单元;该摄像机有电去耦的、数字的或模拟的输入和/或输出，这些输入和/或输出可以从计算机控制或读出;可以首先安排一个由计算机设定的计时，以控制照明时间和/或外部光源的开关时间;该摄像机特别有一个易失性或非易性失性的读和/或写/读存储器以记载摄像机或传感器参数或构形数据，该存储器可由计算机读出以及写入。

由于本发明的数字式摄像机从一开始就设计成应用在图象处理方面并使其尽可能完善，所以，在这种摄像机中已成功地完成了图象数字化。因此，在本发明的摄像机中设计有一个图象接收单元、一个信号处理单元、一个数字化所要求的A/D转换器以及一个控制单元。按照本发明，所述的数字式摄像机可以通过外部命令来加以控制，所述外部命令在一个外设的计算机中产生并从计算机传送到摄像机。按照一种优选的实施方式，所述命令即命令字是以串行方式传送到摄像机上，并且，象素数据由摄像机以并行方式接收。另外，在进一步的优选实施例中，一个CCD-传感器单元作为图象接收单元来加以使用。

由于本发明的摄像机是由来自外设的计算机的数字传送的命令字来加以控制的，所以，传送到所述摄像机上的一个命令段具有图象接收单元的元件功能，例如从一个感光区向一个存储器写入的传送，或者一行图象信息的读出。一个这样的命令段（Befehlssatz）然而也能含有宏观命令，例如通过它可导致一个完整图象的读出。

为了完成到图象接收单元的高速输入，作为硬件逻辑电路的控制单元可以这样来设计，即它能利用一个命令翻译器（KommandoInterpreter）来接收从计算机送出的命令并解码，然后通过一个过程控制（Abaufsteuerung）来实施。

通过所述的外部计算机，所述摄像机的所有其它功能也完全能够加以控制，例如在任何时刻可以启动和终止照明。根据某种照明条件计算机能读出所述摄像机的图象数据。因为在摄像机中，所述图象数据仅仅按照明确的要求给出，所以，计算机例如可以通过程序控制来逐个地或以块的方式写入这些图象数据并放在它的主存储器内，因此，在计算机中可以取消一种昂贵的图象存储器。

根据一个优选的实施方式，所述数字式摄像机具有可由外部计算机控制的功能，例如可重读，或者可设置数字的或模拟的输入或输出，这些输入或输出可以是电去耦的。另外，根据本发明的另一个优选实施例，可以计划一个由计算机控制的计时去控制一个照明时间或外部光源的开关时间。根据另一个优选实施例，在本发明的摄像机中，设计有易失性或非易失性的读和/或写/读存储器，以记载摄像机或传感器的参数或者也记载构形数据，所述存储器可以由计算机读出和写入。

下面，借助于根据本发明的数字式摄像机的一个优选实施例的框图来详细说明本发明摄像机及进一步的优点。

用1表示按照本发明的一个数字式摄像机，它有一个图象接收单元10，最好是一个CCD-传感器单元，一个信号处理单元11，一个模/数转换器12以及一个串联到接收机/驱动级15的一个控制单元13，这些部件按图中所示方式相互连接起来。来自计算机20的命令经所述接收机/驱动级15传送到控制单元13上，该命令在所述控制单元中由一个命令翻译器13b解码并经过一个过程控制13a转换成控制信号以用于CCD-图象接收器10的图象接收单元及A/D转换器。另外，该摄像机还有一个命令翻译器13b以及与其串联的接收机/驱动级15，来自计算机20的命令经过它送到摄像机中控制单元13的命令翻译器13b上。在控制单元13中来自计算机的命令被解码并转换成控制信号用于图象接收部分。另外，在控制单元中安排有所述的总体过程控制13a，经过它可以启动A/D转换器12。

通过图中虚线所表示的部分，可以说明在许多情况下优良的附加图象处理功能，例如可以在用于轮廓跟踪的单元16中以及在一个步长编码单元17中得以完成。

因为所述的数字式摄像机1是由计算机20给出的相应的命令或指令来操纵的，那么当计算机已准备好接收数据时，有可能仅仅发送数据，由此，可以取消一个附加的图象存储卡或数字化卡。本发明的摄像机例如可以仅配置一个简单的接口，该接口可使一个数据块的接收成为可能，利用这种方式可以满足工业上低成本的要求。

在本发明的数字式摄像机中与所采用的图象接收单元相关的帧频实质上高于现有的摄像机，那么，例如在总的分辨率为每秒125个图象的情况下，以及在相应减小的分辨率而大大提高的帧数的情况下，即每秒高到200个图象可以被接收和处理。

本发明的摄像机还使得远距离完全传送图象数据成为可能。按照本发明一个优选实施方式中所采用的发送方法，从摄像机1到计算机20的距离为1000m，在所述过程中没有图象质量变劣的危险，也不必有中间放大器。此外，在传输过程中通过一个相应的接口也可以确保强的抗干扰性。

这样，在本发明的摄像机中可以设定内部放大以及计算机20的基本亮度（Grundhelligkeit），在传统的摄像机中通常规定的，自动的放大调节是对图象处理部分形成干扰的因素之一。另一方面，常常要求对变化的光线灵敏地加以适应。根据按数字式方式的放大和基本亮度的设定，上述两个要求均得不到合理的满足。

因为所述摄像机是由计算机20加以控制的，由此，可以设定积分持续时间（Integrationsdauer）。联系到内部放大的计算机的设定，在某些情况下可能也要某种附件，否则，在这些情况下则需要昂贵的摄像机光圈调节。

正如前面所设想的，本发明的数字式摄像机能自由地选择图象接收的起点时刻，反之，在传统的摄像机中，图象输入的起动例如在40ms的时间内才能进行，那么利用本发明的摄像机，通过由计算机20给出的命令即可启动图象摄入。更特别的是利用涉及瞬时照明的摄像机1的一个附件，并且利用与传统摄像机不同的积分持续时间可设定这一特点，可以获得明显的时间上的优越性，而不必要求更高级的元件。

通过摄像机中图象数据的数字化，从一开始起就可以确保图象接收传感器的感光元件（象素）的安排。然而，在普通的摄像机中，这种精确的安排是不可能的，因为仅有送出信号，而没有定时信号（Taktsignal）被传送，利用它，所述的图象传感器被选读出。然而，对于一个用于测量的摄像机附件，精确的1∶1安排具有决定性的意义，因为，否则，安排缺陷会导致结果中的位置缺陷。

另外，基于在本发明的摄像机中已摄取的图象数据的预加工，实质上减轻了所使用的计算机20的负担，特别是在高速图象系列时。例如，当本发明的摄像机配备有单元17时，那么，利用在单元17中得到的步长编码，在该摄像机中可实现数据减少。

Claims (6)

1、数字式摄像机由一个图像接收单元(10)、信号处理单元(11)、A/D转换器(12)及控制单元(13)构成，其特征在于：该摄像机内部的功能可通过外部命令加以控制，所述命令的数字式方式从一个计算机中产生，传送到控制单元(13)，并在控制单元中利用一个命令翻译器(13b)来翻译而且由一个过程控制(13a)来实施。

2、权利要求1的摄像机，其特征在于其控制单元（13）作为硬件逻辑电路是这样来工作的，即所述命令能直接地被加工。

3、根据权利要求1的摄像机，其特征在于图象接收单元是一个CCD-传感器单元（10）。

4、根据权利要求1的摄像机，其特征在于该摄像机有电去耦的、数字的或模拟的输入和/或输出，这些输入和/或输出可以从计算机（20）控制或读出。

5、根据权利要求1的摄像机，其特征在于：可以首先安排一个由计算机设定的计时，以控制照明时间和/或外部光源的开关时间。

6、根据权利要求1的摄像机，其特征在于：该摄像机特别有一个易失性的或非易失性的读和/或写/读存储器以记载摄像机或传感器参数或构形数据，该存储器可由计算机20读出以及写入。

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