CN110326283A - 成像系统 - Google Patents

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Abstract

一种成像系统，包括本体(1)、设于本体(1)上的第一处理单元(11)、搭载在本体(1)上的云台(2)、搭载在云台(2)上的图像采集模块(3)、信号传输线(4)和设于云台(2)上的第二处理单元(5)、设于本体(1)上的第三处理单元(6)；信号传输线(4)一端连接第二处理单元(5)，另一端连接第三处理单元(6)；第二处理单元(5)对图像采集模块(3)输出的多路第一信号进行编码，以输出第二信号；第三处理单元(6)通过信号传输线(4)接收第二信号并对第二信号进行解码处理后，发送解码后的第二信号至第一处理单元(11)。

Description

成像系统
技术领域
本发明涉及成像领域，尤其涉及一种成像系统。
背景技术
小型航拍无人机的出现，大大降低了航拍的门槛，无人机航拍得到了迅速的普及。通常情况下，相机不能通过硬连接的方式直接挂在在机身上，这是由于无人机飞行过程中，螺旋桨旋转造成机身的震动、以及无人机在升降、转向以及外力作用下引起的机身漂移，都会造成相机抖动，从而造成拍摄画面不稳定，拍摄质量差，故需要通过云台将相机搭载在无人机上。云台通过对无人机抖动进行补偿，起到减震增稳的效果。
云台是通过电机推力来补偿无人机抖动的，云台挂载的相机质量越小，云台设计越容易。因此小型航拍无人机，为了减轻云台重量，只将图像传感器、镜头等必须部分放在云台上，再直接通过信号传输线将相机输出的图像等数据传回无人机，如图1和图2所示。由于图像传感器输出的数据量比较大，需要使用多路信号传输线才能将图像传感器采集的数据传回无人机，多路信号传输线不仅会对云台的旋转、取景等造成限制，也提高了成本。
发明内容
本发明提供一种成像系统。
具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：
一种成像系统，包括本体、设于所述本体上的第一处理单元、搭载在所述本体上的云台、搭载在所述云台上的图像采集模块、信号传输线和设于所述云台上的第二处理单元、设于所述本体上的第三处理单元；
所述信号传输线一端连接所述第二处理单元，另一端连接所述第三处理单元；
所述第二处理单元对所述图像采集模块输出的多路第一信号进行编码，以输出第二信号；
所述第三处理单元通过所述信号传输线接收所述第二信号并对所述第二信号进行解码处理后，发送解码后的第二信号至所述第一处理单元。
由以上本发明实施例提供的技术方案可见，本发明在云台上增加第二处理单元，在本体上增加第三处理单元，图像采集模块输出的多路第一信号由第二处理单元对进行编码后再通过信号传输线发送至第三处理单元，第三处理单元将接收到的第二信号解码后再发送给第一处理单元，相比现有技术中图像采集模块输出的多路第一信号直接通过信号传输发送至第一处理单元，本发明的本体和云台之间的信号传输线数量减少，云台的设计更简单。另外，信号传输线数量减少，有利于云台360°自由旋转的设计，并降低了产品的成本，第一处理单元和云台可以选用端口更少的连接器连接，有利于系统的稳定性和小巧化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中的一种成像系统的结构示意图；
图2是现有技术中的另一种成像系统的结构示意图；
图3是本发明一实施例中的成像系统的结构示意图；
图4是本发明一具体实施例中的成像系统的结构示意图；
图5是本发明一实施例中的成像系统的部分结构示意图；
图6是本发明另一实施例中的成像系统的部分结构示意图。
附图标记：1：本体；11：第一处理单元；2：云台；3：图像采集模块；4：信号传输线；5：第二处理单元；6：第三处理单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
下面结合附图，对本发明的成像系统进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
参见图3，本发明实施例提供一种成像系统，所述成像系统可以包括本体1、第一处理单元11、云台2、图像采集模块3、信号传输线4、第二处理单元5和第三处理单元6。其中，所述第一处理单元11设于所述本体1上，可选地，第一处理单元11可以设于所述本体1内，也可以设于所述本体1的外部。所述云台2搭载在所述本体1上，可选地，云台2可以以上挂的方式搭载在所述本体1上，也可以以下挂的方式搭载在所述本体1上。所述图像采集模块3搭载在所述云台2上，本实施例通过控制云台2转动来控制图像采集模块3的转动。进一步地，所述第二处理单元5设于所述云台2上，所述第三处理单元6设于所述本体1上。而本实施例对第二处理单元5固定在云台2的方式以及第三处理单元6固定在本体1的方式不作限定，可选择现有固定方式将第二处理单元5固定在云台上，并将第三处理单元6固定在本体1上。
在本实施例中，所述信号传输线4一端连接所述第二处理单元5，另一端连接所述第三处理单元6。其中，本实施例的图像采集模块3将数据传输至第一处理单元11的过程可以包括：所述第二处理单元5对所述图像采集模块3输出的多路第一信号进行编码，以输出第二信号。所述第三处理单元6通过所述信号传输线4接收所述第二信号并对所述第二信号进行解码处理后，发送解码后的第二信号至所述第一处理单元11。需要说明的是，本发明实施例中，编码是指对至少两路数据进行合成处理，解码是指对合成的数据进行恢复，生成合成前的多路数据，故本实施例中，解码后的第二信号与第一信号相同。
本发明实施例中，在云台2上增加第二处理单元5，在本体1上增加第三处理单元6，图像采集模块3输出的多路第一信号由第二处理单元5进行编码后再通过信号传输线4发送至第三处理单元6，第三处理单元6将接收到的第二信号解码后再发送给第一处理单元11，相比现有技术中图像采集模块3输出的多路第一信号直接通过信号传输线4发送至第一处理单元11，本发明的本体1和云台2之间的信号传输线4数量减少，云台2的设计更简单。另外，信号传输线4数量减少，有利于云台2360°自由旋转的设计，并降低了产品的成本，第一处理单元11和云台2可以选用端口更少的连接器连接，有利于系统的稳定性和小巧化。
其中，所述第一信号至少包括所述图像采集模块3所采集的图像数据，通过第二处理单元5和第三处理单元6的处理，将图像采集模块3所采集的图像数据返回至第一处理单元11，再由第一处理单元11对接收到的图像数据进一步处理，例如，压缩、变换、增强、存储等等，从而满足用户的特定需求。本实施例中，所述第一处理单元11可以包括图像处理单元和/或存储单元，也可以包括其他信号处理单元。例如，在一些实施例中，所述第一处理单元11可以包括图像处理单元，通过图像处理单元对解码后的第二信号中的图像数据进行处理，如压缩、变换、增强等，从而获得满足需求的图像数据。在另一些实施例中，所述第一处理单元11可以包括存储单元，对解码后的第二信号进行保存。所述存储单元可以为硬盘、磁盘等模块。在又一些实施例中，所述第一处理单元11包括图像处理单元和存储单元，解码后的第二信号中图像数据可以先经图像处理单元进行处理后，再由存储单元对经图像处理单元处理后的图像数据进行保存。本实施例的图像数据可以为视频数据，也可以为图片。当然，所述第一信号并不限于图像数据，还可以包括其他信号，例如，图像采集模块3的工作参数。
在本发明实施例中，图像处理单元可以是中央处理器(central processingunit，CPU)。所述图像处理单元还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)，数字信号处理器(digitalsignal processor，DSP)，可编程逻辑器件(programmable logic device，PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device，CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(field-programmable gate array，FPGA)，通用阵列逻辑(genericarray logic，GAL)或其任意组合。
进一步地，在本实施例中，所述第二信号的数据路数小于所述第一信号的数据路数，通过第二处理单元5对多路第一信号中的至少两路进行合并处理，输出数据路数小于第一信号数据路数的第二信号，在将第二信号传输至第三处理单元6时，所需的信号传输线4的数量相应减少，从而降低成本，并使得云台2的设计更加灵活。
所述信号传输线4的数量与所述第二信号的数据路数相等，第二处理单元5输出的每路第二信号均由一根信号传输线4发送至第三处理单元6。所述信号传输线4可以为长排线，也可以为同轴线，具体可根据需要选择信号传输线4的类型。
所述图像采集模块3可以包括镜头和与所述镜头配合的图像传感器，通过将镜头和图像传感器等必须部分放置在云台2上，以减轻云台2的重量，从而有利于云台2的设计。
在本实施例中，所述图像采集模块3可以包括多个第一接口，所述第一接口可以包括时钟接口、复位接口、配置接口、图像接口或其他信号接口。本实施例的图像采集模块3通过第一接口输出第一信号。其中，所述配置接口可以包括镜头通信接口和图像传感器配置接口，通过镜头通信接口来控制镜头的工作参数，并通过图像传感器配置接口来控制图像传感器的工作参数。进一步地，所述图像传感器可以为CMOS图像传感器，也可以为CCD图像传感器，还可以为其他类型的图像传感器。
所述第二处理单元5可以包括多个第二接口和第三接口。其中，所述第二接口与所述第一接口一一对应连接，各第一信号经对应的第一接口传输至对应的第二接口。所述第三接口的数量等于所述第二信号的数据路数，本实施例的第二处理单元5通过第三接口将对应的第二信号输出的。
所述第三接口可以包括一个或者数量小于第一接口的数量。优选地，所述第三接口为一个高速串行接口，本实施例中，第二处理单元5对多路第一信号进行编码，生成一路第二信号(本实施例的第二信号为高速串行信号)，再由第三接口输出，即通过第二处理单元5对所接收到的所有第一信号进行合并，生成一路高速串行信号，从而使得成像系统所需的信号传输线4的数量达到最小，优化系统设计。
相应地，所述第三处理单元6可以包括第四接口，所述第四接口的数量与所述第三接口的数量相等。在本实施例中，所述信号传输线4一端连接所述第三接口，另一端连接所述第四接口，即信号传输线4的数量与第三接口的数量相等。在一实施例中，参见图5，所述第三接口和所述第四接口均为一个高速串行接口，所述信号传输线4包括一根，信号传输线4的一端连接第三接口，另一端连接第四接口。上行通信和下行通信的数据均经该信号传输线4传输。
在另一实施例中，参见图6，所述第三接口包括两个高速串行接口，所述第四接口也包括两个高速串行接口，所述信号传输线4包括两根。所述第二处理单元5的两个高速串行接口与所述第三处理单元6的两个高速串行接口通过两根所述信号传输线4对应连接。其中一根信号传输线4用于上行通信(上行通信的数据流向如图6中朝向右的箭头)，另一根信号传输线4用于下行通信(下行通信的数据流向如图6中朝向左的箭头)。
其中，在本实施例中，上行通信的通信链路包：图像采集模块3->第二处理单元5->信号传输线4->第三处理单元6->第一处理单元11，下行通信的通信链路包括：第一处理单元11->第三处理单元6->信号传输线4->第二处理单元5->图像采集模块3。
进一步地，所述第三处理单元6还包括多个第五接口，所述第一处理单元11包括多个第六接口。其中，所述第五接口的数量与所述第一信号的数据路数相等，多个所述第六接口与多个所述第五接口一一对应连接。本实施例中，第五接口和第六接口的类型均与第一接口的类型相对应，例如，第一接口包括时钟接口、复位接口、配置接口和图像接口，相应地，第五接口和第六接口均包括时钟接口、复位接口、配置接口和图像接口。所述第三处理单元6将所述第二信号恢复成所述多路第一信号，并将恢复后的第一信号经所述第五接口发送至所述第六接口。
此外，本实施例的第一处理单元11可以控制图像采集模块3工作。具体而言，第一处理单元11可接收外部设备发送时钟信号、复位信号、镜头的工作参数和图像传感器的工作参数等，并将接收到的时钟信号、复位信号、镜头的工作参数和图像传感器的工作参数等发送至第三处理单元6，由第三处理单元6对接收到的时钟信号、复位信号、镜头的工作参数和图像传感器的工作参数等进行编码，以输出第三信号，第三信号经信号传输线4发送至第二处理单元5，再由第二处理单元5对第三信号进行解码，恢复成时钟信号、复位信号、镜头的工作参数和图像传感器的工作参数等发送至相应的第一接口，实现对图像采集模块3的控制。在一实施例中，所述外部设备可以包括智能手机、平板电脑、桌上型电脑、计算机。在其他实施例中，所述外部设备还可以是集成了触摸屏及控制模块的遥控器，还可以是采用体感或声音等控制的眼镜、手套、头盔、麦克风或者其中任意的结合，无需安装APP即可通过遥控器上自带的触摸屏或者按键与第一处理单元11通信。
进一步地，第二处理单元5、第三处理单元6的类型可根据需要选择，从而满足不同的需求。可选地，所述第二处理单元5包括FPGA或ASIC芯片。可选地，所述第三处理单元6包括FPGA或ASIC芯片。优选地，参见图4，第二处理单元5和第三处理单元6均包括FPGA，第三接口和第四接口均为一个高速串行接口。由于FPGA上的高速串行接口，往往能达到几Gbps的带宽，甚至十几Gbps的带宽。而一般图像采集模块3(例如CMOS)的第一接口往往只有几百Mbps，或者几十Mbps，因此，由第二处理单元5或第三处理单元6编码后，信号传输线4的线路会大幅减少。
为实现云台2在偏航方向360°自由旋转，所述成像系统还可以包括电滑环，所述信号传输线4可以包括第一信号传输线4和第二信号传输线4。其中，所述第一信号传输线4的一端连接所述第二处理单元5，另一端连接所述电滑环。所述第二信号传输线4的一端连接所述第三处理单元6，另一端连接所述电滑环远离所述第一信号传输线4的一端。本实施例通过电滑环将现有云台2和本体1之间裸露的信号传输线4集成在电滑环内部，能够防止信号传输线4因扭动而缠绕在一起情况的发生，进而避免因信号传输线4因缠绕而导致断线的风险。另外，信号传输线4的数量减少后，电滑环可以设计的较小，设计更加简单。
具体地，云台2包括偏航轴和偏航轴电机，所述电滑环可以包括与偏航轴固定连接的外壳、设于所述外壳内并与所述外壳转动电连接的芯部。第一信号传输线4一端连接所述第二处理单元5，另一端连接所述外壳。第二信号传输线4一端连接所述第三处理单元6，另一端连接所述芯部。
本实施例中，所述外壳朝向所述芯部设有电刷，所述芯部朝向所述外壳设有触点。云台2工作时，所述偏航轴电机转动，偏航轴会带动所述外壳转动，而所述芯部处于静止状态，从而使得所述外壳与所述芯部之间相对转动。在所述芯部与所述外壳相对运动的过程中，触点与电刷能够接触，相应的触点与电刷相接触后，会使得对应的第一信号传输线4和第二信号传输线4导通，从而传递信号(例如时钟信号、复位信号、镜头的工作参数、图像传感器的工作参数、图像数据等)，进而控制图像采集模块3的工作。
本实施例的成像系统可以为无人机，也可以为无人车，还可以为其他搭载有云台2和图像采集模块3的监控设备。以所述成像系统为无人机为例进一步说明。
具体而言，上述实施例中的本体1为机身，第一处理单元11为图像处理单元(如DSP等)。相比现有技术中通过信号传输线4将图像采集模块3和图像处理单元直接连接而导致图像采集模块3和图像处理单元之间的信号传输线的数量过多，本实施例通过在云台2上增加第二处理单元5，在本体1上增加第三处理单元6，实现图像采集模块3和图像处理单元的间接连接，通过重编码技术，减少信号传输线的数量，从而降低成本，优化产品的设计。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明实施例所提供的成像系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (17)

1.一种成像系统，其特征在于，包括本体、设于所述本体上的第一处理单元、搭载在所述本体上的云台、搭载在所述云台上的图像采集模块、信号传输线和设于所述云台上的第二处理单元、设于所述本体上的第三处理单元；
所述信号传输线一端连接所述第二处理单元，另一端连接所述第三处理单元；
所述第二处理单元对所述图像采集模块输出的多路第一信号进行编码，以输出第二信号；
所述第三处理单元通过所述信号传输线接收所述第二信号并对所述第二信号进行解码处理后，发送解码后的第二信号至所述第一处理单元。
2.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述第二信号的数据路数小于所述第一信号的数据路数。
3.根据权利要求2所述的成像系统，其特征在于，所述信号传输线的数量与所述第二信号的数据路数相等。
4.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述图像采集模块包括多个第一接口，所述第一接口包括时钟接口、复位接口、配置接口和图像接口；
所述第一信号至少包括所述图像采集模块所采集的图像数据。
5.根据权利要求4所述的成像系统，其特征在于，所述图像采集模块包括镜头和与所述镜头配合的图像传感器，所述配置接口包括镜头通信接口和图像传感器配置接口。
6.根据权利要求5所述的成像系统，其特征在于，所述图像传感器为CMOS图像传感器。
7.根据权利要求4所述的成像系统，其特征在于，所述第二处理单元包括多个第二接口和第三接口，所述第二接口与所述第一接口一一对应连接，各第一信号经对应的第一接口传输至对应的第二接口；
所述第三接口的数量等于所述第二信号的数据路数。
8.根据权利要求7所述的成像系统，其特征在于，所述第三处理单元包括第四接口，所述第四接口的数量与所述第三接口的数量相等；
所述信号传输线一端连接所述第三接口，另一端连接所述第四接口。
9.根据权利要求8所述的成像系统，其特征在于，所述第三接口为一个高速串行接口，所述第四接口也为一个高速串行接口，所述信号传输线包括一根。
10.根据权利要求8所述的成像系统，其特征在于，所述第三接口为两个高速串行接口，所述第四接口也为两个高速串行接口，所述信号传输线包括两根；
所述第二处理单元的两个高速串行接口与所述第三处理单元的两个高速串行接口通过两根所述信号传输线对应连接。
11.根据权利要求8所述的成像系统，其特征在于，所述第三处理单元还包括多个第五接口，所述第五接口的数量与所述第一信号的数据路数相等；
所述第一处理单元包括多个第六接口，多个所述第六接口与多个所述第五接口一一对应连接，所述第三处理单元将所述第二信号恢复成所述多路第一信号，并将恢复后的第一信号经所述第五接口发送至所述第六接口。
12.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述第二处理单元包括FPGA或ASIC芯片。
13.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述第三处理单元包括FPGA或ASIC芯片。
14.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，还包括电滑环，所述信号传输线包括第一信号传输线和第二信号传输线；
其中，所述第一信号传输线的一端连接所述第二处理单元，另一端连接所述电滑环；
所述第二信号传输线的一端连接所述第三处理单元，另一端连接所述电滑环远离所述第一信号传输线的一端。
15.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述第一处理单元包括图像处理单元和/或存储单元。
16.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述成像系统为无人机，所述本体为机身，所述第一处理单元为图像处理单元。
17.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述成像系统为无人车。
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