CN111641765A - 摄像头模组、车载摄像系统及远程拍照方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摄像头模组、车载摄像系统及远程拍照方法，其中，摄像头模组包括图像传感器、预置有通信协议的通信控制器和串行器；通信协议用于沟通通信控制器与上位机的通信连接，且通信协议内封装有上位机对图像传感器的操作指令；通信控制器电性连接于图像传感器和串行器之间，可通过通信协议接收来自于上位机的控制指令，以对摄像头进行读/写操作；通过上述摄像头模组，把传统架构中上位机对图像传感器的直接读写操作通过协议的方式封装起来，通信控制器代理上位机对图像传感器执行控制命令，这就减轻了图像传输过程中链路的负担，降低传输误码和电磁干扰导致错误设置图像传感器寄存器的几率，从而既保证了图像传输的质量，又降低了成本。

Description

摄像头模组、车载摄像系统及远程拍照方法

技术领域

本发明涉及摄像头控制技术领域，尤其涉及一种摄像头模组、车载摄像系统及摄像头模组远程拍照方法。

背景技术

摄像头被应用于各种电子装置中，随着技术的不断突破与革新，新型摄像头不断出现。随着摄像头的拍摄质量和应用场景不断迈上新台阶，应用领域也愈加广泛，如，现在的汽车上也开始普遍安装摄像头。

车载摄像头一般集成CMOS图像传感器采集景物原始图像，通过ISP(图像处理器)对采集图像做处理并输出至后端接收。随着摄像头技术的进步，结合目前发展趋势来看，有以下的期望和矛盾：

1、一方面摄像头模组的规格，包含分辨率以及帧率等参数性能要求都越来越高。越来越高的分辨率/帧率带来更大的功耗，更大的功耗则要求摄像头模组具有较大的散热表面积，最终导致摄像头模组尺寸设计得越来越大。

2、另一方面由于车身电子化程度越来越高，用来安装摄像头模组的空间被压缩，导致摄像头需小型化设计，以增强摄像头安装便利性。

基于上述两点的矛盾，现在一些车载摄像头模组端仅有Sensor(图像传感器)，而ISP移至主机端，从而来解决功耗、尺寸之间的矛盾，这种设计的车载摄像头系统架构如图3所示，其简单地将Sensor与ISP分离，由Ser-Des(串行解串器)通过线束转发ISP对Sensor初始化及控制。

然而，在实际应用上，上述系统架构存在明显缺点。过于依靠线束保证图像传输的准确性和正确率，避免误码产生，对串行解串间的要求极高，存在功能风险，不能保证系统的可靠性和安全性。这主要表现在下述两个方面：

1、Sensor内部进行出图，涉及若干寄存器，需要由ISP初始化并控制，因传输误码和电磁干扰导致错误的寄存器设置，均有可能导致Sensor无法正常工作，引起无图像输出的现象；

2、ISP对Sensor输入的RAW图进行Tone Mapping(色彩映射)、HDR Combine(HDR合成)、AWB(自动白平衡)/AE(自动曝光)等控制，对图像而言，每帧图像均需要对Sensor进行上述控制，相互间发送和反馈信号相当频繁且需精准，一旦因长距离传输受到干扰误码将导致无法正常输出有效图像，可能会以引起花屏、闪烁等异常现象。

为避免出现上述问题，就要对摄像头端视频链路设计、连接器、线束、布线规范等提出较高的要求，以确保整个视频链路的信号完整性，当然对各零件要求也会更高，这就造成成本太高，不适宜产品的稳定量产。

发明内容

本发明其中一目的是提供一种与图像处理器分离的摄像头模组，在不改变线束规格的前提下，保证图像传输的准确性，避免误码。

本发明的另一目的是提供一种图像传感器与图像处理器分离安装的车载摄像系统，在不改变线束规格的前提下，保证图像传输的准确性，避免误码。

本发明的另一目的是提供一种图像传感器与图像处理器分离安装的摄像头模组远程拍照方法，在不改变线束规格的前提下，保证图像传输的准确性，避免误码。

为了实现上述目的，本发明公开了一种摄像头模组，其包括图像传感器、预置有通信协议的通信控制器和串行器；

所述图像传感器，用于获取图像的光信号并将其转换为电信号；

所述串行器，用于为所述摄像头模组提供与上位机通信和数据连接的串行接口；

所述通信协议，用于沟通所述通信控制器与上位机的通信连接，且所述通信协议内封装有上位机对所述图像传感器的操作指令；

所述通信控制器，电性连接于所述图像传感器和所述串行器之间，所述通信控制器可通过所述通信协议接收来自于所述上位机的控制指令，以对所述摄像头进行读/写操作。

与现有技术相比，本发明摄像头模组，在图像传感器与串行器之间设置有一通信控制器，且该通信控制器内阈值有通信协议，工作时，上位机通过通信协议与通信控制器通信连接，进而通过通信控制器完成对图像传感器的控制；由此可知，本发明摄像头模组，把传统架构中上位机对图像传感器的直接读写操作通过协议的方式封装起来，通过通信控制器代理上位机对图像传感器执行控制命令，这就减轻了图像传输过程中链路的负担，降低传输误码和电磁干扰导致错误设置图像传感器寄存器的几率，从而既保证了图像传输的质量，又降低了成本。

较佳地，所述通信控制器上设置有符合I2C总线接口标准的主机接口和从机接口，所述通信控制器通过所述主机接口与所述串行器电性连接，所述通信控制器通过所述从机接口与所述图像传感器电性连接。

较佳地，所述通信控制器还通过一垂直同步脉冲检测器与所述图像传感器电性连接。

本发明还公开一种车载摄像系统，其包括设置于前端的如上所述的摄像头模组和设置于后端的主机，所述主机与所述通信控制器之间通过所述通信协议进行通信连接；所述主机用于接收并处理所述摄像头模组获取到的图像信号，并通过所述通信控制器控制所述图像传感器的动作。

较佳地，所述主机包括解串器、图像处理器和控制终端；所述解串器与所述串行器通过串口连接；所述图像处理器设置于所述解串器和所述控制终端之间，所述解串器与所述图像处理器以及所述图像处理器与所述控制终端之间均通过I2C总线电性连接。

本发明还公开一种摄像头模组远程拍照方法，其包括设置于前端的摄像头模组和设置于后端的主机；所述摄像头模组包括图像传感器、通信控制器和串行器；

所述主机包括解串器、图像处理器和控制终端；

所述通信控制器电性连接于所述图像传感器和所述串行器之间，所述图像处理器电性连接与所述解串器和所述控制终端之间，所述串行器和所述解串器通过串口连接；

所述图像处理器通过通信协议与所述通信控制器进行通信，所述通信协议封装有所述图像处理器对所述图像传感器的操作指令；

所述拍照方法包括：

所述通信控制器检测所述串行器与所述解串器之间的通信链路以及所述图像传感器是否处于正常工作状态；如果是，

在所述图像处理器的命令下，

所述通信控制器对所述图像传感器进行上电复位和寄存器的初始化操作；

所述通信控制器控制所述图像传感器进行相应的拍摄操作。

较佳地，所述通信协议中还设置有校验码，当所述通信控制器检测到所述校验码出错时，屏蔽相应操作命令的执行。

较佳地，所述控制终端还可通过所述通信协议对所述通信控制器进行固件升级。

本发明还公开一种摄像头模组远程拍照系统，其包括：

一个或多个处理器；

存储器：

及一个或多个程序，其中一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行如上所述的摄像头模组远程拍照方法的指令。

本发明还公开一种计算机可读存储介质，其包括计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以完成如上所述的摄像头模组远程拍照方法。

附图说明

图1本发明实施例中摄像头模组的原理结构示意图。

图2为本发明实施例中车载摄像系统的系统架构图。

图3为现有技术中摄像头远程拍照的系统架构图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

如图1所示，本发明公开了一种摄像头模组1，该摄像头模组1包括图像传感器10(也即Sensor)、预置有通信协议(Proxy-CMD)的通信控制器11和串行器12。

图像传感器10用于获取图像的光信号并将其转换为电信号，串行器12为摄像头模组1提供与上位机通信和数据连接的串行接口。

通信协议，用于沟通通信控制器11与上位机的通信连接，且通信协议内封装有上位机对图像传感器10的操作指令。

通信控制器11，电性连接于图像传感器10和串行器12之间，通信控制器11可通过通信协议接收来自于上位机的控制指令，以对摄像头进行读/写操作。本实施例中，对于通信协议，本领域技术人员可根据图像传感器10的具体型号进行自定义设置，至于通信协议的具体代码属于本领域技术人员的公知常识，在此不再赘述。

具体地，如图1所示，通信控制器11上设置有符合I2C总线接口标准的主机接口(I2C Slave)C1和从机接口(I2C Master)C2，通信控制器11通过主机接口C1与串行器12电性连接，通信控制器11通过从机接口C2与图像传感器10电性连接。较佳地，通信控制器11还通过一垂直同步脉冲检测器与图像传感器10电性连接，该垂直同步脉冲检测器用于检测图像传感器10是否处于正常工作状态，同时还用于检测图像传感器10是否处于V-Blank状态(消隐状态)，只有在V-Blank状态，上位机才能对图像处理器21做3A(AE自动曝光、AWB自动扁平化、AF自动对焦)的调整。

具有上述结构的摄像头模组1在工作时，上位机通过通信协议与通信控制器11通信连接，进而通过通信控制器11完成对图像传感器10的控制。由此可知，本发明摄像头模组1，把传统架构中上位机对图像传感器10的直接读写操作通过协议的方式封装起来，通过通信控制器11代理上位机对图像传感器10执行控制命令，这就减轻了图像传输过程中链路的负担，降低传输误码和电磁干扰导致错误设置图像传感器10寄存器的几率，从而既保证了图像传输的质量，又降低了成本。

根据上述摄像头模组1结构，如图2本发明还公开一种用在机动车辆上的车载摄像系统，其包括设置于前端的摄像头模组1和设置于后端的主机2(相当于上述实施例中的上位机)，本实施例中的前端和后端分别指的是拍摄位置和位于车内控制系统的接收位置。主机2与通信控制器11之间通过通信协议进行通信连接。主机2用于接收并处理摄像头模组1获取到的图像信号，并通过通信控制器11控制图像传感器10的动作。

较佳地，主机2包括解串器20、图像处理器21和控制终端22。解串器20与串行器12通过串口连接，可为有线连接，也可为无线连接。图像处理器21设置于解串器20和控制终端22之间，解串器20与图像处理器21以及图像处理器21与控制终端22之间均通过I2C总线电性连接。使用上述车载摄像系统，在不增加线束规格的前提下，控制终端22也可得到稳定的图像数据。

另外，本发明还公开一种摄像头模组远程拍照方法，以上述车载摄像系统为例，请继续参阅图2，该拍照方法包括：

当需要启动摄像头模组1时，控制终端22通过通信控制器11检测串行器12与解串器20之间的通信链路以及图像传感器10是否处于正常工作状态；如果是，

在图像处理器21的命令下，

通信控制器11对图像传感器10进行上电复位和寄存器的初始化操作；

通信控制器11控制图像传感器10进行相应的拍摄操作。

具体地，通信控制器11通过GP101(通用输入输出)的脉冲来检测串行器12与解串器20之间的链路是否完成配置，并且是否处于正常工作状态。同时，通信控制器11通过VSYNC的脉冲(由垂直同步脉冲检测器发出)来检测图像传感器10是否处于正常工作状态。通信控制器11内置有上电复位电路和寄存器初始列表，检测工作完成后，在图像处理器21的命令下，通信控制器11通过上电复位电路对图像传感器10进行上电复位，通过寄存器初始化列表对图像传感器10的寄存器进行初始化操作。接着，由通信控制器11控制图像传感器10进行相应的拍摄操作，在拍照过程中，通信控制器11还通过VSYNC的脉冲检测图像传感器10是否处于V-Blank状态，在确认图像传感器10处于V-Blank状态时，图像处理器21通过通信控制器11对图像传感器10做3A的调整。由此可知，通过通信控制器11的设置，避免了图像处理器21与图像传感器10直接通信，由通信控制器11负责接收和转发图像处理器21的信息，这就减轻了中间链路的负担，从而无须增加线束的规格，也能保证图像的正常传输。

进一步地，通信协议中还设置有校验码，当通信控制器11检测到校验码出错时，屏蔽相应操作命令的执行，从而避免出错。

另外，控制终端22还可通过通信协议对通信控制器11进行固件升级，以方便产品的更新换代。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种摄像头模组，其特征在于，包括图像传感器、预置有通信协议的通信控制器和串行器；

所述图像传感器，用于获取图像的光信号并将其转换为电信号；

所述串行器，用于为所述摄像头模组提供与上位机通信和数据连接的串行接口；

所述通信协议，用于沟通所述通信控制器与上位机的通信连接，且所述通信协议内封装有上位机对所述图像传感器的操作指令；

所述通信控制器，电性连接于所述图像传感器和所述串行器之间，所述通信控制器可通过所述通信协议接收来自于所述上位机的控制指令，以对所述摄像头进行读/写操作。

2.根据权利要求1所述的摄像头模组，其特征在于，所述通信控制器上设置有符合I2C总线接口标准的主机接口和从机接口，所述通信控制器通过所述主机接口与所述串行器电性连接，所述通信控制器通过所述从机接口与所述图像传感器电性连接。

3.根据权利要求2所述的摄像头模组，其特征在于，所述通信控制器还通过一垂直同步脉冲检测器与所述图像传感器电性连接。

4.一种车载摄像系统，其特征在于，包括设置于前端的如权利要求1至3任一项所述的摄像头模组和设置于后端的主机，所述主机与所述通信控制器之间通过所述通信协议进行通信连接；所述主机用于接收并处理所述摄像头模组获取到的图像信号，并通过所述通信控制器控制所述图像传感器的动作。

5.根据权利要求4所述的车载摄像系统，其特征在于，所述主机包括解串器、图像处理器和控制终端；所述解串器与所述串行器通过串口连接；所述图像处理器设置于所述解串器和所述控制终端之间，所述解串器与所述图像处理器以及所述图像处理器与所述控制终端之间均通过I2C总线电性连接。

6.一种摄像头模组远程拍照方法，其特征在于，包括设置于前端的摄像头模组和设置于后端的主机；所述摄像头模组包括图像传感器、通信控制器和串行器；

所述主机包括解串器、图像处理器和控制终端；

所述通信控制器电性连接于所述图像传感器和所述串行器之间，所述图像处理器电性连接与所述解串器和所述控制终端之间，所述串行器和所述解串器通过串口连接；

所述图像处理器通过通信协议与所述通信控制器进行通信，所述通信协议封装有所述图像处理器对所述图像传感器的操作指令；

所述拍照方法包括：

所述通信控制器检测所述串行器与所述解串器之间的通信链路以及所述图像传感器是否处于正常工作状态；如果是，

在所述图像处理器的命令下，

所述通信控制器对所述图像传感器进行上电复位和寄存器的初始化操作；

所述通信控制器控制所述图像传感器进行相应的拍摄操作。

7.根据权利要求6所述的摄像头模组远程拍照方法，其特征在于，所述通信协议中还设置有校验码，当所述通信控制器检测到所述校验码出错时，屏蔽相应操作命令的执行。

8.根据权利要求6所述的摄像头模组远程拍照方法，其特征在于，所述控制终端还可通过所述通信协议对所述通信控制器进行固件升级。

9.一种摄像头模组远程拍照系统，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储器：

及一个或多个程序，其中一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行如权利要求6至8任一项所述的摄像头模组远程拍照方法的指令。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以完成如权利要求6至8任一项所述的摄像头模组远程拍照方法。

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