CN111901501B - 一种全彩全景成像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种全彩全景成像装置，包括：镜头组、滤光片切换机构、图像传感器、信号处理机芯，所述镜头组设于所述滤光片切换机构上滤光片之后，所述镜头组和信号处理机芯通过机械接口连接，机械接口和所述图像传感器之间设置所述滤光片切换机构，所述滤光片切换机构的滤光片用于获取波段信号，所述图像传感器设于所述镜头组焦面位置处，所述图像传感器用于对滤光后的图像进行光电转换。采用了滤光片切换方式可以高效的同时获取全彩和全景的图像，这样可以获得极为清晰的景象，且成本低；通过巧妙设计滤光片，并进行摄像机的乒乓滤光操作，避免了滤光片的空转并用以实现更大视场画面，对于智能安防时代的超清晰大场景监控有重大使用价值。

Description

一种全彩全景成像装置
【技术领域】
本发明涉及图像成像技术领域，尤其涉及一种全彩全景成像装置。
【背景技术】
在安防领域，摄像机采集视频的图像质量(包括颜色、亮度和清晰度等)是用户非常关注的，好的图像质量对于人脸识别、车辆识别和其他智能应用的效果至关重要。目前安防行业普遍采用的彩色图像传感器均为基于bayer滤光片的单传感器方案，虽然降低了产品成本，但也导致了颜色还原度差，亮度和清晰度不够好等问题。在高质量的航拍和工业检测中，使用3CCD方案来获得高质量的彩色成像效果，即通过棱镜分光获得R、G、B三个颜色分量，然后通过3个图像传感器来接收3个颜色分量，最后再进行图像融合获得彩色效果。这一方案虽然可获得良好的彩色成像效果，但光机部分复杂，成本高昂，不适合安防行业应用。
另一方面，在大场景下进行人脸识别等智能应用，需要对人脸成像有足够多的像素以获得高识别率，这就要求有足够的镜头焦距来实现高空间分辨率，但这样也带来了监控视场的下降，导致了无法进行大场景的全局监控。目前安防厂家的解决方案主要采用了变焦镜头或者球基转动的方式来实现，这种方式由于需要人为操作才能实现较好的变焦或转动，因此无法进行真正的智能化应用。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供一种全彩全景成像装置，采用了滤光片切换方式可以高效的同时获取全彩和全景的图像，这样可以获得极为清晰的景象，且成本低；通过巧妙设计滤光片，并进行摄像机的乒乓滤光操作，避免了滤光片的空转并用以实现更大视场画面，对于智能安防时代的超清晰大场景监控有重大使用价值。
为解决上述技术问题，本发明一实施例提供了一种全彩全景成像装置，包括：镜头组、滤光片切换机构、图像传感器、信号处理机芯，所述镜头组设于所述滤光片切换机构上滤光片之后，所述镜头组和信号处理机芯通过机械接口连接，机械接口和所述图像传感器之间设置所述滤光片切换机构，所述滤光片切换机构上的滤光片用于获取波段信号，所述图像传感器设于所述镜头组焦面位置处，所述图像传感器用于对滤光后的图像进行光电转换。
优选地，所述图像传感器包括多个。
优选地，所述镜头组包括多个镜头。
优选地，所述图像传感器包括第一图像传感器，第二图像传感器，第三图像传感器，第四图像传感器。
优选地，所述镜头组包括第一长焦距镜头，第二长焦距镜头，第三长焦距镜头，广角镜头。
优选地，所述装置还包括驱动所述滤光片切换机构上的滤光片转动的电机，所述电机的执行机构驱动滤光片切换，所述电机和所述信号处理机芯相连，所述电机的驱动模块布局在所述信号处理机芯内部PCB上。
优选地，所述滤光片切换机构上的滤光片设有红光滤光片，蓝光滤光片，绿光滤光片，全透滤光片，所述全透滤光片设于所述滤光片切换机构的中心；所述红光滤光片、蓝光滤光片、绿光滤光片均为圆形，其圆心环绕所述全透滤光片的圆心均匀分布。
优选地，所述机械接口连接包括C口或者CS口连接。
优选地，所述第一图像传感器、第二图像传感器、第三图像传感器均为黑白图像传感器，所述第四图像传感器为黑白图像传感器或者彩色图像传感器。
优选地，所述第一图像传感器、第二图像传感器、第三图像传感器、第四图像传感器布局在各自PCB板上。
优选地，所述第一图像传感器、第二图像传感器、第三图像传感器、第四图像传感器的像素的长宽比为16:9或17:9或4:3或3:2。
优选地，所述第一图像传感器摆放方式为水平为长边，垂直为短边；所述第二图像传感器、第三图像传感器的摆放方式均为水平为短边，垂直为长边。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：采用了滤光片切换方式可以高效的同时获取全彩和全景的图像，这样可以获得极为清晰的景象，且成本低；通过巧妙设计滤光片，并进行摄像机的乒乓滤光操作，避免了滤光片的空转并用以实现更大视场画面，对于智能安防时代的超清晰大场景监控有重大使用价值。
【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它的附图。
图1是本发明全彩全景成像装置结构示意图。
图2是本发明全彩全景成像装置的镜头截面图。
图3是本发明全彩全景成像装置的滤光片切换结构示意图。
图4是本发明全彩全景成像装置的图像传感器布局结构示意图。
图中，1-镜头组，2-滤光片切换机构，3-图像传感器，4-信号处理机芯，5-第一长焦距镜头，6-第二长焦距镜头，7-第三长焦距镜头，8-广角镜头，9-电机减速器，10-电机，11-红光滤光片，12-蓝光滤光片，13-绿光滤光片，14-全透滤光片，15-第一图像传感器，16-第二图像传感器，17-第三图像传感器，18-第四图像传感器。
【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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
图1是本发明全彩全景成像装置结构示意图。如图1所示，一种全彩全景成像装置，包括：镜头组1、滤光片切换机构2、图像传感器3、信号处理机芯4，镜头组1设于滤光片切换机构2上滤光片之后，镜头组1和信号处理机芯4通过机械接口连接，机械接口和图像传感器3之间设置滤光片切换机构2，滤光片切换机构2上的滤光片用于获取波段信号，图像传感器3设于镜头组1焦面位置处，图像传感器3用于对滤光后的图像进行光电转换。
图2是本发明全彩全景成像装置的镜头截面图。如图2所示，镜头组1包括多个镜头：第一长焦距镜头5，第二长焦距镜头6，第三长焦距镜头7，广角镜头8。这样设置，可以形成大视场观测和长焦的精细拼接成像。
图3是本发明全彩全景成像装置的滤光片切换结构示意图。如图3所示，本发明全彩全景成像装置还包括驱动滤光片切换机构2上的滤光片转动的电机10，滤光片切换机构2上的滤光片设有红光滤光片11，蓝光滤光片12，绿光滤光片13，全透滤光片14；全透滤光片14设于滤光片切换机构2的中心；红光滤光片11、蓝光滤光片12、绿光滤光片13均为圆形，其圆心环绕全透滤光片14的圆心均匀分布。电机10的执行机构驱动滤光片切换，电机10和信号处理机芯4相连，电机10的驱动模块布局在信号处理机芯4内部PCB上。通过电机驱动转轮的三档滤光片切换交替获取R/G/B波段信息，通过乒乓操作的方式，高效获取三个波段的全色信息。电机10的执行机构是电机10的运动部分，它控制滤光片切换机构2上的滤光片旋转动作。电机10的驱动模块是电机10的驱动电路部分，它实现对电机10的执行机构动作幅度的控制。
图4是本发明全彩全景成像装置的图像传感器布局结构示意图。如图4所示，图像传感器3包括多个。图像传感器3包括第一图像传感器15，第二图像传感器16，第三图像传感器17，第四图像传感器18。
实施例二
实施例1中的镜头组1和信号处理机芯4连接机械接口标准可以是C口或CS口，以及其他自定义的安装接口形式。
实施例三
第一图像传感器15，第二图像传感器16，第三图像传感器17，第四图像传感器18四个传感器的布局呈现三个外围布局加一个中心布局的形式，三个外围布局图像传感器的中心围绕中心图像传感器进行布局。
实施例四
第一图像传感器15，第二图像传感器16，第三图像传感器17，第四图像传感器18四个图像传感器布局在PCB上，该PCB可单独成板，也可和信号处理机芯4合并成一张PCB板。第一图像传感器15，第二图像传感器16，第三图像传感器17，第四图像传感器18四个图像传感器布局在各自PCB板上时，根据后期拼接需要，第一图像传感器15、第二图像传感器16、第三图像传感器17三个图像传感器中心法线会形成夹角进行安装。
实施例五
中心通道对应的第四图像传感器18为黑白图像传感器或者基于bayer滤波的彩色传感器,第一图像传感器15、第二图像传感器16、第三图像传感器17三个外围图像传感器为黑白图像传感器。配合彩色滤光片，选择感光度高的黑白图像传感器。第四图像传感器可以根据实际使用喜好选择黑白或彩色的图像传感器。
实施例六
第一图像传感器15，第二图像传感器16，第三图像传感器17，第四图像传感器18四个图像传感器可以单独成板，也可以形成一定夹角摆放在工装上独立成板，分别供电和与信号处理机芯4进行通信。单独成板便于视场拼接时对拍摄角度进行调整。形成一定夹角摆放在工装上独立成板，是为了具体实施时，更方便地做拼接处理。
实施例七
第一图像传感器15，第二图像传感器16，第三图像传感器17，第四图像传感器18四个像素的长宽比为常见的16:9组成，或者17：9或者4:3或者3:2的图像传感器的画幅比例。
实施例八
第一图像传感器15摆放方式为水平为长边，垂直为短边；第二图像传感器16和第三图像传感器17为水平为短边，垂直为长边的摆放方式，这样做便于和第一图像传感器15数据进行拼接融合。第四图像传感器18的摆放方式不受限制；第一图像传感器15、第二图像传感器16、第三图像传感器17这三个图像传感器这样设置，可以起到更好地进行拼接、便于图像的对齐的作用。
由此可见，通过电机驱动转轮的三档滤光片切换交替获取R/G/B波段信息，通过乒乓操作的方式，高效获取三个波段的全色信息；利用中心不变，持续输出一路广角相机画面，实现一路大视野的参考通道数据，以满足公安视频存储需求；通过对不同时刻输出的R/G/B数据进行融合，获取全彩图像；参考中心通道摄像机获取的广角视频数据，将合成后的全彩图像进行融合。
由上述说明可知，使用根据本发明的全彩全景成像装置，采用了滤光片切换方式可以高效的同时获取全彩和全景的图像，这样可以获得极为清晰的景象，且成本低；扩大了高空间分辨率下的视场，进而通过3色图像进行融合以实现更好的彩色还原度、亮度和图像清晰度；通过巧妙设计滤光片，并进行摄像机的乒乓滤光操作，避免了滤光片的空转并用以实现更大视场画面，对于智能安防时代的超清晰大场景监控有重大使用价值。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，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 (6)

1.一种全彩全景成像装置，其特征在于，包括：镜头组（1）、滤光片切换机构（2）、图像传感器（3）、信号处理机芯（4），所述镜头组（1）设于所述滤光片切换机构（2）上滤光片之后，所述镜头组（1）和信号处理机芯（4）通过机械接口连接，所述机械接口和所述图像传感器（3）之间设置所述滤光片切换机构（2），所述滤光片切换机构（2）上的滤光片用于获取波段信号，所述图像传感器（3）设于所述镜头组（1）焦面位置处，所述图像传感器（3）用于对滤光后的图像进行光电转换；
所述镜头组（1）包括第一长焦距镜头（5），第二长焦距镜头（6），第三长焦距镜头（7），广角镜头（8）；
所述滤光片切换机构（2）上的滤光片设有红光滤光片（11），蓝光滤光片（12），绿光滤光片（13），全透滤光片（14）；所述全透滤光片（14）设于所述滤光片切换机构（2）的中心；所述红光滤光片（11）、蓝光滤光片（12）、绿光滤光片（13）均为圆形，其圆心环绕所述全透滤光片（14）的圆心均匀分布；
所述装置还包括驱动所述滤光片切换机构（2）上的滤光片转动的电机（10），所述电机（10）的执行机构驱动滤光片切换，所述电机（10）和所述信号处理机芯（4）相连，所述电机（10）的驱动模块布局在所述信号处理机芯（4）内部PCB上；
所述滤光片切换机构（2）转动时，所述全透滤光片（14）对应所述广角镜头（8）中心不变，所述红光滤光片（11）、蓝光滤光片（12）、绿光滤光片（13）依次转动至对应所述第一长焦距镜头（5），第二长焦距镜头（6），第三长焦距镜头（7）的位置；
所述图像传感器（3）包括第一图像传感器（15），第二图像传感器（16），第三图像传感器（17），第四图像传感器（18）；所述第一图像传感器（15），第二图像传感器（16），第三图像传感器（17）分别与所述第一长焦距镜头（5），第二长焦距镜头（6），第三长焦距镜头（7）位于同一光轴；所述第四图像传感器（18）与所述广角镜头（8）位于同一光轴。
2.根据权利要求1所述的全彩全景成像装置，其特征在于，所述机械接口连接包括C口或者CS口连接。
3.根据权利要求1所述的全彩全景成像装置，其特征在于，所述第一图像传感器（15）、第二图像传感器（16）、第三图像传感器（17）均为黑白图像传感器，所述第四图像传感器（18）为黑白图像传感器或者彩色图像传感器。
4.根据权利要求1所述的全彩全景成像装置，其特征在于，所述第一图像传感器（15）、第二图像传感器（16）、第三图像传感器（17）、第四图像传感器（18）布局在各自PCB板上。
5.根据权利要求1所述的全彩全景成像装置，其特征在于，所述第一图像传感器（15）、第二图像传感器（16）、第三图像传感器（17）、第四图像传感器（18）的像素的长宽比为16:9或17:9或4:3或3:2。
6.根据权利要求1所述的全彩全景成像装置，其特征在于，所述第一图像传感器（15）摆放方式为水平为长边，垂直为短边；所述第二图像传感器（16）、第三图像传感器（17）的摆放方式均为水平为短边，垂直为长边。
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