CN214507229U - 图像采集系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种图像采集系统及车辆，该图像采集系统包括控制模组、传输模组和多个相机模组，所述控制模组包括第一处理器和脉冲触发单元，所述传输模组包括解串器和串行器，所述第一处理器与所述脉冲触发单元连接，所述第一处理器、所述脉冲触发单元和所述串行器分别与所述解串器连接，所述串行器与所述相机模组连接。经过解串器和串行器进行脉冲信号的远距离传输，可以实现多个相机模组同时触发，保证了图像采集的同步性，同时利用解串器和串行器进行图像数据的远距离传输，可以保证传输至第一处理器的图像数据的质量，从而使得后续图像拼接的效果更佳。

Description

图像采集系统及车辆

技术领域

本实用新型属于图像采集技术领域，特别涉及一种图像采集系统及车辆。

背景技术

众所周知，在一些车辆中，通常存在环视拼接或高级驾驶辅助系统(AdvancedDriving Assistance System，ADAS)检测的需求，例如商用车等，由于车身长度原因，需要6～8路相机才能全覆盖，此时就需要同步采集多路相机的图像，再对采集到的图像进行拼接处理。而在同步采集多路相机的图像时，因为车身长度原因，一方面，相机传输线缆所需的长度过长，图像数据需要远距离传输；另一方面，触发多路相机进行拍摄的脉冲信号也需要远距离传输，现有的图像采集系统在脉冲信号和图像数据远距离传输过程中通常容易出现信号干扰、数据缺失的情况，往往难以同步采集到多路相机的图像数据，从而导致图像拼接的效果较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种图像采集系统及车辆，旨在解决现有技术中图像拼接效果较差的技术问题。

本实用新型提供一种图像采集系统，包括控制模组、传输模组和多个相机模组，所述控制模组包括第一处理器和脉冲触发单元，所述传输模组包括解串器和串行器，所述第一处理器与所述脉冲触发单元连接，所述第一处理器、所述脉冲触发单元和所述串行器分别与所述解串器连接，所述串行器与所述相机模组连接。

进一步地，所述第一处理器包括用于与所述解串器连接的MIPI接口。

进一步地，所述脉冲触发单元包括微控制器，所述微控制器与所述解串器连接。

进一步地，所述解串器包括用于与所述串行器连接的FPD-Link接口和/或GMSL接口。

进一步地，所述解串器与所述串行器通过FPD-LinkⅢ协议通信连接。

进一步地，所述传输模组包括多个所述解串器，且每一所述解串器连接有至少一个所述串行器，所述串行器与所述相机模组一一对应连接。

进一步地，所述第一处理器包括图像采集单元和图像拼接单元，所述图像拼接单元、所述脉冲触发单元和所述解串器分别与所述图像采集单元连接。

进一步地，所述相机模组包括第二处理器和影像设备，所述第二处理器与所述影像设备连接，所述第二处理器和所述影像设备分别与所述串行器连接。

进一步地，所述影像设备为高清数字相机，所述高清数字相机通过CSI-2接口与所述第二处理器连接。

本实用新型还提供一种车辆，包括车体和如上述的图像采集系统。

本实用新型提供的图像采集系统及车辆的有益效果在于：

图像采集系统包括控制模组、传输模组和多个相机模组，控制模组可包括第一处理器和脉冲触发单元，传输模组可包括解串器和串行器。脉冲触发单元发出脉冲信号，通过解串器和串行器远距离传输至相机模组，触发相机模组获取图像数据，图像数据再通过串行器和解串器转换为串行差分信号进行远距离传输至第一处理器。

经过解串器和串行器进行脉冲信号的远距离传输，可以实现多个相机模组同时触发，保证了图像采集的同步性，同时利用解串器和串行器进行图像数据的远距离传输，可以保证传输至第一处理器的图像数据的质量，从而使得后续图像拼接的效果更佳。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实施例提供的图像采集系统的结构示意图；

图2是本实施例中脉冲触发单元的工作原理图；

图3是本实施例中图像采集系统的工作原理图。

图中标记的含义为：

1、控制模组；11、第一处理器；12、脉冲触发单元；2、传输模组；21、解串器；22、串行器；3、相机模组；31、第二处理器；32、影像设备。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

需说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了说明本实用新型所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

请参阅图1，本实施例提供一种图像采集系统，包括控制模组1、传输模组2和多个相机模组3，控制模组1包括第一处理器11和脉冲触发单元12，传输模组2包括解串器21和串行器22，第一处理器11与脉冲触发单元12连接，第一处理器11、脉冲触发单元12和串行器22分别与解串器21连接，串行器22与相机模组3连接。

在本实施例中，控制模组1、传输模组2与相机模组3可以依次连接。连接方式可以包括有线连接或无线连接，只需保证控制模组1、传输模组2与相机模组3能够实现数据通信即可。

如图1所示，在本实施例中，控制模组1可包括第一处理器11和脉冲触发单元12，传输模组2可以包括解串器21和串行器22。脉冲触发单元12用于发送脉冲信号至相机模组3，以触发相机模组3进行拍摄。脉冲触发单元12可与第一处理器11连接，以便第一处理器11接收到发送脉冲信号的信息。

脉冲触发单元12、解串器21、串行器22和相机模组3可依次连接。具体的，脉冲触发单元12的脉冲信号输出端可与解串器21的脉冲信号输入端连接，解串器21的脉冲信号输出端可与串行器22的脉冲信号输入端连接，串行器22的脉冲信号输出端可与影像设备32连接。

在一种可能的实施方式中，脉冲触发单元12发送的脉冲信号为通用型输入输出(General-purpose input/output，GPIO)信号，解串器21和串行器22将GPIO信号转换成LVDS信号进行高速远距传输，可解决远端传输抗干扰问题。脉冲信号通过解串器21和串行器22进行远距离传输到达相机模组3，起到同步触发多个相机模组3进行拍摄的作用，保证多个相机模组3同步采集到图像数据，进而使得图像拼接效果更佳。

第一处理器11也可与解串器21连接。具体的，相机模组3的图像数据输出端可与串行器22的图像数据输入端连接，串行器22的图像数据输出端可与解串器21的图像数据输入端连接，而解串器21的图像数据输出端可与第一处理器11连接。

在一种可能的实施方式中，相机模组3获取到图像数据，图像数据可以由并口(Digital Video Port，DVP)信号经过串行器22转换成差分(Low-Voltage DifferentialSignaling，LVDS)信号，再通过解串器21转换为串行信号，从而将多路图像数据远距离传输至第一处理器11。保证图像数据在远距离传输中的抗干扰性，避免数据丢失，从而保证传输至第一处理器11的图像数据的质量，进而使得图像拼接效果更佳。

本实施例提供的图像采集系统包括控制模组1、传输模组2和多个相机模组3，控制模组1可包括第一处理器11和脉冲触发单元12，传输模组2可包括解串器21和串行器22。脉冲触发单元12发出脉冲信号，通过解串器21和串行器22远距离传输至相机模组3，触发相机模组3获取图像数据，图像数据再通过串行器22和解串器21转换为串行差分信号进行远距离传输至第一处理器11。

经过解串器21和串行器22进行脉冲信号的远距离传输，可以实现多个相机模组3同时触发，保证了图像采集的同步性，同时利用解串器21和串行器22进行图像数据的远距离传输，可以保证传输至第一处理器11的图像数据的质量，从而使得后续图像拼接的效果更佳。

在一个示例中，串行器22可以选用DS90UB913串行器，解串器21可以选用DS90UB954解串器，且在本示例中，每个DS90UB954解串器可接收到两路图像数据。DS90UB913串行器将图像数据的DVP信号转换成LVDS信号，DS90UB954解串器使用两路虚拟通道，将对应的两路LVDS信号进行二合一复合，整合成一个串行信号，从而实现多个相机模组3的图像采集以及远距离传输。

在一个实施例中，第一处理器11包括用于与解串器21连接的MIPI接口。

在本实施例中，第一处理器11与解串器21可通过移动产业处理器接口(MobileIndustry Processor interface，MIPI)连接。MIPI接口为差分串行传输，速度快；接口信号线少，且由于是低压差分信号，产生的干扰小，抗干扰能力强。进一步保证了图像数据的传输质量和效率，从而使得后续图像拼接效果更佳。

在一种可能的实施方式中，由于串行器22传输的LVDS信号到解串器21后，还需要根据相机模组3以及第一处理器11的图像传输特点，将LVDS信号转换成串行的MIPI CSI-2信号，再将MIPI CSI-2信号通过MIPI接口传输至第一处理器11。其中图像传输特点包括图像传输格式、并行传输位数、传输速率等。

其中，第一处理器11可以采用海思芯片Hi3559AV100平台。海思芯片Hi3559AV100平台最大支持16×Lane MIPI接口，其中包括1×16Lane、2×8Lane、4×4Lane、2×4Lane+4×2Lane、8×2Lane等多种工作模式。

在本实施例中，相机模组3可包括影像设备32，其中影像设备32可以为高清数字相机，为了兼容高清数字相机带宽速度要求，每路相机接口需使用4Lane差分信号，即在本实施例中海思芯片Hi3559AV100平台可使用4×4Lane的工作模式。海思芯片Hi3559AV100平台可通过自带的四路4Lane MIPI接口与解串器21连接。

在一个实施例中，脉冲触发单元12包括微控制器，微控制器与解串器21连接。

在本实施例中，脉冲触发单元12可采用微控制器(Microcontroller Unit，MCU)，具体的，MCU可选用SPC5744车用MCU，MCU通过内部自带的定时器和多路GPIO，模拟多路对应频率的方波脉冲信号。多路脉冲信号分别接入解串器21的多路GPIO输入端口中，实现脉冲信号的传输。

在一个实施例中，解串器21包括用于与串行器22连接的FPD-Link接口和/或GMSL接口。

在本实施例中，解串器21可通过FPD-Link接口和/或GMSL接口与串行器22连接，FPD-Link是TI设计的高速差分传输总线，主要用于传输图像数据，GMSL是吉比特多媒体串行链路。

在一个实施例中，解串器21与串行器22通过FPD-LinkⅢ协议通信连接。

在本实施例中，解串器21可与串行器22通过FPD-LinkⅢ协议通信连接。具体的，FPD-LinkⅢ协议通信连接通过硬件方式的连接，例如可以是解串器21的FPD-Link接口与串行器22的FPD-Link接口之间连接。在同步脉冲信号长距传输中，可采用微控制器MCU和FPD-LinkⅢ组合应用的方式，不仅解决脉冲信号远距离传输问题，还满足脉冲信号远距离传输抗干扰需求，同时满足多路相机模组3同步触发低延时控制需求。

如图2所示，以解串器21为DS90UB954解串器，串行器22为DS90UB913串行器，传输模组2使用美国德州仪器公司的FPD-LinkⅢ协议通信连接的方案，且相机模组3的数量为八个为例，其中，相机模组3可包括影像设备32。

MCU发出四路脉冲信号，四路脉冲信号分别接入四路DS90UB954解串器GPIO输入端口，通过DS90UB954解串器的BC-GPIO回传通道，通过FPD-LinkⅢ协议将GPIO信号转换成LVDS差分信号，LVDS差分信号传输到远端的DS90UB913串行器，再通过DS90UB913串行器的GPIO管脚发送到连接的影像设备32的framesync脚，最终达到对远端多路影像设备32的同步触发。通过FPD-LinkⅢ协议将GPIO信号转换成LVDS差分信号的具体过程，可以通过现有技术来实现，此处不做赘述。

本实施例通过LVDS差分信号对GPIO信号进行传输，可解决远端传输抗干扰问题。同时DS90UB954解串器的BC-GPIO回传通道的帧周期为600ns(30比特×20ns/bit)，完全满足同步触发时延误差要求在ms级别以下的需求。

在一个实施例中，传输模组2包括多个解串器21，且每一解串器21连接有至少一个串行器22，串行器22与相机模组3一一对应连接。

在本实施例中，解串器21可以选用DS90UB954解串器，也可以选择其他支持多路虚拟通道发送的解串器21。串行器22可以选用DS90UB913串行器，还可以选用DS90UB933串行器或DS90UB953串行器等，能实现高达15米的远距离传输。传输模组2可包括多个解串器21，每一解串器21可连接一个或多个串行器22，串行器22的数量与相机模组3的数量相同，串行器22与相机模组3一一对应连接，即每个影像设备32对应一个串行器22。

如图3所示，在一种可能的实施方式中，以第一处理器11为海思芯片Hi3559AV100平台，解串器21为DS90UB954解串器，串行器22为DS90UB913串行器，相机模组3的数量为八个为例。传输模组2包括四个DS90UB954解串器和八个DS90UB913串行器，DS90UB913串行器将图像数据的DVP信号转换成LVDS差分信号进行远距离传输，到DS90UB954解串器这端再将LVDS信号转换成MIPI CSI-2信号接入海思芯片Hi3559AV100平台的MIPI接口。

因为海思芯片Hi3559AV100平台自带四路4lane MIPI接口，自身最多只能接四路影像设备32。为了接入超过四路的影像设备32，可以将每个4lane MIPI接口接入多个虚拟接收通道。每个4lane MIPI接口可以支持四路虚拟接收通道，同时DS90UB954解串器支持四路虚拟通道发送。

在本实施方式中，相机模组3的数量为八个，此方案每个DS90UB954解串器接收两路影像设备32的图像数据，使用两路虚拟通道发送即可。每个DS90UB954解串器可支持两个远程交换机(Remote Exchange，RX)通路，每个RX通道接入一路DS90UB913串行器通道，即一个DS90UB954解串器可接入两路影像设备32。

在一个实施例中，第一处理器11包括图像采集单元和图像拼接单元，图像拼接单元、脉冲触发单元12和解串器21分别与图像采集单元连接。

在本实施例中，第一处理器11可包括图像采集单元和图像拼接单元。如图3所示，在一种可能的实施方式中，相机模组3可包括第二处理器31和影像设备32，影像设备32获取图像数据，经过前置ISP(即第二处理器31)处理后传输至图像传输单元(即传输模组2)，通过串行器22和解串器21进行Lvds传输至Hi3559av100主控图像采集单元(即将图像数据的DVP信号转换成LVDS差分信号进行远距离传输，再将LVDS信号转换成MIPI CSI-2信号，传输至图像采集单元)。

图像采集单元将采集到的图像传输至图像拼接单元，从而进行图像拼接。其中，图像拼接单元可以为中央交换装置(Central Switching Unit，CSU)，CSU可实现图像的拼接识别。

在一个实施例中，相机模组3包括第二处理器31和影像设备32，第二处理器31与影像设备32连接，第二处理器31和影像设备32分别与串行器22连接。

在本实施例中，影像设备32获取到原始图像数据，并将原始图像数据传输至第二处理器31进行处理。其中第二处理器31可为图像处理器(Image Signal Processor，ISP)，对影像设备32获取到的原始图像数据做线性纠正、噪声去除、坏点去除、内插、白平衡、自动曝光控制等后期处理，保证影像设备32的成像质量。通过ISP对原始图像数据进行处理的具体过程，可以通过现有技术来实现，此处不做赘述。

为了便于理解，以下以ISP需要将RAW格式处理成YUV格式为例进行说明。每个相机模组3对应一个影像设备32和一个ISP，ISP将RAW格式的原始图像数据经过处理后转换成YUV格式，最终每个相机模组3直接输出YUV图像数据，无需在后续的图像采集或图像拼接时利用控制模组1自带的ISP再对原始图像数据进行排序处理，实现了同步处理多张原始图像数据，从而进一步保证了图像处理的效率，进而使得图像拼接效果更佳。

其中，每个相机模组3对应的ISP和影像设备32可选用安森美ISP和安森美传感器，或者选择其他支持多输入滤波同步方式(framesync)以控制同步触发曝光的影像设备32。

在一个实施例中，影像设备32为高清数字相机，高清数字相机通过CSI-2接口与第二处理器31连接。

在本实施例中，为了满足图像的拼接识别，采集的图像数据需要为高清图像，基于此，影像设备32可以为高清数字相机，具体的，高清数字相机可以为常规的720P相机、1080P相机，或者可以为4K的超高清数字相机。

高清数字相机可以通过CSI-2接口与第二处理器31连接，CSI-2接口能够非常灵活的进行精简或者扩展，对于接口较少的应用场景，CSI-2接口可以只使用一组差分数据信号线以及一组差分时钟线就能够完成相机的数据串行传输过程，这样便减少了负载，同时也能够满足一定的传输速率。

本实施例还提供一种车辆，包括车体和上述的图像采集系统。

本实施例提供一种车辆，车体上安装有图像采集系统。例如，一辆商用车的车体上安装有图像采集系统。因为商用车的车体较长，在对商用车进行环视拼接、高级驾驶辅助系统(Advanced Driving Assistance System，ADAS)检测时，由于车体长度原因，需要多路相机才能全覆盖，且图像数据的传输距离远。

需要说明的是，商用车可以包含所有的载货汽车和9座以上的客车，可以为客车、货车、半挂牵引车、客车非完整车辆和货车非完整车辆等。上述车辆除了可以是商用车外，还可以是具有摄像头数量布置要求的一般车辆，例如小轿车等。

采用上述图像采集系统，可以远距离传输脉冲信号和图像数据，保证多路影像设备32同步触发、同步采集图像，从而使得图像拼接的效果更好，进而可以提高对商用车环视拼接、ADAS检测的精度。

需要说明的是，在本文中，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。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种图像采集系统，其特征在于，包括控制模组、传输模组和多个相机模组，所述控制模组包括第一处理器和脉冲触发单元，所述传输模组包括解串器和串行器，所述第一处理器与所述脉冲触发单元连接，所述第一处理器、所述脉冲触发单元和所述串行器分别与所述解串器连接，所述串行器与所述相机模组连接。

2.如权利要求1所述的图像采集系统，其特征在于，所述第一处理器包括用于与所述解串器连接的MIPI接口。

3.如权利要求1所述的图像采集系统，其特征在于，所述脉冲触发单元包括微控制器，所述微控制器与所述解串器连接。

4.如权利要求3所述的图像采集系统，其特征在于，所述解串器包括用于与所述串行器连接的FPD-Link接口和/或GMSL接口。

5.如权利要求4所述的图像采集系统，其特征在于，所述解串器与所述串行器通过FPD-LinkⅢ协议通信连接。

6.如权利要求1所述的图像采集系统，其特征在于，所述传输模组包括多个所述解串器，且每一所述解串器连接有至少一个所述串行器，所述串行器与所述相机模组一一对应连接。

7.如权利要求1所述的图像采集系统，其特征在于，所述第一处理器包括图像采集单元和图像拼接单元，所述图像拼接单元、所述脉冲触发单元和所述解串器分别与所述图像采集单元连接。

8.如权利要求1所述的图像采集系统，其特征在于，所述相机模组包括第二处理器和影像设备，所述第二处理器与所述影像设备连接，所述第二处理器和所述影像设备分别与所述串行器连接。

9.如权利要求8所述的图像采集系统，其特征在于，所述影像设备为高清数字相机，所述高清数字相机通过CSI-2接口与所述第二处理器连接。

10.一种车辆，其特征在于，包括车体和如权利要求1至9中任一项所述的图像采集系统。

Images