CN114500772A - 一种成像装置及成像*** - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及影像设备技术领域，公开了一种成像装置及成像***,所述成像装置包括图像传感器、第一控制器和第二控制器，所述第一控制器和所述第二控制器均与所述图像传感器连接，所述第一控制器用于配置和控制所述图像传感器的参数，以及接收所述图像传感器的一半数据，所述第二控制器用于接收所述图像传感器的另一半数据，当所述第一控制器对所述图像传感器的参数进行不同配置时，所述图像传感器能够实现不同的帧率和分辨率的图像采集，通过上述结构，所述成像装置能够根据需求改变图像采集的分辨率和帧率，以满足各种对帧率和分辨率要求高的场景需求。
Description
技术领域
本发明实施例涉及影像设备技术领域，特别是涉及一种成像装置及成像***。
背景技术
成像装置是一种利用光学成像原理形成影像的设备，是用于摄影的光学器械。在现代社会生活中有很多可以记录影像的设备，它们都具备成像装置的特征，比如医学成像设备、天文观测设备等。
在实施本发明实施例的过程中，发明人发现：目前，传统成像装置由于硬件和软件的限制，导致传统成像装置无法对运动速度快的场景进行高帧率拍摄，难以满足用户的拍摄需求。
发明内容
本发明实施例主要解决的技术问题是提供一种成像装置，能够根据需求改变图像采集的分辨率和帧率，以满足各种对帧率和分辨率要求高的场景需求。
为解决上述技术问题，本发明实施例采用的一个技术方案是：提供一种成像装置，包括图像传感器、第一控制器以及第二控制器，所述图像传感器用于图像采集以及完成光能量的光电转换，所述第一控制器与所述图像传感器连接，所述第一控制器用于配置和控制所述图像传感器的参数，以及接收所述图像传感器的一半数据，所述第二控制器与所述图像传感器连接，所述第二控制器用于接收所述图像传感器的另一半数据，当所述第一控制器对所述图像传感器的参数进行不同配置时，所述图像传感器能够实现不同的帧率和分辨率的图像采集。
可选地，还包括高速收发器通道，所述高速收发器通道用于连接所述第一控制器和所述第二控制器。
可选地，还包括第一存储器和第二存储器，所述第一存储器与所述第一控制器连接，所述第一存储器用于存储所述第一控制器处理的数据，所述第二存储器与所述第二控制器连接，所述第二存储器用于存储所述第二控制器处理的数据。
可选地，还包括低速同步信号通道，所述低速同步信号通道用于连接所述第一控制器和所述第二控制器。
可选地，还包括第一固态硬盘和第二固态硬盘，所述第一固态硬盘与所述第一控制器连接，所述第二固态硬盘与所述第二控制器连接，所述第一固态硬盘和所述第二固态硬盘均用于存储视频数据。
还包括连接端口集合和连接件，所述连接件将所述连接端口集合与所述第一控制器连接，以使所述成像装置能够实现网络连接和信号连接。
可选地，所述连接端口集合包括以太网接口，所述以太网接口与所述连接件连接，所述以太网接口用于与外界网络线缆连接，以使得所述成像装置实现网络连接。
可选地，还包括同轴线，所述同轴线与所述第一控制器连接，所述同轴线用于实现3G-SDI信号连接；还包括隔离电路，所述隔离电路与所述第一控制器连接，所述隔离电路用于实现输入输出信号的IO连接。
可选地，所述第一控制器和所述第二控制器均为FPGA芯片。
为解决上述技术问题，本发明实施例采用的另一个技术方案是：提供一种成像***，包括如上所述的成像装置。
本发明实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例成像装置包括图像传感器、第一控制器和第二控制器，所述第一控制器和所述第二控制器均与所述图像传感器连接，所述第一控制器用于配置和控制所述图像传感器的参数，以及接收所述图像传感器的一半数据，所述第二控制器用于接收所述图像传感器的另一半数据，采用两个控制器能够减轻单个控制器处理数据的压力，并且能够提高控制器处理图像数据的速度，同时，所述第一控制器和所述第二控制器分工明确，以提升所述成像装置的处理图像数据的能力，当所述第一控制器对所述图像传感器的参数进行不同配置时，所述图像传感器能够实现不同的帧率和分辨率的图像采集，通过上述结构，所述成像装置能够根据需求改变图像采集的分辨率和帧率，以满足各种对帧率和分辨率要求高的场景需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施例或现有技术中的技术方案，下面将对具体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。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1是本发明实施例成像装置中各元件的连接示意图；
图2是本发明实施例成像装置中连接端口集合的示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“垂直的”、“水平的”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
此外，下面所描述的本发明不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
参阅图1，所述成像装置100包括图像传感器11、第一控制器12、第二控制器13、高速收发通道14、第一存储器15、第二存储器16、低速同步信号通道17、第一固态硬盘18、第二固态硬盘19、连接端口集合20、连接件21、同轴线22以及隔离电路23。
在本实施例中，所述连接件21可以是高速连接器，也可以是跳线，还可以是其他具有连接功能的元件，只需满足所述连接件21具有将所述连接端口集合20与所述第一控制器12网络连接的功能即可。
在本实施例中，所述第一控制器12和所述第二控制器13均为FPGA芯片(Fieldprogrammable gate array现场可编程门阵列)；所述图像传感器11为CMOS(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor互补金属氧化物半导体)传感器，或者为CCD(Charge-coupledDevice电荷耦合元件)传感器。
所述第一控制器12与所述图像传感器11通过多个LVDS(Low-VoltageDifferential Signaling低电压差分信号)通道连接，所述第一控制器12通过所述LVDS通道接收所述图像传感器11的一半数据，所述第一控制器12集成有图像传感器固件，所述第一控制器12通过所述图像传感器固件配置和控制所述图像传感器11的参数，其中，所述图像传感器11的参数包括但不限于曝光时间、感光度以及像素组合等。
所述第二控制器13与所述图像传感器11也通过多个LVDS通道连接，所述第二控制器13通过LVDS通道接收所述图像传感器11的另一半数据，其中，所述第一控制器12与所述图像传感器11之间的LVDS通道的数量为多条，所述第二控制器13与所述图像传感器11之间的LVDS通道的数量也为多条，从而保证所述图像传感器11所采集的图像数据能够实现高带宽传输。当所述第一控制器12对所述图像传感器11的参数进行不同配置时，所述图像传感器11能够实现在不同的帧率和不同的分辨率下进行图像采集。
所述高速收发通道14用于连接所述第一控制器12和所述第二控制器13，在本实施例中，所述高速收发器通道可以是不同速度等级的高速收发器。不同速度等级的高速收发器之间的带宽不同，可以根据需求选取不同的高速收发器以适配不同的FPGA芯片。可以理解的是，在一些实施例中，所述高速收发通道14的数量不作限定，可以是一条、两条或者多条，只需所述高速收发器通道的总带宽能够满足传输视频数据的需求即可。
所述第一存储器15与所述第一控制器12连接，所述第一存储器15用于存储所述第一控制器12处理的数据，所述第二存储器16与所述第二控制器13连接，所述第二存储器16用于存储所述第二控制器13处理的数据，其中，所述第一控制器12处理的数据和所述第二控制器13处理的数据包括但不限于图片数据、视频数据、控制数据以及寄存器数据等。所述第一存储器15和所述第二存储器16均为DDR SDRAM存储器(Double Data Rat SynchronousDynamic Random Access Memory双倍速率同步动态随机存储器)，在本实施例中，DDR4SDRAM为***双倍速率同步动态随机存储器，其中，所述DDR4 SDRAM存储器可以采用内存芯片颗粒的形式，或者内存条的形式。
所述低速同步信号通道17用于连接所述第一控制器12和所述第二控制器13，以使得所述第一控制器12和所述第二控制器13之间的部分功能能够同步，其中，低速同步信号包括但不限于LVDS信号、RS232(异步传输标准接口)信号以及普通GPIO(General PurposeInput Output通用输入/输出口)发出的脉冲或高低电平信号等。
所述第一固态硬盘18与所述第一控制器12连接，所述第二固态硬盘19与所述第二控制器13连接，所述第一固态硬盘18和所述第二固态硬盘19均用于存储图片数据和视频数据。通过所述第一控制器12和所述第二控制器13内部的编码实现对图片数据和视频数据的无损压缩，然后通过固态硬盘控制固件可以将图片和视频存储到第一固态硬盘18和所述第二固态硬盘19中，上位机软件可以通过10G以太网访问所述第一固态硬盘18和所述第二固态硬盘19中存储的图片和视频。
在本实施例中，所述第一控制器12还集成第一视频驱动固件，所述第二控制器13集成第二视频驱动固件，所述第二视频驱动固件用于将所述第二控制器13中的图片数据和视频数据打包，并且通过所述高速收发器通道发送至所述第一控制器12，所述第一控制器12将所述第二控制器13发送的图片数据和视频数据与所述第一控制器12处理的图片数据和视频数据，通过所述第一视频驱动固件打包并且发送至上位机，实现图片数据和视频数据的输出。
具体的，所述图像传感器11采集的图片数据和视频数据分别通过所述LVDS通道发送至所述第一控制器12和所述第二控制器13，所述第二控制器13的第二视频驱动固件打包所述第二控制器13接收的图片数据和视频数据，并且发送至所述第一控制器12，所述第一控制器12的所述第一视频驱动固件打包所述第一控制器12接收的图片数据、视频数据以及所述第二控制器13发送的打包好的图片数据和视频数据，并且发送至上位机供用户查看；当用户选择保存图片或者保存视频时，所述图像传感器11采集的图片数据和视频数据除了上述的传输路径之外，还包括以下传输路径：所述图像传感器11采集的图片数据和视频数据分别通过所述LVDS通道发送至所述第一控制器12和所述第二控制器13，所述第一控制器12和所述第二控制器13内部的编码实现对图片数据和视频数据的无损压缩，然后通过固态硬盘控制固件可以将图片和视频存储到第一固态硬盘18和所述第二固态硬盘19中。
所述同轴线22分别与所述连接端口集合20和所述第一控制器12连接，所述同轴线22用于实现所述成像装置100的3G-SDI信号连接，所述隔离电路23分别与所述连接端口集合20和所述第一控制器12连接，所述隔离电路23用于实现输入输出信号的IO连接。
对于上述的连接端口集合20，请参阅图2，所述连接端口集合20设置于所述成像装置100的后面板，所述连接件21将所述连接端口集合20与所述第一控制器12连接，以使得所述成像装置100能够实现网络连接和信号连接，其中，所述信号包括但不限于控制信号、同步信号和触发信号。
所述连接端口集合20包括以太网接口201，所述以太网接口201与所述连接件21连接，所述以太网接口201用于与外界网络线缆连接，以使得所述成像装置100实现网络连接。
在本实施中，所述以太网接口201为RJ-45接口2011。可以理解的是，在其他一些实施例中，所述以太网接口201可以为光纤接口2012，或者，在其他一些实施例中，所述成像装置100同时设有RJ-45接口2011和光纤接口2012，采用RJ-45接口2011和光纤接口2012双接口的设计，可以增强所述成像装置100的网络适用性，能够在更多的场合下使用。
在本实施例中，所述连接端口集合20还包括RS232/RS485接口、Trigger In(触发输入)信号接口、Trigger Out(触发输出)信号接口、同步输入接口、同步输出接口、3G-SDI视频接口以及电源接口等，所述连接端口集合20用于与外界设备或者线缆进行连接，以便于对所述成像装置100进行控制以及满足所述成像装置100进行图像采集的需求。
在本实施例中，所述成像装置100可以实现2560x2048分辨率下8比特色深图像每秒3600帧的拍摄速率，或者2560x32分辨率下8比特色深图像每秒25000帧的拍摄速率，1280x800分辨率下8比特色深图像每秒8000帧的拍摄速率。
在本实施例中，所述成像装置100还具有非常高的灵活性，最小分辨率256x32，最大分辨率2560x2048，可以以水平方向调整步长64，垂直方向调整步长32来实现中间的任意组合分辨率，例如320x32、256x64、384x32、384x64以及384x96等。同时也支持视频领域常用的分辨率，比如640x480、800x600、1024x768、1280x720、1366x768、1360x768、1280x1024、1440x900、1680x1050、1920x1080、2560x1440以及2560x1600等。
在本实施例中，所述成像装置100可以实现8比特、10比特和12比特色深，色深可以通过所述成像装置100配套的上位机软件进行配置。
在本实施例中，所述成像装置100具有多种触发模式，包括但不限于开始触发、中央触发、结束触发、手动触发、随机触发、图像特征触发等，其中，随机触发可以设置每次触发后录制的帧数。所述成像装置100的触发源可以是控制软件触发源(手动触发)，IO触发源，编码器触发源，图像亮度触发源，人脸识别或其他物体识别触发等。
本申请实施例成像装置100包括图像传感器11、第一控制器12和第二控制器13，所述第一控制器12和所述第二控制器13均与所述图像传感器11连接，所述第一控制器12用于配置和控制所述图像传感器11的参数，以及接收所述图像传感器11的一半数据，所述第二控制器13用于接收所述图像传感器11的另一半数据，采用两个控制器能够减轻单个控制器处理数据的压力，并且能够提高控制器处理图像数据的速度，同时，所述第一控制器12和所述第二控制器13分工明确，以提升所述成像装置100的处理图像数据的能力，当所述第一控制器12对所述图像传感器11的参数进行不同配置时，所述图像传感器11能够实现不同的帧率和分辨率的图像采集，通过上述结构，所述成像装置100能够根据需求改变图像采集的分辨率和帧率，以满足各种对帧率和分辨率要求高的场景需求。
本申请还提供成像***实施例，所述成像***包括上述的成像装置100，对于成像装置100的具体结构和功能可参阅上述实施例，此处不再一一赘述。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种成像装置，其特征在于，包括：
图像传感器，用于图像采集；
第一控制器，所述第一控制器与所述图像传感器连接，所述第一控制器用于配置和控制所述图像传感器的参数，以及接收所述图像传感器的一半数据；
第二控制器，所述第二控制器与所述图像传感器连接，所述第二控制器用于接收所述图像传感器的另一半数据，当所述第一控制器对所述图像传感器的参数进行不同配置时，所述图像传感器能够实现不同的帧率和分辨率的图像采集。
2.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于，
还包括高速收发器通道，所述高速收发器通道用于连接所述第一控制器和所述第二控制器。
3.根据权利要求2所述的成像装置，其特征在于，
还包括第一存储器和第二存储器，所述第一存储器与所述第一控制器连接，所述第一存储器用于存储所述第一控制器处理的数据，所述第二存储器与所述第二控制器连接，所述第二存储器用于存储所述第二控制器处理的数据。
4.根据权利要求3所述的成像装置，其特征在于，
还包括低速同步信号通道，所述低速同步信号通道用于连接所述第一控制器和所述第二控制器。
5.根据权利要求4所述的成像装置，其特征在于，
还包括第一固态硬盘和第二固态硬盘，所述第一固态硬盘与所述第一控制器连接，所述第二固态硬盘与所述第二控制器连接，所述第一固态硬盘和所述第二固态硬盘均用于存储视频数据。
6.根据权利要求5所述的成像装置，其特征在于，
还包括连接端口集合和连接件，所述连接件将所述连接端口集合与所述第一控制器连接，以使所述成像装置能够实现网络连接和信号连接。
7.根据权利要求6所述的成像装置，其特征在于，
所述连接端口集合包括以太网接口，所述以太网接口与所述连接件连接，所述以太网接口用于与外界网络线缆连接，以使得所述成像装置实现网络连接。
8.根据权利要求6所述的成像装置，其特征在于，
还包括同轴线，所述同轴线与所述第一控制器连接，所述同轴线用于实现3G-SDI信号连接；
还包括隔离电路，所述隔离电路与所述第一控制器连接，所述隔离电路用于实现输入输出信号的IO连接。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的成像装置，其特征在于，
所述第一控制器和所述第二控制器均为FPGA芯片。
10.一种成像***，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的成像装置。
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