CN206790590U - 高速图像采集装置 - Google Patents

Abstract

一高速图像采集装置，包括：一镜头组件；一采集组件，其中所述采集组件进一步包括至少两个图像传感器；以及一控制组件，其中所述采集组件与所述控制组件被可通讯地连接，使得所述采集组件被所述控制组件控制进行图像数据的采集，其中所述控制组件控制每个所述图像传感器的采集工作时序，使得所述采集组件的每个所述图像传感器被控制在所述图像传感器的采集周期内被依次触发。

Description

高速图像采集装置

技术领域

本实用新型涉及一种高速图像采集装置，特别是一种具有高帧频、高分辨率的图像采集装置。

背景技术

高速图像采集已经成为多领域应用的研究检测设备，目前是各个企业研发的热点产品。尤其是高速摄像机已经广泛应用于军事领域，如火工品动作、炮弹发射、导弹发射等领域，以及航天目标分析，如空间碎片分析、空间粒子碰撞研究等。另外，在科研领域也有应用，如天文观测、闪电测探研究等等。

但是，对于传统的高速图像采集来说，帧频和分辨率是不可兼得的。因为当分辨率高的时候，必然导致帧频的降低。但是对于一些特定应用环境，即需要高的分辨率，获取目标图像更加清晰的纹理信息。而且，同时需要更快的帧频，获取目标的更加细腻的变化轨迹。传统的图像采集设备显然不能满足高端的需求。

对于图像采集来说，主要是感光元器件，也就是传感器在工作时带来的必然工作时间。特别是对于高速摄像机来说，需要有曝光时间、转移时间以及读取时间。下面一种传统图像采集传感器的时序图。

由此可见，读出时序的时间(Read-out time)是制约图像传感器帧频的关键因素。

为了提高图像输出帧频，也就是降低读出时序时间，可以采用多通道和提高输出像素时钟频率两种方式。目前，不同企业为了提高图像传感器的帧频，均采用多通道方式输出。但是多通道方式需要在硬件和软件上都花费研发精力，而且精密的结构对于生产来说也增加了难度。

那么，当图像传感器在其最高输出像素时钟频率下，全通道输出时，仍不能满足任务需求时，单图像传感器设计的高速图像采集设备受到制约。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种高速图像采集装置，特别是一种具有高帧频、高分辨率的高速图像采集与处理装置。

本实用新型的另一个目的在于提供一种高速图像采集装置，其包括一镜头组件、一采集组件以及一控制组件，通过所述镜头组件和所述采集组件配合实现高帧频采集。

本实用新型的另一个目的在于提供一种高速图像采集装置，所述镜头组件采用棱镜分光的光学设计，保证高帧频的同时具有高的分辨率。

本实用新型的另一个目的在于提供一种高速图像采集装置，所述采集组件与所述控制组件相互可通信地连接，所述控制组件将控制所述采集组件工作，并将所述采集组件采集的图像处理、储存和通讯。

本实用新型的另一个目的在于提供一种高速图像采集装置，所述采集组件采用多个图像传感器，利用所述控制组件进行采集控制，使得所述采集组件采集图像数据的工作被准确控制。

本实用新型的另一个目的在于提供一种高速图像采集装置，所述采集组件被所述控制组件控制以一定的时序进行图像采集，保持每个图像传感器在帧频工作的情况下，提高整体采集的帧频。

本实用新型的另一个目的在于提供一种高速图像采集装置，所述采集组件将以高帧频采集图像数据，所述控制组件可以实时储存并提供进一步分析的处理。

本实用新型的另一个目的在于提供一种高速图像采集装置，所述采集组件保证采集图像数据具有高分辨率，所述控制组件将图像数据在需要时进行传输。

本实用新型的另一个目的在于提供一种高速图像采集装置，所述镜头组件和所述采集组件被相互对应的连接，使得整体结构清晰，生产难度低。

本实用新型的另一个目的在于提供一种高速图像采集装置，所述控制组件可以根据需要的帧频，对所述采集组件进行控制，进而获得需求帧频的图像。

本实用新型的另一个目的在于提供一种高速图像采集装置，通过所述镜头组件、所述控制组件和所述采集组件被依次地连接，使得所述高速图像采集装置结构紧凑，在具有高性能的同时，有效结构相对集中。

依本实用新型的一个方面，本实用新型进一步提供一高速图像采集装置，包括：

一镜头组件，其中所述镜头组件采用分光的光学设计；

一采集组件；以及

一控制组件，其中所述镜头组件与所述采集组件相对应地被设置，其中所述采集组件与所述控制组件被通讯地连接，使得所述采集组件被所述控制组件控制进行图像数据的采集，从而所述采集组件通过所述镜头组件采集图像数据。

根据本实用新型的一个实施例，所述采集组件的采集工作被所述控制组件控

制，使得所述采集组件的采集工作具有一定的高帧频。

根据本实用新型的一个实施例，所述控制组件通过触发信号对所述采集组件进行控制。

根据本实用新型的一个实施例，所述采集组件将采集到的图像数据传至所述控制组件，以便进行储存、处理以及通讯操作。

根据本实用新型的一个实施例，所述镜头组件进一步包括一前物镜和一棱镜其中所述前物镜被放置于所述棱镜的物侧，使得所述前物镜接收的光线传至所述棱镜，所述棱镜将光线进行分光，进而被分光的光线被所述采集组件采集。

根据本实用新型的一个实施例，所述镜头组件进一步包括至少一反射镜和与所述反射镜相对应的至少一后物镜，其中所述反射镜和所述后物镜与所述棱镜的棱面相对应的设置，使得被棱镜分光的光线被所述反射镜和所述后物镜引导至所述采集组件。

根据本实用新型的一个实施例，所述采集组件进一步包括至少一个图像传感器，其中每个所述图像传感器接收所述镜头组件分光的光线，并采集光线获得图像数据。

根据本实用新型的一个实施例，所述采集组件进一步包括至少一个图像传感器，其中每个所述图像传感器接收所述镜头组件分光的光线，并采集光线获得图像数据。

根据本实用新型的一个实施例，每个所述图像传感器被置于所述镜头组件的每个所述后物镜的像侧。

根据本实用新型的一个实施例，每个所述图像传感器对相应的所述棱镜所分光的光线进行采集图像数据。

根据本实用新型的一个实施例，所述棱镜为十六棱镜。

根据本实用新型的一个实施例，每个所述图像传感器采用单片CMOS图像传感器。

根据本实用新型的一个实施例，通过所述控制组件控制所述图像传感器的控制时序，错开所述图像传感器触发时序，使得所述采集组件的所述图像传感器进行高帧频的图像数据采集。

根据本实用新型的一个实施例，所述控制组件根据一定的高帧频选择所述采集组件的所述图像传感器的工作数量和控制时序。

根据本实用新型的一个实施例，所述控制组件进一步包括一控制单元、一处理单元、一储存单元以及一通讯单元，其中所述控制组件的所述控制单元、所述处理单元、所述储存单元以及所述通信单元被相互可通讯地连接，其中所述控制单元与每个所述采集组件的所述图像传感器连接，以控制所述图像传感器的采集工作。

根据本实用新型的一个实施例，所述处理单元被连接于每个所述采集组件的所述图像传感器，将对所述采集组件的每个所述图像传感器进行图像数据读取和处理。

根据本实用新型的一个实施例，所述控制单元根据一定的高帧频确定控制所述采集组件的所述图像传感器的工作数量和控制时序。

根据本实用新型的一个实施例，所述储存单元对所述处理单元处理后的图像数据进行存储，所述通讯单元在需要时将图像数据向外部进行通讯。

根据本实用新型的一个实施例，所述储存单元采用DDR3储存器。

根据本实用新型的一个实施例，所述通讯单元采用千兆以太网接口，以便将采集并处理的图像数据向外部通讯。

依本实用新型的一个方面，本实用新型进一步提供一高速图像采集装置，其特征在于，包括：

一镜头组件；

一采集组件，其中所述采集组件进一步包括至少两个图像传感器；以及

一控制组件，其中所述采集组件与所述控制组件被可通讯地连接，使得所述采集组件被所述控制组件控制进行图像数据的采集，其中所述控制组件控制每个所述图像传感器的采集工作时序，使得所述采集组件的每个所述图像传感器被控制在所述图像传感器的采集周期内被依次触发。

根据本实用新型的一个实施例，所述图像传感器之间的触发间隔时间是相同的。

根据本实用新型的一个实施例，所述镜头组件进一步包括一前物镜和一棱镜，其中所述前物镜被放置于所述棱镜的物侧，使得所述前物镜接收的光线传至所述棱镜，所述棱镜将光线进行分光，进而被分光的光线被所述采集组件采集。

根据本实用新型的一个实施例，所述镜头组件进一步包括至少一反射镜和与所述反射镜相对应的至少一后物镜，其中所述反射镜和所述后物镜与所述棱镜的棱面相对应的设置，使得被棱镜分光的光线被所述反射镜和所述后物镜引导至所述采集组件。

根据本实用新型的一个实施例，每个所述图像传感器被置于所述镜头组件的每个所述后物镜的像侧，其中每个所述图像传感器对相应的所述棱镜所分光的光线进行采集图像数据。

根据本实用新型的一个实施例，所述高速图像采集装置进一步包括存储组件，所述采集组件与所述控制组件可通讯地连接，按照时间顺序存储所述至少两个图像传感器采集的图像数据。

根据本实用新型的一个实施例，所述控制组件根据一定帧频选择所述采集组件的所述图像传感器的工作数量，其中所述图像传感器的工作数量为z，其计算公式为其中z为大于等于2的整数，需求帧频为x帧/s，每个所述图像传感器的最高帧频为y帧/s。

根据本实用新型的一个实施例，所述控制组件根据需求帧频确定所述采集组件的所述图像传感器的触发时间间隔t_interval，其中

根据本实用新型的一个实施例，根据间隔时间t_interval和曝光时间t_exposure，所述控制组件确定所述图像传感器的采集工作时序，所述曝光时间为外部曝光时序上升沿与帧触发时序上升沿之间的时间。

根据本实用新型的一个实施例，曝光时间t_exposure小于间隔时间t_interval。

附图说明

图1是根据本实用新型的一个优选实施例的高速图像采集装置的整体示意图。

图2是根据本实用新型的一个优选实施例的高速图像采集装置的内部结构示意图。

图3是根据本实用新型的一个优选实施例的高速图像采集装置的所述镜头组件的侧面示意图。

图4是根据本实用新型的一个优选实施例的高速图像采集装置的所述镜头组件的正面示意图。

图5是根据本实用新型的一个优选实施例的高速图像采集装置的分块示意图。

图6是根据本实用新型的一个优选实施例的高速图像采集装置的具体示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

本实用新型提供一种高速图像采集装置，具体的优选实施例被阐述于图1至图6。本优选实施中的所述高速图像采集装置，包括一镜头组件10、一采集组件20以及一控制组件30，其中所述镜头组件10与所述采集组件20相对应地被设置，其中所述采集组件20与所述控制组件30被通讯地连接，使得所述采集组件20被所述控制组件30控制进行图像数据的采集，从而所述采集组件20通过所述镜头组件10采集图像数据。值得一提的是，所述镜头组件10采用分光的光学设计，使得所述采集组件20可以实现高分辨率的图像采集并传至所述控制组件30，进而所述控制组件30对图像数据进行储存、分析以及通讯等操作。另外，所述控制组件30将对所述采集组件20的采集工作进行控制，使得所述采集组件20的采集工作具有高帧频，以满足高速图像采集的需要。本优选实施例的所述高速图像采集装置的整体示意图如图1所示。

本优选实施例中，所述高速图像采集装置适用于需要高帧频和高分辨率同时具备的图像采集环境。为了突破传统技术中对帧频和分辨率不能统一提高的问题，本优选实施例采用了所述镜头组件10和所述采集组件20相互对应地设置，以对同一物面进行高速地采集，在不降低所述采集组件20的分辨率的情况下，实现高分辨率的采集。并且，所述控制组件30对所述采集组件20的采集工作进行控制，使得所述采集组件20按照控制需求以高帧频进行图像数据的采集。更具体地，所述控制组件30通过对所述采集组件20采集时序的控制，使得所述采集组件20被准确地控制来采集到高帧频的图像数据。优选地，所述控制组件30通过触发信号对所述采集组件20进行控制，以触发所述采集组件20的采集工作。也就是说，所述控制组件30对所述采集组件20的触发时序进行控制，使得所述采集组件20以一定的高帧频进行图像数据的采集。当然，所述采集组件20在采集的同时可以保持所述采集组件20的分辨率，那么所述采集组件20选用高分辨率的器件便可以采集到高分辨率的图像数据。优选地，所述控制组件30通过电子信号来控制所述采集组件20的工作，所述采集组件20将采集到的图像数据传至所述控制组件30进行储存、处理以及通讯等等操作。当然，这里列举的储存、处理以及通讯等等操作可以进行排列和选择，根据图像数据的操作要求来安排。可以理解地是，所述镜头组件10、所述采集组件20以及所述控制组件30是协同完成对图像数据采集的，而且经过所述镜头组件10、所述采集组件20以及所述控制组件30之后，图像数据具有高帧频和高分辨率。

另外，根据需求的帧频，所述控制组件30可以根据需求来控制所述采集组件20的采集帧频。也就是说，根据需求帧频和所述采集组件20的帧频进行调整。具体地，所述控制组件30对所述采集组件20的触发时序根据需求帧频做调整，使得所述采集组件20按照需求帧频工作。对于采集到的图像数据，所述控制组件30将做实时储存。因为高帧频和高分辨率的图像数据的储存量会很大，所述控制组件30对图像数据也做适当的处理。而且，所述控制组件30将把所述采集组件20采集到的图像数据进行传输，通过通讯使得图像数据可以被进一步的分析和利用。因此，所述高速图像采集装置可以完成从采集、处理、储存到通讯等等对图像数据的操作。

本优选实施例的所述高速图像采集装置的内部结构如图2所示。所述镜头组件10和所述采集组件20被依次地放置，使得所述采集组件20通过所述镜头组件10采集物面的图像数据。所述控制组件30被可通信地连接于所述采集组件20，这样所述控制组件30可以对所述采集组件20的采集工作进行控制，并且所述采集组件20采集到的图像数据被所述控制组件30接收并做进一步的操作。本领域的技术人员应理解的是，所述镜头组件10的光学设计与所述采集组件20进行对应地设置，以便所述采集组件20可以采集高分辨率的图像数据。另外，虽然本优选实施例中所述采集组件20和所述控制组件30被依次地放置，但所述采集组件20和所述控制组件30的位置关系并不影响本实用新型的技术特征。在本优选实施例的另外可行模式中，所述控制组件30被一体地固定于所述采集组件20，以方便所述控制组件30与所述采集组件20相互通讯。

更多地，所述镜头组件10的结构示意图如图3所示。所述镜头组件10进一步包括一前物镜11、一棱镜12、至少一反射镜13以及与所述反射镜13相对应的至少一后物镜14。所述前物镜11被放置于所述棱镜12的前方，使得所述前物镜11接收一物面A发出的光线并传至所述棱镜12。所述棱镜12将所述物面A的光线进行分光。所述反射镜13被置于所述棱镜12与所述后物镜14之间，使得由所述棱镜12分出的光线被反射至所述后物镜14，并被所述后物镜14接收。值得一提的是，所述棱镜12是多棱镜，所述反射镜13与所述棱镜12的棱面相互对应。也就是说，经过所述前物镜11和所述棱镜12后，所述物面A的光线被分光。被分光的所述物面A的光线每一份都保持完整，并具有保持高分辨率。被所述反射镜13反射的光线被所述后物镜14接收并被引导至所述采集组件20。

本优选实施例中，所述棱镜12将通过所述前物镜11的所述物面A的光线进行分光，从而所述镜头组件10可以进行分光处理。所述镜头组件10对于所述物面A的分光设计主要依赖于所述棱镜12结构。所述棱镜12将被分光的光线传至后续镜片，直至所述采集组件20。为了缩小所述镜头组件10的体积，本优选实施例中采用所述反射镜13对光线进行引导，再由所述后物镜14将被分的光线转至所述采集组件20。经过所述棱镜12的分光和所述反射镜13与所述后物镜14的引导，所述采集组件20可以采集到每份被分光的、高分辨率的所述物面A的光线。进而，所述采集组件20可以采集到所述物面A的图像数据，而且是依据所述采集组件20的性能所能采集到的高分辨率的图像数据。值得一提的是，所述棱镜12是平均分光的，也就是说所述物面A的被分光的每份图像的性能都是一致的。本领域的技术人员可以理解的是，为了所述棱镜12将所述前物镜11接收的光线平均分光，所述棱镜12与所述前物镜11是同轴地被设置的。更多地，所述棱镜12与所述前物镜11的焦点都是同轴地被设置。本优选实施例中，所述反射镜13和所述后物镜14将被分光的光线引导至所述采集组件20。优选地，所述反射镜13被相对焦点轴垂直地放置，为了充分地将所述棱镜12分出的光线反射至所述后物镜14。而所述后物镜14为了能有效地接收被分的光线，所述后物镜14的焦点轴与所述前物镜11的焦点轴平行。这样，所述采集组件20可以完整地、有效地对每份被分光的光线进行采集。

本优选实施例的另一种可行的模式中，在体积不限制的情况下，可以省去所述反射镜13。由所述后物镜14对被分光的光线进行引导。所述采集组件20也相应地进行位置的调整，但是还是要与所述后物镜14进行对应以便对所述后物镜14引导的光线进行采集。优选地，所述后物镜14对光线进行一定的调整和过滤，使得所述采集组件20可以实现高分辨率的图像采集并传至所述控制组件30。

优选地，如图4所示，本优选实施例中的所述棱镜12为十六棱镜。相应地，所述反射镜13和所述后物镜14各为十六个。也就是说，经过所述前物镜11的光线被所述棱镜12分成十六个方向进行分光。对应于所述棱镜12的每个棱面，所述反射镜13和所述后物镜14被依次的放置。每份被所述棱镜12分光的光线都是独立地被引导至所述采集组件20，为高帧频采集提供结构基础。而且，每份被所述棱镜12分光的光线都是完整的、性质相同的。每份光线经过所述反射镜13和所述后物镜14的引导被所述采集组件20采集。也就是说，每份被所述棱镜12分光，经过所述反射镜13和所述后物镜14的引导的光线没有实质性的区别。需要说明的是，所述棱镜12的形状和棱数可以根据需要的帧频进行调整，对于需要的情况，所述棱镜12可以是六棱镜、十棱镜、十二棱镜、二十棱镜等等。本优选实施例中，以所述棱镜12为十六棱镜做以阐释和说明。

本优选实施例中的所述采集组件20进一步包括至少一个图像传感器200，其中每个所述图像传感器200接收所述镜头组件10引导的光线，并采集光线获得图像数据。每个所述图像传感器200为光电转换元件，每个所述图像传感器200被置于所述镜头组件10的像侧。更具体地，每个所述图像传感器200被置于所述镜头组件10的每个所述后物镜14的像侧。也就是说，每个所述图像传感器200与所述后物镜14相对应的设置。每个所述图像传感器200将所述后物镜14引导的光线进行采集，从而获得对应地所述后物镜14引导的图像数据。因此，所述物面A的光线，经过所述前物镜11的收集，所述棱镜12的分光，以及所述反射镜13和所述后物镜14的引导，被所述采集组件20的每个所述图像传感器200采集。也就是说，每个所述图像传感器200采集被所述棱镜12分光的所述物面A的每份光线。每个所述图像传感器200所采集光线将之转为所述物面A的图像数据。根据所述图像传感器200的性能，每个所述图像传感器200可以保证采集到高分辨率的图像数据。本优选实施例中，每个所述图像传感器200优选采用单片CMOS图像传感器，并使用高分辨率的CMOS图像传感器，保证所述采集组件20采集到高分辨率的图像数据。根据所述镜头组件10的所述棱镜12的十六棱面设计，所述采集组件20采用十六个所述图像传感器200。每个所述图像传感器200对相应的所述棱镜12所分光的光线进行采集图像数据。也就是说，被所述棱镜12分光的光线通过相应的所述反射镜13和所述后物镜14，最后被相对应的所述图像传感器200采集。每个所述图像传感器200相应地采集所述棱镜12分光所分出的光线，由于所述棱镜12分出的光线是完整的、分辨率高的，所以所述图像传感器200采集被所述镜头10的所述棱镜12分出的光线具有高分辨率。并且，本优选实施例中的所有所述图像传感器200可以同时采集到完整的图像数据，利用所述镜头组件10的所述棱镜12分光的光线可以同时采集到完整的图像数据。那么通过控制所述图像传感器200的控制时序，错开所述图像传感器200触发时序，使得所述采集组件20的所述图像传感器200可以进行高帧频的图像数据采集。根据需要的帧频，确定需要多少个所述图像传感器200进行采集工作。具体地，所述控制组件30对需要进行采集动作的所述图像传感器200的采集工作进行控制。所述图像传感器200的采集触发由所述控制组件30进行控制，所述图像传感器200的采集读取由所述控制组件30读取并进行处理、储存、通讯等操作。

如图5所示，本优选实施例中的所述控制组件30进一步包括一控制单元31、一处理单元32、一储存单元33以及一通讯单元34。所述控制组件30的所述控制单元31、所述处理单元32、所述储存单元33以及所述通信单元34相互可通讯地连接，其中所述控制单元31与每个所述采集组件20的所述图像传感器200连接，以控制所述图像传感器200的采集工作。所述处理单元32与每个所述采集组件20的所述图像传感器200连接，将对所述采集组件20的每个所述图像传感器200进行图像数据读取和处理。所述储存单元33对所述处理单元32处理后的图像数据进行存储。优选地，所述图像传感器200采集高分辨率的图像数据，采集到的图像数据有可能很大，那么所述储存单元33优选地采用DDR3储存器。所述通讯单元34可以在需要时将图像数据向外部进行通讯。优选地，对于大数据量的图像数据，所述通讯单元34采用千兆以太网接口，以便将采集并处理的图像数据向外部通讯。因此，如图5的结构所示，所述镜头组件10与所述采集组件20相应的连接，所述控制组件30与所述采集组件20可通讯地连接，使得所述控制组件30控制所述采集组件20采集到经由所述镜头组件10分光和引导后的光线并进行处理、储存、通讯等等操作，从而实现高分辨率、高帧频的图像采集。所述控制组件30根据需要的帧频来控制相应的所述采集组件20的所述图像传感器200。具体地，确定所述控制单元31控制所述图像传感器200的时序的方法为：

步骤1：确定需求帧频和需求的分辨率；

需求帧频分辨率为m×n，需求的帧频为x帧/s。

步骤2：根据每个所述图像传感器200在该分辨率下的最高帧频，确定需要所述图像传感器200的个数；

单片所述图像传感器200在分辨率为m×n时，最高帧频为y帧/s

需要的所述图像传感器200数量为：

其中：x为需求帧频；y为单片所述图像传感器200在分辨率为m×n时的最高帧频。

z为需要所述图像传感器200的数量。

步骤3：根据要求帧频计算帧请求间隔时间(相对位置)；

由于需求帧频为x帧/s，因此，每一帧的间隔时间。

邻近所述图像传感器帧请求时序(Frame_REQ)上升沿间隔时间为该时间。比如，第一片所述图像传感器帧请求时序(Frame_REQ)上升沿与第二片所述图像传感器帧请求时序(Frame_REQ)上升沿时间间隔为t_interval；第二片Frame_REQ上升沿与第三片Frame_REQ上升沿时间间隔为t_interval；依次类推。

步骤4：设计曝光时间与帧请求时序；

曝光时间为外部曝光时序(T_EXP)上升沿与帧请求时序(Frame_REQ)之间的时间t_exposure。16个所述图像传感器200的曝光时间均相同。

备注：为了防止图片有重合现象，要求曝光时间t_exposure小于间隔时间t_interval。

步骤5：根据步骤3和步骤5设计出的时序，完成时序控制设计。

具体地，所述控制单元31将对所述采集组件20的所述图像传感器200的采集工作进行控制。优选地，所述控制单元31控制每个所述图像传感器200的触发时序，使得每个所述图像传感器200之间按照一定的帧频进行采集。本优选实施例中，所述图像传感器200为十六个，那么所述控制单元31按照要求的帧频，确定需要多少个所述图像传感器200进行采集工作，并依次地触发所述图像传感器200，使得所述采集组件20按照要求帧频进行图像数据的采集。例如需求帧频为x帧/s，而每个所述图像传感器200，最高帧频为y帧/s，那么需要的所述图像传感器200数量为：z为需要所述图像传感器200的数量。所述图像传感器200通过所述镜头组件10来采集图像数据。所述镜头组件10的所述棱镜12将通过所述前物镜11的光线进行分光。每个所述图像传感器200相应地采集所述棱镜12分光所分出的光线，由于所述棱镜12分出的光线是完整的、分辨率高的，所以所述图像传感器200采集被所述镜头10的所述棱镜12分出的光线具有高分辨率。因为每个所述图像传感器200可以采集被所述棱镜12分出的相应的光线，所以当所述控制单元31按照要求的帧频进行触发所述图像传感器200时，所述图像传感器200可以按照帧频进行采集。所有的图像传感器200被控制同时进行采集，按照要求的帧频进行触发。本优选实施例中所述棱镜12采用十六棱镜，而相应地所述图像传感器200有十六个。当需要全部所述图像传感器200工作时，所述控制单元31对于所述图像传感器200进行控制的时序优选为：

那么所述控制单元31按照帧频依次地触发所述图像传感器200，使得所述采集组件20的所述图像传感器200按照要求帧频进行图像数据的采集。

本优选实施例的整体结构如图6所示。所述镜头组件10采用分光的光学设计，使得所述采集组件20可以实现高分辨率的图像采集并传至所述控制组件30，进而所述控制组件30对图像数据进行储存、分析以及通讯等操作。另外，所述控制组件30将对所述采集组件20的采集工作进行控制，使得所述采集组件20的采集工作具有高帧频，以满足高速图像采集的需要。所述前物镜11接收一物面A发出的光线并传至所述棱镜12。所述棱镜12将所述物面A的光线进行分光。所述反射镜13被置于所述棱镜12与所述后物镜14之间，使得由所述棱镜12分出的光线被反射至所述后物镜14，并被所述后物镜14接收。被分光的所述物面A的光线每一份都保持完整，并具有保持高分辨率。被所述反射镜13反射的光线被所述后物镜14接收并被引导至所述采集组件20。因此，所述物面A的光线，经过所述前物镜11的收集，所述棱镜12的分光，以及所述反射镜13和所述后物镜14的引导，被所述采集组件20的每个所述图像传感器200采集。也就是说，每个所述图像传感器200采集被所述棱镜12分光的所述物面A的每份光线。

所述控制单元31与每个所述采集组件20的所述图像传感器200连接，以控制所述图像传感器200的采集工作。所述处理单元32与每个所述采集组件20的所述图像传感器200连接，将对所述采集组件20的每个所述图像传感器200进行图像数据读取和处理。所述储存单元33对所述处理单元32处理后的图像数据进行存储。优选地，所述图像传感器200采集高分辨率的图像数据，采集到的图像数据有可能很大，那么所述储存单元33优选地采用DDR3储存器。所述通讯单元34可以在需要时将图像数据向外部进行通讯。优选地，对于大数据量的图像数据，所述通讯单元34采用千兆以太网接口，以便将采集并处理的图像数据向外部通讯。具体地，确定需求的帧频和分辨率，例如需求帧频分辨率为m×n，需求的帧频为x帧/s。根据每个所述图像传感器200在该分辨率下的最高帧频，确定需要所述图像传感器200的个数，所述控制单元31根据所述图像传感器200的个数来选择控制多少所述图像传感器200进行采集工作。例如单片所述图像传感器200在分辨率为m×n时，最高帧频为y帧/s，那么需要的所述图像传感器200数量为：z为需要所述图像传感器200的数量。根据要求帧频计算帧请求间隔时间(相对位置)；由于需求帧频为x帧/s，因此，每一帧的间隔时间邻近所述图像传感器帧请求时序(Frame_REQ)上升沿间隔时间为该时间。比如，第一片所述图像传感器帧请求时序(Frame_REQ)上升沿与第二片所述图像传感器帧请求时序(Frame_REQ)上升沿时间间隔为t_interval；第二片Frame_REQ上升沿与第三片Frame_REQ上升沿时间间隔为t_interval；依次类推。曝光时间为外部曝光时序(T_EXP)上升沿与帧请求时序(Frame_REQ)之间的时间t_exposure。16个所述图像传感器200的曝光时间均相同。特别地，为了防止图片有重合现象，要求曝光时间t_exposure小于间隔时间t_interval。也就是说，所述控制组件30根据需要的帧频和分辨率来控制相应的所述采集组件20的所述图像传感器200。通过所述镜头组件10与所述采集组件20相应的连接，所述控制组件30与所述采集组件20可通讯地连接，使得所述控制组件30控制所述采集组件20采集到经由所述镜头组件10分光和引导后的光线并进行处理、储存、通讯等等操作，从而实现高分辨率、高帧频的图像采集。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整并有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (10)

1.一高速图像采集装置，其特征在于，包括：

一镜头组件；

一采集组件，其中所述采集组件进一步包括至少两个图像传感器；以及

一控制组件，其中所述采集组件与所述控制组件被可通讯地连接，使得所述采集组件被所述控制组件控制进行图像数据的采集，其中所述控制组件控制每个所述图像传感器的采集工作时序，使得所述采集组件的每个所述图像传感器被控制在所述图像传感器的采集周期内被依次触发。

2.根据权利要求1所述的高速图像采集装置，其中所述图像传感器之间的触发间隔时间是相同的。

3.根据权利要求1所述的高速图像采集装置，其中所述镜头组件进一步包括一前物镜和一棱镜，其中所述前物镜被放置于所述棱镜的物侧，使得所述前物镜接收的光线传至所述棱镜，所述棱镜将光线进行分光，进而被分光的光线被所述采集组件采集。

4.根据权利要求3所述的高速图像采集装置，其中所述镜头组件进一步包括至少一反射镜和与所述反射镜相对应的至少一后物镜，其中所述反射镜和所述后物镜与所述棱镜的棱面相对应的设置，使得被棱镜分光的光线被所述反射镜和所述后物镜引导至所述采集组件。

5.根据权利要求4所述的高速图像采集装置，其中每个所述图像传感器被置于所述镜头组件的每个所述后物镜的像侧，其中每个所述图像传感器对相应的所述棱镜所分光的光线进行采集图像数据。

6.权利要求2所述的高速图像采集装置，其中，所述高速图像采集装置进一步包括存储组件，所述采集组件与所述控制组件可通讯地连接，按照时间顺序存储所述至少两个图像传感器采集的图像数据。

7.根据权利要求2所述的高速图像采集装置，其中所述控制组件根据一定帧频选择所述采集组件的所述图像传感器的工作数量，其中所述图像传感器的工作数量为z，其计算公式为其中z为大于等于2的整数，需求帧频为x帧/s，每个所述图像传感器的最高帧频为y帧/s。

8.根据权利要求7所述的高速图像采集装置，其中所述控制组件根据需求帧频确定所述采集组件的所述图像传感器的触发时间间隔t_interval，其中

9.根据权利要求8所述的高速图像采集装置，其中根据间隔时间t_interval和曝光时间t_exposure，所述控制组件确定所述图像传感器的采集工作时序，所述曝光时间为外部曝光时序上升沿与帧触发时序上升沿之间的时间。

10.根据权利要求8或者9所述的高速图像采集装置，其中曝光时间t_exposure小于间隔时间t_interval。