專利名稱：多攝像機圖像復用器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及多攝像機圖像復用，尤其涉及在多攝像機系統(tǒng)中使用公用排序邏輯來抽樣多個成像設備，所述多攝像機系統(tǒng)物理上遠離圖像的顯示和記錄。
背景技術：
視頻監(jiān)視系統(tǒng)在成本上變得很有競爭力，從而其安裝成本很快就高于系統(tǒng)的設備成本。安裝在局域網(wǎng)中的多個攝像機可以在單個電纜上組合以降低接到保安室所需的電纜數(shù)量。在公用電纜上復用來自多個攝像機的視頻信號是個值得考慮的方案?？梢赃@樣做的兩種公用方式是通過在每個場上平鋪縮小的圖像，或是通過時間劃分圖像流。兩種方法都需要數(shù)字化和緩沖每個圖像的至少一幀。平鋪需要縮小每個圖像尺寸的額外處理。時間復用在瀏覽之前需要設備復用和解復用組合的圖像流。
目前，市場上存在將多個視頻圖像組合成單個圖像以在單個監(jiān)視器上顯示或者通過單個VCR來記錄的產(chǎn)品。它們通常組合例如4、9、16等選定數(shù)量的尺寸相等但分辨率降低的圖像。某些產(chǎn)品組合了在邊上由較小圖像圍繞的中等尺寸圖像。在某些產(chǎn)品上，圖像尺寸和格式可以動態(tài)改變。在低成本的復用器中，圖像被以每幀一個圖像的速率來更新，所以沒有圖像被以標準30Hz的速率更新。
其它產(chǎn)品通過在逐幀的基礎上在多個圖像之間進行轉(zhuǎn)換來組合攝像機的輸入，從而使用預定的資源數(shù)來標記在垂直回掃間隔中的每個幀。所組合的圖像流可以被直接輸入到VCR，但是必須被解復用來顯示。由此類型復用器編碼的視頻輸入在每個圖像上具有最大的分辨率。為了實現(xiàn)逐幀的轉(zhuǎn)換方法，需要解復用器來進行顯示，并且這些圖像不以全動態(tài)視頻所需的全30Hz幀速率來更新。復用的圖像源越多，每個圖像的幀速率就越慢。
為了在幀方法上實施多個平鋪的圖像，將與顯示在每個幀上的數(shù)量成反比例的降低圖像分辨率，除非圖像源具有比最大可以使用的格式更低的分辨率。例如，在高清晰度電視(HDTV)格式中需要復用四個全國電視系統(tǒng)委員會(NTSC)分辨率的圖像才不會產(chǎn)生可感知的損失。
參考圖1，顯示了傳統(tǒng)的四元組攝像機系統(tǒng)，并且其可以顯示更少或附加的攝像機，所示的每個攝像機相同，并且每個附加攝像機類似于所顯示那些攝像機。當前多頭攝像機2使用每個攝像機的全部電子器件組。攝像機典型地包括用來將來自圖像的光聚焦到置于成像器6上的光敏感CCD或CMOS陣列的透鏡組合4。高質(zhì)量的視頻成像陣列由配置為大約具有每行約800個光電管的500行的光電管矩陣構成。這些陣列被設計來累積典型高達1/60th秒的光。所累積的模擬值接著在定序器電路8的控制下一行一行地移出成像器6。模擬電平被置于成像器6上的模數(shù)轉(zhuǎn)換器抽樣，接著作為數(shù)字圖像傳遞到編碼器9以轉(zhuǎn)換成合適的視頻格式，例如NTSC、逐行倒相制式(PAL)，或“sequential couleur avec memoire”(帶存儲器的順序制彩色電視系統(tǒng))(SECAM)的視頻信號?？蛇x地，模擬電平被放大并直接插入到其中一個合適的視頻格式中。排序電路8典型地使用小型ASIC、CPLD、FPGA、DSP等來實現(xiàn)。
如果在單個介質(zhì)上縮小并組合多個圖像流來進行傳輸，那么就使用外部復用器10來根據(jù)來自解碼器12的格式信息在定序器14的控制下在解碼器12將模擬視頻圖像解碼成數(shù)字數(shù)據(jù)流到幀緩沖器16。在將組合的視頻圖像由編碼器20編碼成合適的視頻格式之前，來自幀緩沖器16的緩沖數(shù)據(jù)被重新抽樣、同步，并在四元組定序器18組合成圖像幀。典型地，可以通過平均(或丟棄)像素或像素行來降低圖像視場的尺寸。在逐幀轉(zhuǎn)換復用器的情況中，在發(fā)射其它視頻源的同時丟棄整個數(shù)據(jù)幀。復用和解復用多個圖像流所需的圖像數(shù)字化、處理和編碼設備的成本抵消了通過減少電纜數(shù)所獲得的大部分的利益。需要一種獲得從監(jiān)視攝像機到密室瀏覽和記錄設備的多個視頻圖像流的較低成本方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是傳送單個視頻流的多圖像攝像機系統(tǒng)，并包括如下設備。多個成像設備，每一個具有用來將光轉(zhuǎn)換成電信號的透鏡組和相應的成像器，表示至少一部分圖像的電信號。用來從每個成像設備接收電信號的定序器，該定序器控制每個圖像的同步。定序器包括以預選配置復用每個信號來形成單個視頻流。定序器和復用器基本上被作為單個單元集成在一起。
該系統(tǒng)可以包括用來從多個成像設備中的每一個接收每個電信號的多個行緩沖器，行緩沖器暫時存儲至少一部分電信號。定序器從所述多個行緩沖器的每一個接收電信號。所述多個行緩沖器和定序器和復用器基本上作為單個單元集成在一起。
該系統(tǒng)進一步包括用來將單個視頻流編碼成預選的視頻格式的編碼器。電信號和單個視頻流可以是數(shù)字信號，而預選視頻格式可以是模擬信號。所選視頻格式可以是例如NTSC、PAL、SECAM、或HDTV的公共格式。
形成單個視頻流的預選配置可以被選擇作為來自所述多個成像設備的每一個的圖像平鋪或時間復用配置，或者該配置可以是來自其中一個成像設備的單個圖像。所平鋪的配置需要包含多個行緩沖器。


通過下面對本發(fā)明實施例的詳細描述，本發(fā)明的目的、優(yōu)點和應用將變的明顯。
圖1是傳統(tǒng)多攝像機圖像復用系統(tǒng)的框圖。
圖2是本發(fā)明實施例的框圖。
具體實施例方式
參考圖2，本發(fā)明顯示為直接與圖1所示現(xiàn)有技術的四元組攝像機系統(tǒng)例子相比的四元組攝像機系統(tǒng)例子。應該明白，本發(fā)明并不局限于四元組攝像機系統(tǒng)，并可以包括附加或更少的攝像機。多攝像機圖像復用器系統(tǒng)30是可以安裝在單個外殼中的單個單元，并使用單組圖像排序和復用邏輯32來抽樣多個成像設備34，這些成像設備可以安裝在本地陣列中?？梢允褂冒–CD或CMOS等的任何技術的傳感器。圖像定序器和復用器32將來自每個傳感器34和成像器35的視頻信號在由編碼器36編碼為NTSC、PAL、SECAM、HDTV或其它視頻格式之前組合成單個視頻流。圖像復用器30可以被命令在各種平鋪、時間復用或單個圖像輸出配置之間進行轉(zhuǎn)換。來自成像器35的圖像被輸入到公共排序邏輯，可以使用行緩沖器38來幫助排序平鋪模式的圖像，而不是如現(xiàn)有系統(tǒng)所需要的那樣使用幀緩沖器16，如圖1所示。
來自一個或多個高分辨率成像器35的多個圖像窗口可以逐幀地來轉(zhuǎn)換和/或在較低分辨率傳輸格式上進行時間復用，并被輸入到標準分辨率記錄器和/或顯示器?？蛇x地，圖像定序器和復用器32以及附加緩沖存儲器存儲空間可以在每個成像器35的輸出上提供本地運動檢測。成像傳感器34可以被固定安裝或裝有萬向接頭，可以是彩色或黑白的，并具有固定或可調(diào)變焦、焦距和曝光量?？梢栽诶缫曨l同軸電纜或雙絞線的單個電纜上發(fā)射這些功能的遠程控制到圖像定序器和復用器32，或可以手動或在局域網(wǎng)上直接發(fā)送命令到定序器和復用器32。如果需要，還可以發(fā)射運動檢測告警和選定的高亮圖像數(shù)據(jù)。
本發(fā)明通過縮小每個成像器的復制圖像抽樣電路并將圖像定序器和復用器32集成在多頭成像單元30中，明顯降低了多攝像機簇的成本。如圖1所示，定序器8、編碼器9、解碼器12、定序器14、和四元組定序器18可以由公共圖像定序器和復用器32來代替，如圖2所示。此外，本地圖像定序器和復用器32比外圍設備10更簡單，如圖1所示，因為圖像流不必被單獨緩沖在幀緩沖器16中來同步四元組定序器18的幀，所以幀緩沖器16被更簡單更便宜的行緩沖器38所代替。平鋪的復用圖像可以全30Hz的幀速率同時顯示在相同的顯示器上。如果該平鋪復用視頻模式不是想要的，那么可以消除行緩沖器38。單個定序器和復用器32保持了所有成像器35上的同步。由于編碼器和解碼器的減少，以及抽樣和轉(zhuǎn)換誤差的合成減少，所以定序器和復用器32輸出的組合視頻圖像比現(xiàn)有技術的復用器10輸出的組合圖像具有更高質(zhì)量的視頻信號。
作為實現(xiàn)多攝像機圖像復用器系統(tǒng)30的結果，可以在單個電纜上發(fā)射多組視頻、控制和可選地電力，從而明顯降低了安裝成本?？梢允褂脝为毜某上耦^34來對準覆蓋獨立的場景，例如入口、窗口、結帳柜臺、收銀臺等，或可以使用重疊視場安裝來以比前面可能的更低的成本提供360度的覆蓋。
應該明白，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對本發(fā)明做出改變和修改。還應該明白，當根據(jù)前述公開閱讀時，本發(fā)明的范圍不應該解釋為在此公開的特定實施例的限制，而應該根據(jù)所附權利要書來解釋。
權利要求
1.一種遞送單個視頻流的多圖像攝像機系統(tǒng)，包括多個成像設備，每一個具有用來將光轉(zhuǎn)換成電信號的透鏡組和相應的成像器，所述電信號代表至少一部分圖像；用于從所述多個成像設備的每一個接收電信號的定序器，所述定序器包括用來同步所述每一個圖像的裝置，所述定序器進一步包括用于以形成所述單個視頻流的預選配置組合每個所述信號的復用器裝置；和其中所述定序器和所述復用器裝置基本上作為單個單元集成在一起。
2.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，進一步包括用于從所述多個成像設備的每一個接收每一個電信號的多個行緩沖器，所述行緩沖器暫時存儲至少一部分所述電信號；所述定序器用于從所述多個行緩沖器的每一個接收電信號，所述定序器包括用于同步所述每個圖像的裝置，所述定序器進一步包括用于以形成所述單個視頻流的預選配置組合每個所述信號的復用器裝置；和其中所述多個行緩沖器、所述定序器和所述復用器裝置基本上作為單個單元集成在一起。
3.根據(jù)權利要求2的系統(tǒng)，進一步包括用于將所述單個視頻流編碼成預選視頻格式的編碼器。
4.根據(jù)權利要求3的系統(tǒng)，其中所述電信號和所述單個視頻流是數(shù)字信號，并且所述預選視頻格式是模擬信號。
5.根據(jù)權利要求3的系統(tǒng)，其中所述預選視頻格式是NTSC、PAL、SECAM、或HDTV。
6.根據(jù)權利要求2的系統(tǒng)，其中形成所述單個視頻流的所述預選配置包括來自所述多個成像設備的每一個的圖像的平鋪配置。
7.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，其中形成所述單個視頻流的所述預選配置包括來自所述多個成像設備的每一個的圖像的時間復用配置。
8.根據(jù)權利要求2的系統(tǒng)，其中形成所述單個視頻流的所述預選配置包括來自所述多個成像設備的每一個的圖像的時間復用配置。
9.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，其中形成所述單個視頻流的所述預選配置包括來自所述多個成像設備中的一個的單個圖像。
10.根據(jù)權利要求2的系統(tǒng)，其中形成所述單個視頻流的所述預選配置包括來自所述多個成像設備中的一個的單個圖像。
11.根據(jù)權利要求2的系統(tǒng)，其中所述多個圖像設備、所述多個行緩沖器、所述定序器和所述復用器裝置基本上作為單個單元集成在一起。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多圖像視頻監(jiān)視攝像機系統(tǒng)，其使用公共排序邏輯組來抽樣多個成像設備或在很大高分辨率成像設備內(nèi)提供多個預設圖像窗口(圖2的32、34)。圖像在成像設備中被復用成單個幀或逐幀地被轉(zhuǎn)換。所轉(zhuǎn)換的幀被標記或編碼(圖2的36)以便分離單獨的圖像顯示。該配置允許一個攝像機處理器或定序器支持多個成像器，并避免了對于分離復用器的需要，從而降低了系統(tǒng)的成本。使用單個傳輸介質(zhì)(圖2的36)的視頻記錄或顯示設備明顯降低了系統(tǒng)的安裝成本。
文檔編號H04N7/18GK1706180SQ200380101566
公開日2005年12月7日 申請日期2003年10月17日 優(yōu)先權日2002年10月17日
發(fā)明者托馬斯·F·伯基, 丹尼爾·P·富柯 申請人:傳感電子公司