專利名稱：用于立體視覺的雙目成像設(shè)備及雙目視頻監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種成像設(shè)備，特別涉及一種用于立體視覺的雙目成像設(shè)備及雙 目視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
立體視覺是計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的一個(gè)重要課題，即由不同位置的兩臺(tái)或者一臺(tái)攝像 機(jī)CCD)經(jīng)過(guò)移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)拍攝同一副場(chǎng)景來(lái)直接模擬人類雙眼處理景物的方式，通過(guò)計(jì)算 空間點(diǎn)在兩幅圖像中的視差，從而獲得重構(gòu)場(chǎng)景的三維幾何信息。立體視覺的研究具有重 要的應(yīng)用價(jià)值，其應(yīng)用領(lǐng)域包括機(jī)器人導(dǎo)航、航空及遙感測(cè)量，工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)、生物醫(yī)學(xué) 和虛擬現(xiàn)實(shí)等，如手術(shù)導(dǎo)航定位系統(tǒng)、無(wú)人駕駛汽車。目前，立體視覺已逐步成為研究熱點(diǎn)，故，如何提供一套成本低廉的雙目成像設(shè) 備，以滿足市場(chǎng)的各種需求，實(shí)已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)課題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種成本低廉的用于立體視覺的雙目成像設(shè)備。本實(shí)用新型的另一目的在于一種成本低廉的雙目視頻監(jiān)控系統(tǒng)。為了達(dá)到上述目的及其他目的，本實(shí)用新型提供的用于立體視覺的雙目成像設(shè) 備，包括具有相同結(jié)構(gòu)的兩圖像采集模塊，其中，每一圖像采集模塊包括一數(shù)字圖像傳 感器、和將所述數(shù)字圖像傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的邏輯電平轉(zhuǎn)換芯片，該邏輯電平 轉(zhuǎn)換芯片連接在數(shù)字圖像傳感器的輸出端；用于向數(shù)字圖像傳感器提供電能的穩(wěn)壓芯片，與兩數(shù)字圖像傳感器相連接；具有第一通信接口、且用于輸出視頻信號(hào)至外部設(shè)備以及向數(shù)字圖像傳感器傳送 控制信號(hào)的第一通信接口電路，分別與兩個(gè)邏輯電平轉(zhuǎn)換芯片、及兩數(shù)字圖像傳感器相連 接，其中，其與一邏輯電平轉(zhuǎn)換芯片相連的各信號(hào)傳輸線的長(zhǎng)度等于其與另一邏輯電平轉(zhuǎn) 換芯片相連的相應(yīng)各信號(hào)傳輸線的長(zhǎng)度，且其與一數(shù)字圖像傳感器相連的各信號(hào)傳輸線的 長(zhǎng)度等于其與的另一數(shù)字圖像傳感器相連的相應(yīng)各信號(hào)傳輸線的長(zhǎng)度。本實(shí)用新型提供的雙目視頻監(jiān)控系統(tǒng)，包括用于立體視覺的雙目成像設(shè)備；以及與所述用于立體視覺的雙目成像設(shè)備的第一通信接口電路連接的片上系統(tǒng)， 其中，所述片上系統(tǒng)包括 具有與所述第一通信接口電路的第一通信接口相對(duì)應(yīng)的第二通信接口的第二通 信接口電路，其中，所述第二通信接口連接第一通信接口 ；與所述第二通信接口電路連接、且用于采集自所述第二通信接口電路傳輸至的雙 目成像設(shè)備的輸出信號(hào)的視頻采集模塊；用于存儲(chǔ)視頻信號(hào)的內(nèi)存；用于將所述視頻采集模塊的輸出讀入所述內(nèi)存的讀入讀出模塊，其與所述內(nèi)存及 視頻采集模塊相連接；
4[0015]用于控制所述讀入讀出模塊執(zhí)行讀入或讀出作業(yè)的處理中心，其通過(guò)PLB總線與 所述讀入讀出模塊連接；用于存儲(chǔ)與所述處理中心的運(yùn)行相關(guān)的程序數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元，其與所述處理中心 連接；具有視頻輸出接口、且用于將所述讀入讀出模塊自內(nèi)存中讀取的視頻信號(hào)輸出的 視頻輸出模塊，其與所述讀入讀出模塊連接；用于將來(lái)自所述處理中心的控制信號(hào)通過(guò)第二通信接口提供給所述雙目成像設(shè) 備以配置兩數(shù)字圖像傳感器同步運(yùn)行參數(shù)的I2C控制器，其與所述第二通信接口電路連 接，同時(shí)通過(guò)PLB總線與所述處理中心連接。綜上所述，本實(shí)用新型的用于立體視覺的雙目成像設(shè)備采用數(shù)字圖像傳感器，然 后通過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的高速接口作為圖像數(shù)據(jù)的輸出端口，不僅成本低廉，靈活性強(qiáng)，大大增加 了整個(gè)系統(tǒng)的通用性，在此基礎(chǔ)上再增加一控制雙目成像設(shè)備的Genesys FPGA開發(fā)板，可 有效實(shí)現(xiàn)全方位的監(jiān)控。

圖1為本實(shí)用新型的用于立體視覺的雙目成像設(shè)備的基本架構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型的雙目視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基本架構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型的雙目視頻監(jiān)控系統(tǒng)的Genesys FPGA開發(fā)板基本架構(gòu)示意圖。圖4為本實(shí)用新型的雙目視頻監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行流程示意圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型的用于立體視覺的雙目成像設(shè)備至少包括兩圖像采集 模塊、穩(wěn)壓芯片、及第一通信接口電路等。所述兩圖像采集模塊(即圖像采集模塊1和圖像采集模塊2)的結(jié)構(gòu)相同，各自都 包括一數(shù)字圖像傳感器、和將所述數(shù)字圖像傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的邏輯電平轉(zhuǎn) 換芯片。在本實(shí)施例中，數(shù)字圖像傳感器可采用CMOS數(shù)字圖像傳感器，例如，MT9D112數(shù)字 圖像傳感器，兩數(shù)字圖像傳感器的中心之間的距離為30mm，相應(yīng)的，邏輯電平轉(zhuǎn)換芯片用于 將MT9D112數(shù)字圖像傳感器輸出電平轉(zhuǎn)換為適合于第一通信接口電路的電平。所述穩(wěn)壓芯片用于向數(shù)字圖像傳感器提供電能。在本實(shí)施例中，數(shù)字圖像傳感器 采用MT9D112數(shù)字圖像傳感器，該MT9D112數(shù)字圖像傳感器需要3V和2V的電源，故所述穩(wěn) 壓芯片可以是能將5V的電壓分別降壓至3V和2V電壓的芯片。所述第一通信接口電路具有第一通信接口，用于輸出視頻信號(hào)至外部設(shè)備以及向 數(shù)字圖像傳感器傳送控制信號(hào)。其中，所述第一通信接口電路與一邏輯電平轉(zhuǎn)換芯片相連 的各信號(hào)傳輸線的長(zhǎng)度等于其與另一邏輯電平轉(zhuǎn)換芯片相連的相應(yīng)各信號(hào)傳輸線的長(zhǎng)度， 且其與一數(shù)字圖像傳感器相連的各信號(hào)傳輸線的長(zhǎng)度等于其與的另一數(shù)字圖像傳感器相 連的相應(yīng)各信號(hào)傳輸線的長(zhǎng)度。在本實(shí)施例中，第一通信接口電路與兩數(shù)字圖像傳感器通 過(guò)I2C總線連接，第一通信接口采用VHDCI接口，該接口標(biāo)準(zhǔn)一般用作磁盤陣列的數(shù)據(jù)傳輸 接口，傳輸速率達(dá)到80(ibpS，所以完全可以滿足視頻傳輸?shù)男枨?。而且，由于第一通信接?與兩圖像采集模塊的對(duì)應(yīng)的連接線長(zhǎng)度相同，且兩圖像采集模塊的結(jié)構(gòu)也相同，也就是說(shuō)兩個(gè)數(shù)字圖像傳感器I2C總線的布局布線保持一致，長(zhǎng)度也相同，而且兩個(gè)數(shù)字圖像傳感 器的數(shù)據(jù)和同步信號(hào)的輸出布線也同樣保持一致性。由此，通過(guò)I2C總線標(biāo)準(zhǔn)依次對(duì)雙目 攝像頭進(jìn)行相同的配置，最后同時(shí)開啟兩數(shù)字圖像傳感器的圖像數(shù)據(jù)的輸出，即可實(shí)現(xiàn)兩 數(shù)字圖像傳感器輸出的同步。上述用于立體視覺的雙目成像設(shè)備應(yīng)用極為廣泛，例如，機(jī)器人導(dǎo)航、無(wú)人監(jiān)控、 機(jī)器視覺、生物識(shí)別，三維測(cè)量、虛擬現(xiàn)實(shí)等等。以下將結(jié)合附圖詳細(xì)描述采用上述用于立 體視覺的雙目成像設(shè)備所形成的一種雙目視頻監(jiān)控系統(tǒng)。請(qǐng)參見圖2，所述雙目視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括雙目成像設(shè)備(即VM0DCAM)、控制 VM0DCAM的片上系統(tǒng)(即Digilent Genesys FPGA開發(fā)板)、以及顯示器。所述VM0DCAM的結(jié)構(gòu)如前所述，在此不再詳述。所述Genesys FPGA開發(fā)板的主要作用包括以下幾個(gè)方面·向 VM0DCAM 提供 5V 電源；·配置VM0DCAM的兩數(shù)字圖像傳感器；·采集兩數(shù)字圖像傳感器的視頻數(shù)據(jù)；·顯示兩數(shù)字圖像傳感器的視頻數(shù)據(jù)。由此，如圖3所示，所述Genesys FPGA開發(fā)板可包括第二通信接口電路、視頻采 集模塊、內(nèi)存、讀入讀出模塊、處理中心、視頻輸出模塊、及I2C控制器等。所述第二通信接口電路具有第二通信接口，該第二通信接口與VM0DCAM中的第一 通信接口電路的第一通信接口相配套，連接在第一通信接口，以便完成Genesys FPGA開發(fā) 板和VM0DCAM之間的信號(hào)傳送。所述視頻采集模塊與所述第二通信接口電路連接，用于采集自所述第二通信接口 電路傳輸至的雙目成像設(shè)備的輸出信號(hào)。所述內(nèi)存用于存儲(chǔ)視頻信號(hào)，其可以是DDR2內(nèi)存或SDRAM內(nèi)存等。所述讀入讀出模塊與所述內(nèi)存及視頻采集模塊相連接，用于將所述視頻采集模塊 的輸出讀入所述內(nèi)存、或者將所述內(nèi)存中存儲(chǔ)的視頻信號(hào)讀出。在本實(shí)施例中，其采用多端 口內(nèi)存控制器(即MPMC)。所述處理中心(即MicroBlaze處理器)用于控制所述讀入讀出模塊執(zhí)行讀入或 讀出作業(yè)、或者控制所述I2C控制器配置VM0DCAM中兩數(shù)字圖像傳感器參數(shù)等，其通過(guò)PLB 總線與所述讀入讀出模塊及I2C控制器連接。在本實(shí)施例中，所述處理中心是一個(gè)基于 RISC架構(gòu)的處理器，是整個(gè)系統(tǒng)控制的核心。所述存儲(chǔ)單元(即BRAM)用于存儲(chǔ)與所述處理中心的運(yùn)行相關(guān)的程序數(shù)據(jù)。所述視頻輸出模塊具有視頻輸出接口(例如，HDMI接口)，用于將所述讀入讀出模 塊自內(nèi)存中讀取的視頻信號(hào)輸出至顯示器，以便顯示。所述I2C控制器用于將來(lái)自所述處理中心的控制信號(hào)通過(guò)第二通信接口提供給 所述雙目成像設(shè)備，以配置兩數(shù)字圖像傳感器同步運(yùn)行參數(shù)。上述雙目視頻監(jiān)控系統(tǒng)的工作流程如圖4所示，雙目視頻監(jiān)控系統(tǒng)上電啟動(dòng)后，Genesys FPGA開發(fā)板向VM0DCAM提供5v的電壓， 由穩(wěn)壓芯片將其轉(zhuǎn)換為2v和3v的電壓后，兩數(shù)字圖像傳感器即刻自動(dòng)復(fù)位。隨后Genesys FPGA開發(fā)板的處理中心發(fā)出配置指令，使得I2C控制器將配置參數(shù)通過(guò)第二通信接口電路和第一通信接口電路送入VM0DCAM的兩數(shù)字圖像傳感器，由此兩數(shù)字圖像傳感器根據(jù)收 到的參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)配置，例如，配置的參數(shù)包括鏡頭的焦距、偏轉(zhuǎn)的角度等等。隨后系統(tǒng)判 斷兩數(shù)字圖像傳感器是否完成了參數(shù)的配置，這可以由兩數(shù)字圖像傳感器在完成配置后向 處理中心發(fā)送的完成信息來(lái)確定，也可以采用其他判斷規(guī)則，在此不再例舉。當(dāng)判斷沒有完 成配置時(shí)，則兩數(shù)字圖像傳感器繼續(xù)進(jìn)行參數(shù)配置，如果判斷配置已完成，則兩數(shù)字圖像傳 感器攝取視頻信號(hào)，再由相應(yīng)的邏輯電平轉(zhuǎn)換芯片將視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合于第一通信接口 電路的電平信號(hào)后，送入第二通信接口電路，并被讀入讀出電路讀入至內(nèi)存，或者讀入讀出 電路將其讀出至視頻輸出模塊，由視頻輸出模塊通過(guò)視頻接口送入顯示器顯示。而當(dāng)系統(tǒng) 需要再次調(diào)整數(shù)字圖像傳感器的參數(shù)時(shí)，則由處理中心發(fā)出配置指令，進(jìn)行參數(shù)配置，而如 果不要進(jìn)行參數(shù)配置，則兩數(shù)字圖像傳感器繼續(xù)攝取視頻圖像。綜上所述，本實(shí)用新型的用于立體視覺的雙目成像設(shè)備采用數(shù)字圖像傳感器來(lái)攝 取圖像，可大大降低成本；而且，通過(guò)特殊的設(shè)計(jì)，可保證了兩數(shù)字圖像傳感器之間圖像輸 出的同步；而且用VHDCI高速標(biāo)準(zhǔn)接口用來(lái)傳輸雙路視頻圖像數(shù)據(jù)，增加了設(shè)備的通用性。 而在此基礎(chǔ)上，再與FPGA開發(fā)板結(jié)合使用，不僅提高了雙目圖像處理的靈活性，加強(qiáng)了圖 像處理的速度，也為立體視覺的發(fā)展提供了一種很好的思路。上述實(shí)施例僅列示性說(shuō)明本實(shí)用新型的原理及功效，而非用于限制本實(shí)用新型。 任何熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人員均可在不違背本實(shí)用新型的精神及范圍下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修 改。因此，本實(shí)用新型的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
權(quán)利要求1.一種用于立體視覺的雙目成像設(shè)備，其特征在于包括具有相同結(jié)構(gòu)的兩圖像采集模塊，其中，每一圖像采集模塊包括一數(shù)字圖像傳感器、 和將所述數(shù)字圖像傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的邏輯電平轉(zhuǎn)換芯片，該邏輯電平轉(zhuǎn)換芯 片連接在數(shù)字圖像傳感器的輸出端；用于向數(shù)字圖像傳感器提供電能的穩(wěn)壓芯片，與兩數(shù)字圖像傳感器相連接； 具有第一通信接口、且用于輸出視頻信號(hào)至外部設(shè)備以及向數(shù)字圖像傳感器傳送控制 信號(hào)的第一通信接口電路，分別與兩個(gè)邏輯電平轉(zhuǎn)換芯片、及兩數(shù)字圖像傳感器相連接，其 中，其與一邏輯電平轉(zhuǎn)換芯片相連的各信號(hào)傳輸線的長(zhǎng)度等于其與另一邏輯電平轉(zhuǎn)換芯片 相連的相應(yīng)各信號(hào)傳輸線的長(zhǎng)度，且其與一數(shù)字圖像傳感器相連的各信號(hào)傳輸線的長(zhǎng)度等 于其與的另一數(shù)字圖像傳感器相連的相應(yīng)各信號(hào)傳輸線的長(zhǎng)度。
2.如權(quán)利要求1所述的用于立體視覺的雙目成像設(shè)備，其特征在于數(shù)字圖像傳感器 采用CMOS數(shù)字圖像傳感器。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于立體視覺的雙目成像設(shè)備，其特征在于數(shù)字圖像傳 感器采用MT9D112數(shù)字圖像傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的用于立體視覺的雙目成像設(shè)備，其特征在于穩(wěn)壓芯片采用能 將5v電壓轉(zhuǎn)換為3v和2v的穩(wěn)壓芯片。
5.如權(quán)利要求1所述的用于立體視覺的雙目成像設(shè)備，其特征在于第一通信接口電 路與兩數(shù)字圖像傳感器通過(guò)I2C總線連接。
6.如權(quán)利要求1或5所述的用于立體視覺的雙目成像設(shè)備，其特征在于第一通信接 口 為 VHDCI 接 口。
7.一種雙目視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于包括如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)的用于立體視覺的雙目成像設(shè)備；以及與所述用于立體視覺的雙目成像設(shè)備的第一通信接口電路連接的片上系統(tǒng)，其中，所述片上系統(tǒng)包括具有與所述第一通信接口電路的第一通信接口相對(duì)應(yīng)的第二通信接口的第二通信接 口電路，其中，所述第二通信接口連接第一通信接口 ；與所述第二通信接口電路連接、且用于采集自所述第二通信接口電路傳輸至的雙目成 像設(shè)備的輸出信號(hào)的視頻采集模塊； 用于存儲(chǔ)視頻信號(hào)的內(nèi)存；用于將所述視頻采集模塊的輸出讀入所述內(nèi)存的讀入讀出模塊，其與所述內(nèi)存及視頻 采集模塊相連接；用于控制所述讀入讀出模塊執(zhí)行讀入或讀出作業(yè)的處理中心，其通過(guò)PLB總線與所述 讀入讀出模塊連接；用于存儲(chǔ)與所述處理中心的運(yùn)行相關(guān)的程序數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元，其與所述處理中心連接；具有視頻輸出接口、且用于將所述讀入讀出模塊自內(nèi)存中讀取的視頻信號(hào)輸出的視頻 輸出模塊，其與所述讀入讀出模塊連接；用于將來(lái)自所述處理中心的控制信號(hào)通過(guò)第二通信接口提供給所述雙目成像設(shè)備以 配置兩數(shù)字圖像傳感器同步運(yùn)行參數(shù)的I2C控制器，其與所述第二通信接口電路連接，同時(shí)通過(guò)PLB總線與所述處理中心連接。
8.如權(quán)利要求7所述的雙目視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述內(nèi)存為DDR2內(nèi)存或 SDRAM內(nèi)存。
9.如權(quán)利要求7所述的雙目視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述處理中心為基于RISC架 構(gòu)的處理器。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種用于立體視覺的雙目成像設(shè)備及雙目視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其中，雙目成像設(shè)備包括具有相同結(jié)構(gòu)的兩圖像采集模塊，用于采集視頻圖像，其中，每一圖像采集模塊都包括數(shù)字圖像傳感器和邏輯電平轉(zhuǎn)換芯片；具有第一通信接口、且用于輸出視頻信號(hào)至外部設(shè)備的第一通信接口電路，其中，第一通信接口電路與一邏輯電平轉(zhuǎn)換芯片相連的各信號(hào)傳輸線的長(zhǎng)度等于其與另一邏輯電平轉(zhuǎn)換芯片相連的相應(yīng)各信號(hào)傳輸線的長(zhǎng)度，且其與一數(shù)字圖像傳感器相連的各信號(hào)傳輸線的長(zhǎng)度等于其與的另一數(shù)字圖像傳感器相連的相應(yīng)各信號(hào)傳輸線的長(zhǎng)度，在此基礎(chǔ)上再增加一控制雙目成像設(shè)備的開發(fā)板，即可實(shí)現(xiàn)雙目監(jiān)控，該雙目成像設(shè)備及雙目視頻監(jiān)控系統(tǒng)成本低廉。
文檔編號(hào)H04N13/00GK201928379SQ20102058266
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者何宇童, 吳越, 唐世卓, 姚琪, 李斌, 楊俊飛, 王庭暉, 程建東, 趙峰 申請(qǐng)人:上海德致倫電子科技有限公司