專利名稱：一種雙光路單傳感器合成模組及三維成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及立體成像裝置，更具體地說，涉及一種雙光路單傳感器合成模組及三維成像裝置。
背景技術(shù)：
隨著3D立體技術(shù)的發(fā)展，3D數(shù)碼產(chǎn)品日益進(jìn)入普通消費(fèi)者的生活。3D技術(shù)除了應(yīng)用在顯示器產(chǎn)品領(lǐng)域，數(shù)碼相機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī)也開始應(yīng)用3D技術(shù)。人們開始接觸到能夠拍攝更真實(shí)影像的3D立體成像設(shè)備，如立體數(shù)碼照相機(jī)或立體數(shù)碼攝像機(jī)。立體數(shù)碼照相機(jī)和立體數(shù)碼攝像機(jī)是利用雙成像傳感器仿人類的兩個眼睛看物體而形成立體圖像的原理，通過安裝兩個相隔一定距離而光軸平行的鏡頭組及圖像傳感器來實(shí)現(xiàn)仿生物雙眼的視覺差和遠(yuǎn)近物體的層次感。然而，現(xiàn)在市場上以二維成像裝置居多，例如普通相機(jī)或攝像機(jī)，而二維成像裝置不容易改造成三維立體成像裝置，不利于立體成像裝置的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有二維成像裝置不易改造成三維立體成像裝置的缺陷，提供一種雙光路單傳感器合成模組及三維成像裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種雙光路單傳感器合成模組，包括分別用于模擬人眼接收外部光線的左側(cè)鏡頭組和右側(cè)鏡頭組；單個圖像傳感器，在其成像平面上接收所述左側(cè)鏡頭組和右側(cè)鏡頭組采集的光線并形成并列的兩幅圖像；合成芯片，所述合成芯片連接在所述圖像傳感器與三維成像裝置的主控芯片之間，用于將所述單個圖像傳感器采集的左右兩側(cè)圖像以并排的形式輸出至所述主控芯片的 DSP輸入接口 ；且所述左側(cè)鏡頭組、右側(cè)鏡頭組、單個圖像傳感器和合成芯片封裝成一個整體。在本發(fā)明所述的雙光路單傳感器合成模組中，所述合成芯片包括信號接收模塊，用于接收所述圖像傳感器采集的左側(cè)圖像信號和右側(cè)圖像信號；延時檢測模塊，用于對所述左側(cè)圖像信號和右側(cè)圖像信號之間的時間差進(jìn)行檢測，獲取所需的延時時間；輸出模塊，用于根據(jù)所述延時時間，輸出圖像信號，實(shí)現(xiàn)左側(cè)圖像和右側(cè)圖像的同步輸出至所述DSP輸入接口。本發(fā)明還提供了一種三維成像裝置，包括整體封裝的雙光路單傳感器合成模組， 以及與所述雙光路單傳感器合成模組連接的適用于二維成像裝置的主控芯片，所述雙光路單傳感器合成模組將采集仿人眼的左右兩側(cè)圖像以并排的形式輸出至所述主控芯片的DSP 輸入接口。
在本發(fā)明所述的三維成像裝置中，所述雙光路單傳感器合成模組包括分別用于模擬人眼接收外部光線的左側(cè)鏡頭組和右側(cè)鏡頭組；單個圖像傳感器，在其成像平面上接收所述左側(cè)鏡頭組和右側(cè)鏡頭組采集的光線并形成并列的兩幅圖像；合成芯片，所述合成芯片連接在所述圖像傳感器與所述主控芯片之間，用于將所述單個圖像傳感器采集的左右兩側(cè)圖像以并排的形式輸出至所述主控芯片的DSP輸入接 Π ；且所述左側(cè)鏡頭組、右側(cè)鏡頭組、單個圖像傳感器和合成芯片封裝成一個整體。在本發(fā)明所述的三維成像裝置中，所述合成芯片包括信號接收模塊，用于接收所述圖像傳感器采集的左側(cè)圖像信號和右側(cè)圖像信號；延時檢測模塊，用于對所述左側(cè)圖像信號和右側(cè)圖像信號之間的時間差進(jìn)行檢測，獲取所需的延時時間；輸出模塊，用于根據(jù)所述延時時間，輸出圖像信號，實(shí)現(xiàn)左側(cè)圖像和右側(cè)圖像的同步輸出至所述DSP輸入接口。在本發(fā)明所述的三維成像裝置中，所述主控芯片為適用于二維相機(jī)或攝像機(jī)的主控芯片。實(shí)施本發(fā)明的雙光路單傳感器合成模組及三維成像裝置，具有以下有益效果本發(fā)明提供的雙光路單傳感器合成模組可以替代二維成像裝置的單光路單傳感器，將三維圖像輸出至原有二維成像裝置的主控芯片，就能將該二維相機(jī)改造成三維相機(jī)，實(shí)現(xiàn)三維立體圖像的采集。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中圖1為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中雙光路單傳感器合成模組的模塊示意圖；圖2為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中合成芯片的模塊示意圖；圖3為本發(fā)明的合成芯片的第一實(shí)施例輸出圖像示意圖；圖4為本發(fā)明的合成芯片輸出圖3的圖像而需要執(zhí)行的程序流程圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。請參閱圖1，為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中雙光路單傳感器合成模組的模塊示意圖。如圖 1所示，該雙光路單傳感器合成模組包括左側(cè)鏡頭組110和右側(cè)鏡頭組120，分別用于模擬人眼接收外部光線。作為兩路光路分別接收仿左眼光線和仿右眼光線。單個圖像傳感器200，在其成像平面上接收所述左側(cè)鏡頭組110和右側(cè)鏡頭組120 采集的光線并形成并列的兩幅圖像。合成芯片300，連接在所述圖像傳感器200與三維成像裝置的主控芯片20之間，用于將所述單個圖像傳感器200采集的左右兩側(cè)圖像以并排的形式輸出至所述主控芯片20的DSP輸入接口。在本發(fā)明中，主控芯片20通常采用DSP，該DSP通過I2C，發(fā)送指令去配置圖像傳感器200，將其配置成數(shù)據(jù)為左右2部分，然后在合成芯片300里面合成SBS格式輸出到 DSP。在本發(fā)明中，將左側(cè)鏡頭組、右側(cè)鏡頭組、單個圖像傳感器和合成芯片整體封裝成上述雙光路單傳感器合成模組。在普通二維成像裝置中，例如普通相機(jī)或攝像機(jī)中，用上述雙光路單傳感器合成模組替代原始的單光路單傳感器，并將該合成模組的輸出連接至原成像裝置的主控芯片的 DSP輸入接口，就能實(shí)現(xiàn)三維立體圖像的采集。因此采用本發(fā)明的模組后，可以在原始的二維成像裝置中保持主控芯片配置不變，接口不變，軟件的數(shù)據(jù)格式也不發(fā)生改變，只需在合成芯片的軟件里面將左右兩側(cè)圖像以并排的形式輸出即可。整體封裝的雙光路單傳感器合成模組與普通二維成像裝置的主控芯片相結(jié)合后便構(gòu)成了一種新的三維成像裝置，使其具有三維圖像采集功能。請參閱圖2，為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中合成芯片的模塊示意圖。如圖2所示，本發(fā)明提供的合成芯片300包括信號接收模塊310，用于接收所述圖像傳感器采集的左側(cè)圖像信號和右側(cè)圖像信號。其中，左側(cè)圖像信號主要包括左側(cè)場同步信號LVIS、左側(cè)行同步信號LHIS和左側(cè)像素時鐘信號LPCLK，右側(cè)圖像信號主要包括右側(cè)場同步信號RVIS、右側(cè)行同步信號RHIS和右側(cè)像素時鐘信號RPCLK。延時檢測模塊320，用于對所述左側(cè)圖像信號和右側(cè)圖像信號之間的時間差進(jìn)行檢測，獲取所需的延時時間。輸出模塊330，用于根據(jù)所述延時時間，輸出圖像信號，實(shí)現(xiàn)左側(cè)圖像和右側(cè)圖像的同步輸出至所述DSP輸入接口。例如，在輸出的圖像中，將采集的左側(cè)圖像輸出在左邊， 右側(cè)圖像輸出在右邊。或者在輸出的圖像中，將采集的右側(cè)圖像輸出在左邊，左側(cè)圖像輸出在右邊。延時檢測模塊320對左側(cè)圖像信號和右側(cè)圖像信號的作用的實(shí)現(xiàn)方式主要包括兩禾中一種方法是以右側(cè)圖像信號為基準(zhǔn)，檢測左側(cè)場同步信號與右側(cè)場同步信號的時間差。所述延時檢測模塊320對左側(cè)場同步信號LVIS和右側(cè)場同步信號RVIS進(jìn)行檢測， 僅在左側(cè)場同步信號LVIS有效且右側(cè)場同步信號RVIS無效時的期間，對左側(cè)行同步信號 LHIS的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，作為延時時間。另一種方法是以左側(cè)圖像信號為基準(zhǔn)，檢測右側(cè)場同步信號與左側(cè)場同步信號的時間差。在這種情況下，所述延時檢測模塊320對左側(cè)場同步信號LVIS和右側(cè)場同步信號 RVIS進(jìn)行檢測，僅在右側(cè)場同步信號RVIS有效且左側(cè)場同步信號LVIS無效時的期間，對右側(cè)行同步信號RHIS的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，作為延時時間。輸出模塊330對調(diào)節(jié)左側(cè)圖像和右側(cè)圖像同步輸出的實(shí)現(xiàn)方式，根據(jù)以不同的圖像信號為基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)方式主要包括兩種一種方法是根據(jù)所述以右側(cè)圖像信號為基準(zhǔn)獲取的延時時間，將左側(cè)場同步信號 LVIS和左側(cè)行同步信號LHIS延時所述延時時間，分別作為輸出圖像的場同步信號VIS和行同步信號HIS輸出，實(shí)現(xiàn)左側(cè)圖像和右側(cè)圖像的同步輸出。另一種方法是根據(jù)所述以右側(cè)圖像信號為基準(zhǔn)獲取的延時時間，將右側(cè)場同步信號RVIS和右側(cè)行同步信號RHIS延時所述延時時間，分別作為輸出圖像的場同步信號VIS 和行同步信號HIS輸出，實(shí)現(xiàn)左側(cè)圖像和右側(cè)圖像的同步輸出。請參閱圖3，為本發(fā)明的合成芯片的第一實(shí)施例輸出圖像示意圖。在該實(shí)施例中， 將采集的左側(cè)圖像輸出在左邊，右側(cè)圖像輸出在右邊，從而同步并排(side by side)輸出采集的左右兩側(cè)圖像信號。如圖3中左側(cè)圖像信號在輸出的圖像中對應(yīng)的是位于左邊的0 至N-I列的像素，而右側(cè)圖像信號在輸出的圖像中對應(yīng)的是位于右邊的N至2N-1列的像
ο請參閱圖4，為本發(fā)明的合成芯片輸出為上述形式的圖像而需要執(zhí)行的程序流程圖。其主要流程包括Al 程序開始；A2 設(shè)置兩個輔助參數(shù)，標(biāo)志位FLAG和計(jì)數(shù)器Count_HIS，并復(fù)位初始化，即FLAG =0，Count_HIS = 0 ；A3 在左側(cè)像素時鐘信號LPCLK的邊緣采樣LVIS和RVIS ；A4 根據(jù)LVIS與RVIS的采樣值賦值標(biāo)志位FLAG，當(dāng)LVIS有效且RVIS無效時， FLAG賦值為1，其它情況下FLAG賦值為0 ；A5 檢測FLAG是否等于1，是則轉(zhuǎn)步驟A7，否則轉(zhuǎn)步驟A6 ；A6 清零 LHIS 計(jì)數(shù)器，即 Count_HIS = 0，轉(zhuǎn)步驟 A3 ；A7 計(jì)數(shù)LHIS的個數(shù)，賦值到Count_HIS ；A8 檢測左側(cè)圖像信號是否超前右側(cè)圖像信號，是則轉(zhuǎn)步驟A9，否則轉(zhuǎn)步驟AlO ；A9 將 Count_HIS 賦值給輸出延時 delay_count，轉(zhuǎn)步驟 All ；AlO 將1賦值給輸出延時delay_count，轉(zhuǎn)步驟All ；All 將 LVIS 延時 delay_count 為 VIS 輸出，將 LHIS 延時 delay_count 為 HIS 輸出，實(shí)現(xiàn)左側(cè)圖像和右側(cè)圖像的同步輸出；A12 檢測復(fù)位信號是否有效，有效則轉(zhuǎn)步驟A2，無效則轉(zhuǎn)步驟A12，繼續(xù)等待復(fù)位。通過上述程序可以在左側(cè)圖像信號超前右側(cè)圖像信號時，最小延時為Coimt_HIS， 即將LVIS、LHIS延時Countjns行后分別作為VIS、HIS輸出；在左側(cè)圖像信號滯后右側(cè)圖像信號時，最小延時為1，即將LVIS、LHIS延時1行后分別作為VIS、HIS輸出，從而獲得左右兩側(cè)圖像并排(左側(cè)圖像在左邊，右側(cè)圖像在右邊)輸出的效果?？梢岳斫獾氖牵颂幵O(shè)置的將LVIS、LHIS延時的時間為最小值，即將該延長時間加長然后按上述方法輸出圖像信號，亦可實(shí)現(xiàn)同步輸出的效果。此外，在另一實(shí)施例中，將采集的左側(cè)圖像輸出在右邊，右側(cè)圖像輸出在左邊，從而同步并排(side by side)輸出采集的左右兩側(cè)圖像信號。上述兩個實(shí)施例是以方法一為例進(jìn)行說明，相應(yīng)地本發(fā)明也可采用方法二來實(shí)施，即以左側(cè)圖像信號為基準(zhǔn)，獲取延時時間。該方法也可根據(jù)步驟輸出模塊并排(side by side)輸出圖像的不同方式分成兩種情況。這兩種情況的原理等同于上述兩個實(shí)施例。由于左右兩側(cè)圖像具有對等的性質(zhì)，且左右兩側(cè)圖像信號在調(diào)節(jié)同步輸出時也具有對等的性
6質(zhì)，所以在具體程序?qū)嵤r，原實(shí)施例中左右兩側(cè)圖像互相調(diào)換，相應(yīng)的只需將原實(shí)施例中涉及左側(cè)圖像信號的操作調(diào)換成對右側(cè)圖像信號的操作，右側(cè)圖像信號的操作調(diào)換成對左側(cè)圖像信號的操作，即可。 本發(fā)明是根據(jù)特定實(shí)施例進(jìn)行描述的，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白在不脫離本發(fā)明范圍時，可進(jìn)行各種變化和等同替換。此外，為適應(yīng)本發(fā)明技術(shù)的特定場合或材料，可對本發(fā)明進(jìn)行諸多修改而不脫離其保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明并不限于在此公開的特定實(shí)施例， 而包括所有落入到權(quán)利要求保護(hù)范圍的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種雙光路單傳感器合成模組，其特征在于，包括分別用于模擬人眼接收外部光線的左側(cè)鏡頭組和右側(cè)鏡頭組；單個圖像傳感器，在其成像平面上接收所述左側(cè)鏡頭組和右側(cè)鏡頭組采集的光線并形成并列的兩幅圖像；合成芯片，所述合成芯片連接在所述圖像傳感器與三維成像裝置的主控芯片之間，用于將所述單個圖像傳感器采集的左右兩側(cè)圖像以并排的形式輸出至所述主控芯片的DSP 輸入接口 ；且所述左側(cè)鏡頭組、右側(cè)鏡頭組、單個圖像傳感器和合成芯片封裝成一個整體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙光路單傳感器合成模組，其特征在于，所述合成芯片包括信號接收模塊，用于接收所述圖像傳感器采集的左側(cè)圖像信號和右側(cè)圖像信號；延時檢測模塊，用于對所述左側(cè)圖像信號和右側(cè)圖像信號之間的時間差進(jìn)行檢測，獲取所需的延時時間；輸出模塊，用于根據(jù)所述延時時間，輸出圖像信號，實(shí)現(xiàn)左側(cè)圖像和右側(cè)圖像的同步輸出至所述DSP輸入接口。
3.—種三維成像裝置，其特征在于，包括整體封裝的雙光路單傳感器合成模組，以及與所述雙光路單傳感器合成模組連接的適用于二維成像裝置的主控芯片，所述雙光路單傳感器合成模組將采集仿人眼的左右兩側(cè)圖像以并排的形式輸出至所述主控芯片的DSP輸入接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維成像裝置，其特征在于，所述雙光路單傳感器合成模組包括分別用于模擬人眼接收外部光線的左側(cè)鏡頭組和右側(cè)鏡頭組；單個圖像傳感器，在其成像平面上接收所述左側(cè)鏡頭組和右側(cè)鏡頭組采集的光線并形成并列的兩幅圖像；合成芯片，所述合成芯片連接在所述圖像傳感器與所述主控芯片之間，用于將所述單個圖像傳感器采集的左右兩側(cè)圖像以并排的形式輸出至所述主控芯片的DSP輸入接口 ；且所述左側(cè)鏡頭組、右側(cè)鏡頭組、單個圖像傳感器和合成芯片封裝成一個整體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三維成像裝置，其特征在于，所述合成芯片包括信號接收模塊，用于接收所述圖像傳感器采集的左側(cè)圖像信號和右側(cè)圖像信號；延時檢測模塊，用于對所述左側(cè)圖像信號和右側(cè)圖像信號之間的時間差進(jìn)行檢測，獲取所需的延時時間；輸出模塊，用于根據(jù)所述延時時間，輸出圖像信號，實(shí)現(xiàn)左側(cè)圖像和右側(cè)圖像的同步輸出至所述DSP輸入接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維成像裝置，其特征在于，所述主控芯片為適用于二維相機(jī)或攝像機(jī)的主控芯片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙光路單傳感器合成模組及三維成像裝置，該模組包括分別用于模擬人眼接收外部光線的左側(cè)鏡頭組和右側(cè)鏡頭組；單個圖像傳感器，在其成像平面上接收所述左側(cè)鏡頭組和右側(cè)鏡頭組采集的光線并形成并列的兩幅圖像；合成芯片，用于將所述單個圖像傳感器采集的左右兩側(cè)圖像以并排的形式輸出至主控芯片的DSP輸入接口；且所述左側(cè)鏡頭組、右側(cè)鏡頭組、單個圖像傳感器和合成芯片封裝成一個整體。本發(fā)明提供的雙光路單傳感器合成模組可以替代二維成像裝置的單光路單傳感器，將圖像輸出給二維成像裝置的主控芯片，就能將該二維相機(jī)改造成三維相機(jī)，實(shí)現(xiàn)三維立體圖像的采集。
文檔編號H04N5/232GK102256151SQ20111019706
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月14日
發(fā)明者李煒, 李祝平 申請人:深圳市掌網(wǎng)立體時代視訊技術(shù)有限公司