[发明专利]具有全局同步功能的高分辨率智能网络摄像机阵列系统

说明书

技术领域

本发明涉及多摄像机应用领域，特别涉及一种能实现全局同步拍摄功能的多个高分辨率网络摄像机阵列系统。

背景技术

目前，不论在研究领域还是在实际应用中，视频图像处理对于数据采集和处理系统提出了越来越高的要求。这些要求包括了图像质量，处理运算、同步采集、远程控制、网络传输、系统成本等多个方面。

特别地，在3DTV、立体视觉和三维重建中，多个摄像机的采集图像在标定、配准和深度获取当中，需要摄像机阵列从多个角度不同位置同步拍摄采集，用于丰富被摄物体的二维信息，因此，摄像机阵列的同步拍摄显得尤为重要。在摄像机阵列数据采集系统中，各个摄像机构成的数据采集单元应该在同一个信号触发下，同一时刻拍摄图像。目前的同步技术大多需要外部信号触发或者在数据中插入时间戳，前者不仅需要专门的信号产生器，硬件实现复杂，而且同步信号的完整性考虑也限制了摄像机阵列的规模。后者则增加了同步软件设计和后续图像处理程序的复杂程度，并且因为处理器子系统接收图像数据时会受到处理器中断或其它进程的影响，当对各路视频进行独立采集时，依据接收数据时间对图像帧编号，容易在处理器中失去同步。

根据不同的实验数据需求，摄像机阵列在图像质量和图像格式方面要求相应多样化，特别是要求图像能够体现物体细节，失真小，可以体现物体本身几何颜色方面的特性，并运用到图像处理当中，因此对图像分辨率要求较高。除了分辨率要求多样化之外，图像处理的方法不同对数据格式有不同要求，因此，摄像机阵列需要采集并传输编码图像格式、传感器原始数据或者各种经过预处理之后的简单数据格式，提供以上不同的选项。在实际应用中，采集系统常常针对某个场景，人为的干预命令和图像处理要尽量方便灵活，智能网络摄像机迎合了这种需求，利用较广的网络分布和方便的接入技术，人们可以在任何网络互联的地方控制摄像机拍摄模式并按照需求获得不同的视频图像数据，在科研和生活当中应用广泛。

多摄像机的应用，往往需要巨量的计算能力，因此，采用分布式计算和存贮技术可以有效地解决该难题。同时，在视频监控领域以及其他一些事件触发数据传送的应用场合，对前端摄像机的实时处理能力也有很高的要求。利用视频处理技术和网络技术，研发新一代多智能摄像机系统是今后发展的必然趋势。

发明内容

为克服已有技术的不足，本发明提出了一种具有全局同步功能的高分辨率智能网络摄像机阵列系统，采用全局同步信号实现摄像机阵列的同步采集，包括至少两台智能网络摄像机，用于图像采集处理，其中一台摄像机工作方式配置为主模式，其余摄像机配置为从模式，主模式摄像机产生并提供全局水平同步信号和垂直同步信号给从模式摄像机。摄像机阵列的每台智能网络摄像机均通过网络与中心计算机连接，用于实时接收控制命令和传送图像数据，实现分布计算功能。

所述智能网络摄像机包括：数据采集模块，数据处理模块和同步信号传输模块。数据采集模块用于采集视频图像数据，并向数据处理模块输出图像数据以及相应的使能信号与像素输出时钟；数据处理模块用于处理视频图像数据，向数据采集模块提供工作时钟和基本控制信号；同步信号传输模块用于其与数据采集模块之间同步信号的传输，数据采集模块与同步信号传输模块共地连接。同步信号传输模块使系统同步信号具有强驱动能力，支持大规模摄像机阵列的全局同步。

数据采集模块包括图像传感器芯片以及其工作电路，与数据处理模块由数据信号和控制信号连接。本模块用于拍摄视频图像数据并传送到数据处理模块，其工作模式可由中心计算机经数据处理模块通过实时配置，可拍摄高达三百万像素的高分辨率图像采集。

数据处理模块包括DSP子系统、视频输出模块和网络通信模块，其中：DSP子系统包括主DSP处理芯片，所述主DSP处理芯片与电源模块、时钟产生模块、扩展存储模块以及JTAG调试口连接，电源模块与时钟产生模块为数据处理模块、数据采集模块以及同步信号传输模块提供工作电源与时钟信号，扩展存储模块用于保存系统工作模块与数据。视频输出模块中的视频编码芯片与主DSP处理芯片视频口连接，主DSP处理芯片视频口输出的数字视频信号经视频编码芯片编码成复合电视信号后，再通过视频接口输出到显示终端。网络通信模块用于接收来自中心计算机的网络命令和接收来自主DSP处理芯片的视频图像数据，并将接收到的视频图像数据传输到中心计算机。