[发明专利]使用CMOS图像传感器的立体成像系统

说明书

技术领域

本发明一般地涉及立体成像系统，并且更具体地涉及使用两个CMOS图像传感器的立体成像系统。

背景技术

由于人的双眼相距大约6-7厘米，两只眼睛看物体时是从不同角度看到的两个稍有差别的图象，大脑将这两个具有视察的图象合成后形成立体的感觉，因此“立体图像”通俗的讲就是利用人们两眼视觉差别和光学折射原理在一个平面内使人们可直接看到一幅三维立体图，画中事物既可以凸出于画面之外，也可以深藏其中。随着光学、微电子学以及计算机技术的发展，根据人眼“双目视差立体成像”原理，形成了多种三维立体成像与立体显示技术。常见的做法是，在摄像时用两个镜头模仿人眼双目视差立体成像过程同时摄像，然后分别存储获得的两幅图像，最后经诸如计算机等处理设备将这两幅图像的数据合成得到立体影像输出。

在目前图像系统的数字摄像技术中，CMOS(互补金属氧化物场效应管)图像传感器是近些年来发展较快的新型图像传感器。采用CMOS技术，可将图像采集单元和信号处理单元集成到同一块芯片上。CMOS图像传感器具有体积小、集成度高、功耗低、抗干扰能力强和易于控制等优点，所以广泛应用于摄像头、扫描仪、可视电话、视频会议和视频监控等领域中。20世纪80年代，英国爱丁堡大学成功地制造出了世界上第一块单片CMOS图像传感器件。目前，CMOS图像传感器正在得到广泛的应用，具有很强的市场竞争力和广阔地发展前景。

因此，可将CMOS图像传感器用在立体成像系统中，即用两个CMOS图像传感器同时捕获图像。但是，在将现有的CMOS图像传感器用于拍摄立体图像或视频时，由于两个图像传感器很难做到完全同步，通常需要借助外部的影像控制处理芯片来保证左右图像是同时拍摄的，或者左右视频的拍摄是同步进行的，以此达到最佳的拍摄效果。

另外，利用现有的独立无关的CMOS传感器分别拍摄左右影响之后，需要专门的软件或硬件平台对影像进行处理来获得不同格式的立体影像输出，这将使系统结构复杂，并且使制造成本增加，或无法实时获得立体影像数据。

发明内容

本发明的目标是解决用现有的CMOS图像传感器拍摄立体影像时两个传感器同步控制困难的问题。本发明的另一目标是解决现有的图像传感器无法直接输出立体影像的问题。

为实现上述目标，本发明提供了用于立体成像的CMOS图像传感器，所述CMOS图像传感器包括：感光阵列、行列译码单元、像素控制及时序生成单元、模拟信号处理单元、模数转换单元以及数字图像处理及合成单元。所述数字图像处理及合成单元接收所述模数转换单元产生的第一数字影像数据，并且所述CMOS图像传感器从外部成像装置接收第二数字影像数据和对应的同步信号。随后，所述数字图像处理及合成单元响应所述同步信号将所述第一数字影像数据与所述第二数字影像数据合成而得到立体影像输出。

在一些实施例中，所述数字图像处理及合成单元被实现为包括数字图像处理模块以及立体影像合成模块。

在一些实施例中，所述数字图像处理及合成单元还内置存储器。所述存储器被用于缓存所述第一数字影像数据和所述第二数字影像数据中的一个以使所述第一数字影像数据与所述第二数字影像数据同步。

在一些实施例中，所述CMOS图像传感器还包括子控制接口。所述子控制接口用于与所述外部成像装置通信。一般情况下，所述外部成像装置也是CMOS图像传感器，其可以是通用的CMOS图像传感器，也可以是专门设计的CMOS图像传感器。

在一些实施例中，如果所述第二数字影像数据的格式与所述第一数字影像数据的格式不同，则通过所述数字图像处理及合成单元对所述第一或第二数字影像数据进行色彩空间变换使两者的格式一致。

本发明所提供的CMOS图像传感器可以按红蓝格式、左右格式(side-by-side)、点对点格式(dot-by-dot)和逐帧格式(frame-by-frame)中的一种格式产生立体影像输出。

本发明还提供了立体成像系统，该立体成像系统包括第一CMOS图像传感器和第二CMOS图像传感器。所述第一CMOS图像传感器包括感光阵列、行列译码单元、像素控制及时序生成单元、模拟信号处理单元、模数转换单元以及数字图像处理及合成单元。在使用中，所述第一CMOS图像传感器通过所述数字图像处理及合成单元接收所述模数转换单元产生的第一数字影像数据，并且从所述第二CMOS图像传感器接收第二数字影像数据和对应的同步信号。所述数字图像处理及合成单元响应所述同步信号将所述第一数字影像数据与所述第二数字影像数据合成而得到立体影像输出。