CMOS图像传感器及使用该图像传感器的立体成像系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种用于立体成像的CMOS图像传感器以及利用该CMOS图像传感器的立体成像系统。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；以及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。该CMOS图像传感器可与常规的或者专门设计的另一CMOS图像传感器一起构成立体成像系统。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术一般地涉及立体成像系统，并且更具体地涉及由两个CMOS图像传感 器构成的立体成像系统。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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。本技术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，本技术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。本技术所提供的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。本技术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。在一些实施例中，所述第一 CMOS图像传感器在所述数字图像处理及合成单元中 包括数字图像处理模块以及立体影像合成模块。所述立体成像系统中的第一和第二 CMOS 图像传感器可以共用所述数字图像处理模块。在一些实施例中，所述第一 CMOS图像传感器在所述数字图像处理及合成单元中 包括存储器，第一 CMOS图像传感器通过所述存储器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，所述第一 CMOS图像传感器具有子控制接口，并且所述第一 CMOS 图像传感器通过所述子控制接口与所述第二 CMOS图像传感器进行通信。通过所述子控制 接口进行通信包括所述第一 CMOS图像传感器通过所述子控制接口向所述第二 CMOS传感器 发送控制信号，所述控制信号可用于启动所述第二 CMOS图像传感器以及用于设置所述第 二 CMOS图像传感器的参数，例如曝光时间等。所述第二 CMOS图像传感器在产生所述第二 数字影像数据之后通过所述子控制接口向所述第一 CMOS传感器发送所述同步信号，并且 所述第一 CMOS图像传感器基于所述同步信号来调整向所述第二 CMOS图像传感器发送所述 控制信号的时间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。在另一些实施例中，对所述第一 CMOS图像传感器的控制与对第二 CMOS图像传感 器的控制相互独立，即在所述第一和第二 CMOS图像传感器之间没有相互通信而由同一个4外部设备来控制这两个CMOS图像传感器的操作，诸如启动、复位等。仅由所述第二 CMOS图 像传感器单向地向所述第一 CMOS图像传感器发送数字影像数据和同步信号。与现有技术相比，本技术提供的CMOS图像传感器以及使用其的立体成像系 统结构简单，操作灵活，并且能够很好地解决立体成像时左右影像同步问题。在使用所述立 体成像系统时，可以根据所用的显示装置来配置对应的立体影像输出格式，实时驱动显示 装置或录制立体影像。由于集成了立体影像合成功能，不需要外接复杂的控制处理电路，因 而可以做到即插即用。构成所述立体成像系统的两个CMOS图像传感器可以形成类此主从 设备的关系，从而使其中一个CMOS图像传感器的结构大大简化，例如可以在其中一个CMOS 图像传感器中省去数字图像处理模块，而由另一个CMOS图像传感器对合成立体图像所需 的全部影像信号进行处理。在简化设备的同时，这也有利于两路影像信号的同步并且显著 地节省存储空间。值得注意的是，本技术所提供的设备及系统除了输出立体的三维影像外，也 可以根据需要输出二维影像，容易地实现二维影像与三维本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于立体成像的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、模拟信号处理单元和模数转换单元，其特征在于，所述ＣＭＯＳ图像传感器还包括数字图像处理及合成单元，其中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；以及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。

【技术特征摘要】
1.一种用于立体成像的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、模拟信号处理单元和模数转换单元，其特征在于，所述 CMOS图像传感器还包括数字图像处理及合成单元，其中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；以及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。2.如权利要求1所述的CMOS图像传感器，其特征在于，所述数字图像处理及合成单元 包括数字图像处理模块以及立体影像合成模块。3.如权利要求1所述的CMOS图像传感器，其特征在于，所述数字图像处理及合成单元 还包括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的存储器。4.如权利要求1所述的CMOS图像传感器，其特征在于，所述CMOS图像传感器还包括用 于与所述外部成像装置通信的子控制接口。5.如权利要求1所述的CMOS图像传感器，其特征在于，其中所述立体影像输出被配置 为红蓝格式、左右格式、点对点格式和逐帧格式中的一种格式。6.一种立体成像系统，所述立体成像系统包括第一 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，所述立体成像系统还包括第二 C...

【专利技术属性】
技术研发人员：何光彩，钟雄光，
申请(专利权)人：上海立体数码科技发展有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31