[發明專利]攝像機成像系統和方法

在審

• 申請號: 201180062236.2
• 申請日: 2011-10-24
• 公開（公告）號: CN103329541A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 章云
• 申請（專利權）人: 新不倫瑞克大學
• 主分類號: H04N9/43
• 分類號: H04N9/43;H04N5/30;H04N9/09;H04N9/097
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;陳姍姍

技術領域

本發明涉及攝像機成像。

附圖說明

圖1是根據本發明的一個或多個實施例的雙視頻成像系統的示意圖；

圖2是根據本發明的一個或多個實施例的連續圖像幀的示意圖；

圖3是根據本發明的一個或多個實施例的雙攝像機系統的示意圖；

圖4是根據本發明的一個或多個實施例的雙傳感器單透鏡系統的示意圖；以及

圖5是根據本發明的一個或多個實施例的旋轉半鏡系統的示意圖。

發明內容

根據本發明的一個或多個實施例，一種視頻成像系統包括可操作地連接至數字處理系統的低分辨率彩色數字視頻攝像機和高分辨率單色數字視頻攝像機。該系統可以進一步包括用于檢測在攝像機的視場內的運動物體的物體運動模塊、以及用于確定物體在攝像機的重疊視場中的位置的物體位置模塊。

根據本發明的一個或多個實施例，一種方法包括：提供來自低分辨率彩色數字視頻攝像機的圖像幀以及來自高分辨率單色數字視頻攝像機的相應圖像幀，以及將這兩個圖像幀融合以獲得具有比來自低分辨率彩色數字視頻攝像機的圖像幀更高分辨率的彩色圖像。該方法可以進一步包括提供三維坐標系，以便確定運動物體在攝像機的重疊視場中的位置，由此根據運動物體在圖像中的位置來確定運動物體的二維位置，而由待融合的兩個圖像幀之間的視差來導出從攝像機到物體的距離，該距離與圖像平面的垂直軸線同向。

根據本發明的一個或多個實施例，一種攝像機成像系統包括低分辨率彩色數字傳感器芯片、高分辨率單色數字傳感器芯片、分束器、和透鏡，其中透鏡收集入射光傳至分束器，分束器將入射光分離傳到兩個傳感器芯片。該系統還包括數字處理系統，數字處理系統將來自彩色傳感器的低分辨率彩色圖像與來自單色傳感器的高分辨率單色圖像融合，以產生高分辨率彩色圖像。

具體實施方式

參照圖1，根據本發明的實施例的用于雙視頻成像系統的整個系統配置包括具有透鏡20的彩色數字視頻攝像機2以及具有透鏡22的單色數字視頻攝像機4。攝像機2和4每個均產生場景6的數字信號，所產生的場景6的數字信號接著被傳輸至數字處理系統(“DPS”)12。

攝像機2和4采用電荷耦合器件(“CCD”)傳感器或者互補金屬氧化物半導體(“CMOS”)傳感器。攝像機2是低分辨率彩色(“LC”)視頻攝像機，而攝像機4是高分辨率單色(“HM”)視頻攝像機。攝像機2和4能夠提供流式視頻信號，作為保安、監控或監測系統的一部分。然而，應當理解，用于攝像機2和4的應用不限于這種系統。

攝像機2具有由光線8限定的視場，而攝像機4具有由光線10限定的視場。彩色攝像機2和單色攝像機4產生獨立的流式視頻信號，所產生的獨立的流式視頻信號接著被提供給DPS?12。攝像機2和4是相鄰的并且能夠被共同容納在單個攝像機外殼(未示出)中。

通過處理器12中的圖像融合模塊(“FM”)26將來自攝像機2的低分辨率彩色流式視頻信號與來自攝像機4的相應的高分辨率單色流式視頻信號進行融合，以產生經過融合的高分辨率彩色流式視頻信號(“HC”)28。通過融合彩色視頻信號與單色視頻信號，雙攝像機系統的靈敏度得到改進，因此歸因于包括了來自單色攝像機的高分辨率信號以及來自彩色視頻信號的彩色信號，該雙攝像機系統能夠在弱光照條件下獲得高分辨率彩色視頻信號。

彩色視頻信號和單色視頻信號是由單個圖像幀組成的。將來自攝像機2和4相應的視頻圖像幀成對地分離出來，然后再將其一一融合起來。各種融合方法可以使用來融合幀對。例如，用于將低分辨率多光譜衛星圖像與高分辨率全色衛星圖像融合的圖像融合方法在遙感領域內是已知的，并且可以適于將來自攝像機2和4的視頻圖像幀進行融合。一種此類融合方法在美國專利No.7,340,099(Zhang)中公開，該專利通過全文引用的方式結合到本文中。用于衛星影像的其他圖像融合方法包括基于算術的方法、基于統計的方法、基于比率的方法以及基于小波的方法。通過用根據本發明的彩色視頻圖像幀和單色視頻圖像幀對來分別替代多光譜圖像和全色圖像，現有技術的圖像融合方法可適于將由攝像機2所捕獲的視頻圖像幀與由攝像機4所捕獲的視頻圖像幀進行融合。