专利名称：多摄像机图像复用器的制作方法
技术领域：
本发明涉及多摄像机图像复用，尤其涉及在多摄像机系统中使用公用排序逻辑来抽样多个成像设备，所述多摄像机系统物理上远离图像的显示和记录。
背景技术：
视频监视系统在成本上变得很有竞争力，从而其安装成本很快就高于系统的设备成本。安装在局域网中的多个摄像机可以在单个电缆上组合以降低接到保安室所需的电缆数量。在公用电缆上复用来自多个摄像机的视频信号是个值得考虑的方案。可以这样做的两种公用方式是通过在每个场上平铺缩小的图像，或是通过时间划分图像流。两种方法都需要数字化和缓冲每个图像的至少一帧。平铺需要缩小每个图像尺寸的额外处理。时间复用在浏览之前需要设备复用和解复用组合的图像流。
目前，市场上存在将多个视频图像组合成单个图像以在单个监视器上显示或者通过单个VCR来记录的产品。它们通常组合例如4、9、16等选定数量的尺寸相等但分辨率降低的图像。某些产品组合了在边上由较小图像围绕的中等尺寸图像。在某些产品上，图像尺寸和格式可以动态改变。在低成本的复用器中，图像被以每帧一个图像的速率来更新，所以没有图像被以标准30Hz的速率更新。
其它产品通过在逐帧的基础上在多个图像之间进行转换来组合摄像机的输入，从而使用预定的资源数来标记在垂直回扫间隔中的每个帧。所组合的图像流可以被直接输入到VCR，但是必须被解复用来显示。由此类型复用器编码的视频输入在每个图像上具有最大的分辨率。为了实现逐帧的转换方法，需要解复用器来进行显示，并且这些图像不以全动态视频所需的全30Hz帧速率来更新。复用的图像源越多，每个图像的帧速率就越慢。
为了在帧方法上实施多个平铺的图像，将与显示在每个帧上的数量成反比例的降低图像分辨率，除非图像源具有比最大可以使用的格式更低的分辨率。例如，在高清晰度电视(HDTV)格式中需要复用四个全国电视系统委员会(NTSC)分辨率的图像才不会产生可感知的损失。
参考图1，显示了传统的四元组摄像机系统，并且其可以显示更少或附加的摄像机，所示的每个摄像机相同，并且每个附加摄像机类似于所显示那些摄像机。当前多头摄像机2使用每个摄像机的全部电子器件组。摄像机典型地包括用来将来自图像的光聚焦到置于成像器6上的光敏感CCD或CMOS阵列的透镜组合4。高质量的视频成像阵列由配置为大约具有每行约800个光电管的500行的光电管矩阵构成。这些阵列被设计来累积典型高达1/60th秒的光。所累积的模拟值接着在定序器电路8的控制下一行一行地移出成像器6。模拟电平被置于成像器6上的模数转换器抽样，接着作为数字图像传递到编码器9以转换成合适的视频格式，例如NTSC、逐行倒相制式(PAL)，或“sequential couleur avec memoire”(带存储器的顺序制彩色电视系统)(SECAM)的视频信号。可选地，模拟电平被放大并直接插入到其中一个合适的视频格式中。排序电路8典型地使用小型ASIC、CPLD、FPGA、DSP等来实现。
如果在单个介质上缩小并组合多个图像流来进行传输，那么就使用外部复用器10来根据来自解码器12的格式信息在定序器14的控制下在解码器12将模拟视频图像解码成数字数据流到帧缓冲器16。在将组合的视频图像由编码器20编码成合适的视频格式之前，来自帧缓冲器16的缓冲数据被重新抽样、同步，并在四元组定序器18组合成图像帧。典型地，可以通过平均(或丢弃)像素或像素行来降低图像视场的尺寸。在逐帧转换复用器的情况中，在发射其它视频源的同时丢弃整个数据帧。复用和解复用多个图像流所需的图像数字化、处理和编码设备的成本抵消了通过减少电缆数所获得的大部分的利益。需要一种获得从监视摄像机到密室浏览和记录设备的多个视频图像流的较低成本方法。
发明内容
本发明是传送单个视频流的多图像摄像机系统，并包括如下设备。多个成像设备，每一个具有用来将光转换成电信号的透镜组和相应的成像器，表示至少一部分图像的电信号。用来从每个成像设备接收电信号的定序器，该定序器控制每个图像的同步。定序器包括以预选配置复用每个信号来形成单个视频流。定序器和复用器基本上被作为单个单元集成在一起。
该系统可以包括用来从多个成像设备中的每一个接收每个电信号的多个行缓冲器，行缓冲器暂时存储至少一部分电信号。定序器从所述多个行缓冲器的每一个接收电信号。所述多个行缓冲器和定序器和复用器基本上作为单个单元集成在一起。
该系统进一步包括用来将单个视频流编码成预选的视频格式的编码器。电信号和单个视频流可以是数字信号，而预选视频格式可以是模拟信号。所选视频格式可以是例如NTSC、PAL、SECAM、或HDTV的公共格式。
形成单个视频流的预选配置可以被选择作为来自所述多个成像设备的每一个的图像平铺或时间复用配置，或者该配置可以是来自其中一个成像设备的单个图像。所平铺的配置需要包含多个行缓冲器。
通过下面对本发明实施例的详细描述，本发明的目的、优点和应用将变的明显。
图1是传统多摄像机图像复用系统的框图。
图2是本发明实施例的框图。
具体实施例方式
参考图2，本发明显示为直接与图1所示现有技术的四元组摄像机系统例子相比的四元组摄像机系统例子。应该明白，本发明并不局限于四元组摄像机系统，并可以包括附加或更少的摄像机。多摄像机图像复用器系统30是可以安装在单个外壳中的单个单元，并使用单组图像排序和复用逻辑32来抽样多个成像设备34，这些成像设备可以安装在本地阵列中。可以使用包括CCD或CMOS等的任何技术的传感器。图像定序器和复用器32将来自每个传感器34和成像器35的视频信号在由编码器36编码为NTSC、PAL、SECAM、HDTV或其它视频格式之前组合成单个视频流。图像复用器30可以被命令在各种平铺、时间复用或单个图像输出配置之间进行转换。来自成像器35的图像被输入到公共排序逻辑，可以使用行缓冲器38来帮助排序平铺模式的图像，而不是如现有系统所需要的那样使用帧缓冲器16，如图1所示。
来自一个或多个高分辨率成像器35的多个图像窗口可以逐帧地来转换和/或在较低分辨率传输格式上进行时间复用，并被输入到标准分辨率记录器和/或显示器。可选地，图像定序器和复用器32以及附加缓冲存储器存储空间可以在每个成像器35的输出上提供本地运动检测。成像传感器34可以被固定安装或装有万向接头，可以是彩色或黑白的，并具有固定或可调变焦、焦距和曝光量。可以在例如视频同轴电缆或双绞线的单个电缆上发射这些功能的远程控制到图像定序器和复用器32，或可以手动或在局域网上直接发送命令到定序器和复用器32。如果需要，还可以发射运动检测告警和选定的高亮图像数据。
本发明通过缩小每个成像器的复制图像抽样电路并将图像定序器和复用器32集成在多头成像单元30中，明显降低了多摄像机簇的成本。如图1所示，定序器8、编码器9、解码器12、定序器14、和四元组定序器18可以由公共图像定序器和复用器32来代替，如图2所示。此外，本地图像定序器和复用器32比外围设备10更简单，如图1所示，因为图像流不必被单独缓冲在帧缓冲器16中来同步四元组定序器18的帧，所以帧缓冲器16被更简单更便宜的行缓冲器38所代替。平铺的复用图像可以全30Hz的帧速率同时显示在相同的显示器上。如果该平铺复用视频模式不是想要的，那么可以消除行缓冲器38。单个定序器和复用器32保持了所有成像器35上的同步。由于编码器和解码器的减少，以及抽样和转换误差的合成减少，所以定序器和复用器32输出的组合视频图像比现有技术的复用器10输出的组合图像具有更高质量的视频信号。
作为实现多摄像机图像复用器系统30的结果，可以在单个电缆上发射多组视频、控制和可选地电力，从而明显降低了安装成本。可以使用单独的成像头34来对准覆盖独立的场景，例如入口、窗口、结帐柜台、收银台等，或可以使用重叠视场安装来以比前面可能的更低的成本提供360度的覆盖。
应该明白，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对本发明做出改变和修改。还应该明白，当根据前述公开阅读时，本发明的范围不应该解释为在此公开的特定实施例的限制，而应该根据所附权利要书来解释。
权利要求
1.一种递送单个视频流的多图像摄像机系统，包括多个成像设备，每一个具有用来将光转换成电信号的透镜组和相应的成像器，所述电信号代表至少一部分图像；用于从所述多个成像设备的每一个接收电信号的定序器，所述定序器包括用来同步所述每一个图像的装置，所述定序器进一步包括用于以形成所述单个视频流的预选配置组合每个所述信号的复用器装置；和其中所述定序器和所述复用器装置基本上作为单个单元集成在一起。
2.根据权利要求1的系统，进一步包括用于从所述多个成像设备的每一个接收每一个电信号的多个行缓冲器，所述行缓冲器暂时存储至少一部分所述电信号；所述定序器用于从所述多个行缓冲器的每一个接收电信号，所述定序器包括用于同步所述每个图像的装置，所述定序器进一步包括用于以形成所述单个视频流的预选配置组合每个所述信号的复用器装置；和其中所述多个行缓冲器、所述定序器和所述复用器装置基本上作为单个单元集成在一起。
3.根据权利要求2的系统，进一步包括用于将所述单个视频流编码成预选视频格式的编码器。
4.根据权利要求3的系统，其中所述电信号和所述单个视频流是数字信号，并且所述预选视频格式是模拟信号。
5.根据权利要求3的系统，其中所述预选视频格式是NTSC、PAL、SECAM、或HDTV。
6.根据权利要求2的系统，其中形成所述单个视频流的所述预选配置包括来自所述多个成像设备的每一个的图像的平铺配置。
7.根据权利要求1的系统，其中形成所述单个视频流的所述预选配置包括来自所述多个成像设备的每一个的图像的时间复用配置。
8.根据权利要求2的系统，其中形成所述单个视频流的所述预选配置包括来自所述多个成像设备的每一个的图像的时间复用配置。
9.根据权利要求1的系统，其中形成所述单个视频流的所述预选配置包括来自所述多个成像设备中的一个的单个图像。
10.根据权利要求2的系统，其中形成所述单个视频流的所述预选配置包括来自所述多个成像设备中的一个的单个图像。
11.根据权利要求2的系统，其中所述多个图像设备、所述多个行缓冲器、所述定序器和所述复用器装置基本上作为单个单元集成在一起。
全文摘要
本发明涉及一种多图像视频监视摄像机系统，其使用公共排序逻辑组来抽样多个成像设备或在很大高分辨率成像设备内提供多个预设图像窗口(图2的32、34)。图像在成像设备中被复用成单个帧或逐帧地被转换。所转换的帧被标记或编码(图2的36)以便分离单独的图像显示。该配置允许一个摄像机处理器或定序器支持多个成像器，并避免了对于分离复用器的需要，从而降低了系统的成本。使用单个传输介质(图2的36)的视频记录或显示设备明显降低了系统的安装成本。
文档编号H04N7/18GK1706180SQ200380101566
公开日2005年12月7日 申请日期2003年10月17日 优先权日2002年10月17日
发明者托马斯·F·伯基, 丹尼尔·P·富柯 申请人:传感电子公司