一种无损图像采集传输方法、装置及系统与流程

本发明属于图像采集及传输领域，具体涉及一种无损图像采集传输方法、装置及系统。

背景技术：

图像处理器/数模转换器输出的无损信号经图像处理器压缩后，由普通线缆传输至处理器进行解压、解码等数据处理后，进行数据存储、图像显示或进行其他应用。该工作方式中存在以下难以克服的问题：

1、图像采集到的数字信号须经过压缩处理后再进行传输，信号经过处理后不可避免地出现失真问题；2、信号传输前后的处理需要一定的时间，所以整个系统存在不可避免的延迟；3、信号传输由传统线缆完成，传输速度受限，高清图像传输能力有限；4、传统线缆传输过程中会受到电磁干扰，严重时会造成数据失真甚至丢失；5、为提高图像清晰度，需要采用更多、更粗的线束进行信号传输；6、外形尺寸受各种处理器物理尺寸限制，无法做的更小；7、更多的处理器带来更多的功耗。

技术实现要素：

为解决背景技术中提到的问题，减少图像采集过程中的信息损失、提高图像传输速率，在本发明的第一方面提供了一种无损图像采集传输方法，包括：将图像传感器采集到的模拟电信号转换为第一数字信号；将所述第一数字信号无损转换为第二数字信号；对所述第二数字信号进行光电转换，得到第一光信号；接收所述第一光信号，并将所述第一光信号转换为第二数字信号；将所述第二数字信号还原为图像。

在本发明的一些实施例中，所述第二数字信号为mipi信号。

进一步的，所述对所述第二数字信号进行光电转换，得到第一光信号包括如下步骤：

对所述第一数字信号按mipi协议输出为mipi信号；

将所述mipi信号进行光电转换，得到第一光信号。

进一步的，所述将所述第二数字信号还原为图像具体为：将mipi信号还原为图像。

在本发明的一些实施例中，所述将图像传感器采集到的模拟电信号转换为第一数字信号包括如下步骤：第三数字信号通过光电转换得到第二光信号；对经过传输后的第二光信号通过光电转换还原为第三数字信号；响应于还原后的第三数字信号，将图像传感器采集到的模拟电信号转换为第一数字信号。

本发明的第二方面，提供了一种无损图像采集装置包括图像传感器、数模转换模块、光电转换模块，所述数模转换模块，用于将图像传感器采集到的模拟电信号转换为第一数字信号，还用于将所述第一数字信号无损转换为第二数字信号；所述光电转换模块，用于对所述第二数字信号进行光电转换，得到第一光信号。

本发明的第三方面，提供了一种无损图像接收装置，包括光电转换模块、处理器，所述光电转换模块，用于接收第一光信号，并将所述第一光信号转换为第二数字信号；所述处理器，用于将所述第二数字信号还原为图像。

本发明的第四方面，提供了一种无损图像采集传输系统，包括无损图像采集装置和无损图像接收装置，所述无损图像采集装置，用于将图像传感器采集到的模拟电信号转换为第一数字信号；还用于将所述第一数字信号无损转换为第二数字信号，以及对所述第二数字信号进行光电转换，得到第一光信号；所述无损图像接收装置，用于接收所述第一光信号，并将所述第一光信号转换为第二数字信号；还用于将所述第二数字信号还原为图像。

本发明的第五方面，提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明的第一方面提供的方法。

本发明的第六方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明的第一方面提供的方法。

本发明的有益效果是：

1.采集到的图像数字信号不经过处理，直接转换为光信号进行传输，数据完全无损耗；

2.无需对采集到的图像数字信号进行数据编码、解码处理，系统无延迟或延迟低；

3.光纤传输带宽大，速率高，衰减小，可用于传输无损图像，并可轻松实现远距离传输（可达几公里）；例如，传统采集方式2160p@30hz(800万像素)压缩视频传输速率需求约20mbps，无压缩传输速率需求约1gbps；

4.采用光信号传输不会受到电磁干扰，同时消除了高速信号传输过程中的电磁干扰（emc/emi）问题；

5.可减少线缆数量，几乎可以忽略布线所需空间问题；

6.光电转换芯片尺寸极小，可集成在线束接口内，几乎不占用设备内部空间，可以让设备外形设计的极小巧；

7.无损图像采集装置或无损图像接收装置不再需要专用图像处理芯片，可减少图像采集设备内的功耗，降低硬件要求；

8.接收到的数据完整性高，处理器可获取任意原始图像数据进行处理。

附图说明

图1为本发明的一些实施例中的无损图像采集传输方法的基本流程示意图；

图2为本发明的一些实施例中的无损图像采集传输方法的具体流程示意图；

图3本发明的一些实施例中的无损图像采集传输方法的步骤s100的流程示意图；

图4为本发明的一些实施例中的无损图像采集装置的结构示意图；

图5为本发明的一些实施例中的无损图像采集装置的光电转换模块原理框图；

图6为本发明的一些实施例中的无损图像接收装置的结构示意图；

图7为本发明的一些实施例中的无损图像采集传输系统的基本结构示意图；

图8为本发明一些实施例中的无损图像采集传输系统的具体结构示意图；

图9为电子设备的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

参考图1，在本发明的第一方面提供了一种无损图像采集传输方法，包括：s100.将图像传感器采集到的模拟电信号转换为第一数字信号；s200.将所述第一数字信号无损转换为第二数字信号；s300.对所述第二数字信号进行光电转换，得到第一光信号；s400.接收所述第一光信号，并将所述第一光信号转换为第二数字信号；s500.将所述第二数字信号还原为图像。

应理解，第一数字信号为图像传感器为经过感光元件采集到的模拟信号，直接经过模数转换模块（模数转换电路）得到可用于表征图像信息的离散数字信号。上述图像传感器包括但不限于cmos（complementarymetal-oxide-semiconductor，互补式金属氧化物半导体）图像传感器、ccd（charge-coupleddevice，电荷耦合元件）图像传感器。

其中，第一数字信号输出的图像数据格式是直接由图像传感器直接输出图像数据格式，其包括yuv、rgb、rawdata、jpeg；为了便于传输，第二数字信号通过将第一数字信号按照设备端标准协议或其接口标准协议进行的无损打包或封装得到的数字信号，设备端标准协议包括但不限于rgb、lvds、mipi、edp、hdmi、minilvds、v-by-one。

在本发明的一些实施例中，为了便于高清图像的传输，所述第二数字信号为mipi(mobileindustryprocessorinterface，移动行业处理器接口)信号。

参考图2，示意性地，步骤s100至s300由本端或近端执行，具体地：本端或近端将图像传感器采集到的模拟电信号转换为第一数字信号，然后将一数字信号转换为第二数字信号；接着述第二数字信号进行光电转换，得到第一光信号；第一光信号通过光缆被传输至对端或远端。

相应地，步骤s400至s400由对端或远端执行,具体地：对端或远端接收所述第一光信号，并将所述第一光信号转换为第二数字信号；接着将所述第二数字信号还原为图像。

不失一般性，本端或近端通常为图像传感器或具有感光元件和图像处理模块的模组或装置，例如，各种类型的摄像头、摄像模组的相机、手机等。对端或远端通常为终端设备等，终端设备包具有无损图像处理能力的电子设备，诸如高清数字电视/显示器、手机、平板电脑、具备无线通讯功能的可穿戴电子设备(如虚拟现实头盔或眼镜、混合头盔或眼镜)等。终端设备的示例性实施例包括但不限于搭载或者其它操作系统的便携式电子设备。上述终端设备也可以是其它便携式电子设备，诸如膝上型计算机(laptop)等。还应当理解的是，在其他一些实施例中，上述电子设备也可以不是终端设备，而是台式计算机或由多个台式计算机组成的服务器。

进一步的，在上述实施例中，对所述第二数字信号进行光电转换，得到第一光信号包括如下步骤：对所述第一数字信号按mipi协议输出为mipi信号；将所述mipi信号进行光电转换，得到第一光信号。

进一步的，所述将所述第二数字信号还原为图像具体为：将mipi信号还原为图像。

参考图3，在本发明的一些实施例的步骤s100中，所述将图像传感器采集到的模拟电信号转换为第一数字信号包括如下步骤：s102.第三数字信号通过光电转换得到第二光信号；s104.对经过传输后的第二光信号通过光电转换还原为第三数字信号；s106.响应于还原后的第三数字信号，将图像传感器采集到的模拟电信号转换为第一数字信号。

应理解，第三数字信号为上述实施例中由对端或远端的处理器发出的控制信号，该控制信号通过光传输向近端或本端的图像采集装置发出采集请求，图像传感器响应于该请求进行图像信号采集。控制信号也可由铜缆或其他形式的电缆进行传输。

实施例2

参考图4，本发明的第二方面，提供了一种无损图像采集装置100包括图像传感器102、数模转换模块104、光电转换模块106，所述数模转换模块104，用于将图像传感器采集到的模拟电信号转换为第一数字信号，还用于将所述第一数字信号无损转换为第二数字信号；所述光电转换模块106，用于对所述第二数字信号进行光电转换，得到第一光信号。在一些应用场景下，为了减小图像采集装置的尺寸和体积，图像传感器102和数模转换模块104可以集成到一个模块或模组上。

可以理解，通过镜头的光线照射在图像传感器（一般是coms芯片）上，传感器将接收到的光线转换为模拟电信号，同时这些电信号被图像传感器内部集成的数模转换器转换成数字信号，并以mipi模式输出，此时的数字信号未经压缩处理，是完全无损的原始数据信号。

参考图5，光电转换模块106的电转光部分的电路图如图中所示，感光元件（发光二极管）依次经过比较器、滤波单元（eq滤波和两个电阻rt）将光信号转换为电信号，vsupply代表电源、vcsel（（verticalcavitysurfaceemittinglaser，垂直腔面发射激光器）代表激光器、cathode表示发光二极管的阴极。b0、b1、b2、b3代表四个引出管脚或触点，便于检测或采样电流或电压，其他gnd、v33、dc/dc等常规代表接地或电源及其控制电路的元件，在此不再赘述。

参考图6，本发明的第三方面，提供了一种无损图像接收装置200，包括处理器202、光电转换模块204、，所述光电转换模块204，用于接收第一光信号，并将所述第一光信号转换为第二数字信号；所述处理器202，用于将所述第二数字信号还原为图像。

实施例3

参考图7，本发明的第四方面，提供了一种无损图像采集传输系统300，包括无损图像采集装置100和无损图像接收装置200，所述无损图像采集装置100和无损图像接收装置200通过光缆连接,；所述无损图像采集装置100，用于将图像传感器采集到的模拟电信号转换为第一数字信号；还用于将所述第一数字信号无损转换为第二数字信号，以及对所述第二数字信号进行光电转换，得到第一光信号；所述无损图像接收装置200，用于接收所述第一光信号，并将所述第一光信号转换为第二数字信号；还用于将所述第二数字信号还原为图像。

参考图8，在一个无损图像采集传输系统300的具体实施例中，无损图像采集装置100为摄像头，其包括镜头、主板；主板上设有图像传感器图像传感器102、数模转换模块104和光电接口，图像传感器102和数模转换模块104集成在一个模组中；光电接口包括光电转换芯片，即光电转换模块106；

无损图像接收装置200为服务器，服务器包括处理器202和光电接口，光电接口包括光电转换芯片（即光电转换模块204）；

无损图像采集传输系统300进行无损图像采集传输的具体过程为：由服务器的处理器发出控制信号，控制信号经光电接口转换为光信号，该光信号经过光纤传输至无损图像接收装置200的光电接口，无损图像接收装置200将其还原为控制信号，控制信号向传感器发出图像采集请求，图像传感器102响应于控制信号将采集到的原始模拟信号转换为数字信号，数模转换模块104将该数字信号转换为mipi信号并通过光电接口发送给服务器，服务器通过光电转换将其还原为高保真的mipi信号，为后续的图像处理、存储、显示、其他视觉控制信号提供原始数据。

需要说明的是，光信号通过专用连接器传入光纤，在光纤内部传向服务器端的过程中可支持高达100g传输带宽，传输距离可达100米以上，传输几乎零延时；摄像头由一组铜线从服务器（或主机）提供电源，该组铜线同时负责传输摄像头控制信号或传感器信号，控制信号可调制在电源线上传输以减少线束数量。上述实施例中的mipi信号还可以替换为本发明第一方面提到的第二数字信号的其他形式，例如rgb、lvds、mipi、edp、minilvds、v-by-one等。

实施例4

本发明的第五方面，提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明第一方面提供的方法。

具体地，参考图9，电子设备500可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)501，其可以根据存储在只读存储器(rom)502中的程序或者从存储装置508加载到随机访问存储器(ram)503中的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram503中，还存储有电子设备500操作所需的各种程序和数据。处理装置501、rom502以及ram503通过总线504彼此相连。输入/输出(i/o)接口505也连接至总线504。

通常以下装置可以连接至i/o接口505：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置506；包括例如液晶显示器(lcd)、扬声器、振动器等的输出装置507；包括例如硬盘等的存储装置508；以及通信装置509。通信装置509可以允许电子设备500与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图9示出了具有各种装置的电子设备500，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。图9中示出的每个方框可以代表一个装置，也可以根据需要代表多个装置。

本发明的第六方面，特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置509从网络上被下载和安装，或者从存储装置508被安装，或者从rom502被安装。在该计算机程序被处理装置501执行时，执行本公开的实施例的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本公开的实施例所描述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开的实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开的实施例中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、rf(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。

上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个计算机程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的实施例的操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++、python，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)——连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。