[发明专利]超高清CCD图像多通道采集与实时传输系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像采集与传输领域，特别是涉及超高清CCD图像多通道采集与实时传输系统及方法。

背景技术

图像传感器主要分为CMOS和CCD，二者各有优缺点。就CCD而言，其优点在于图像质量好、灵敏度高，其缺点在于操作复杂，图像读出速度慢。随着科学技术的快速发展，图像传感器也在不断更新换代，推陈出新，其代表性指标是分辨率的不断提高。就此指标而言，可将视频图像分为标清、高清和超高清。

目前，国内的视频图像水平已经从标清逐渐开始过渡到高清、全高清阶段，高清视频是当前的发展方向。与高清视频相比，超高清无疑是一个更具挑战性的技术指标，同时也是未来技术发展的大势所趋。

超高清可以通过两种方式实现：

1.采用单片超高分辨率图像传感器采集图像。

2.采用多片传感器组成传感器阵列，每个传感器分别采集一个区域，然后在后端将每个传感器采集得到的不同区域的图像按顺序拼接恢复成超高清CCD图像。

CCD因为其成像质量好的优点，使其在超高清视频图像采集中扮演着不可或缺的角色。但是在带来超高分辨率的同时，也随之产生两个问题：

（1）由于超高清视频图像的数据量巨大，这对传输速度提出了更高的要求，传统的单通道传输的传输速度已经很难满足超高清视频图像实时传输的要求。

（2）超高清意味着单幅图像的超大数据量，加之CCD的图像读出速度慢，所以CCD超高清视频的帧率非常低，很难获得连续的视频图像，限制了其具体应用的范围。

发明内容

本发明解决的技术问题在于，提供一种超高清CCD图像多通道采集与实时传输系统及方法，实现超高清CCD图像的采集与实时传输，并有效提高超高清视频图像帧率，减少传输延时。

更进一步的，提升信息传输的保密性，单个通道或多个通道的数据泄露无法恢复出原始图像，不会造成整体图像的外泄。

为解决上述问题，本发明公开了一种超高清CCD图像多通道采集与实时传输系统，包括：图像采集模块，以及，数据处理与传输模块；

该图像采集模块用于采集超高清CCD图像，该图像采集模块根据该数据处理与传输模块发出的驱动信号将该超高清CCD图像拆分为多个子图像分别输出；

该数据处理与传输模块具有多个通道，每个通道分别接收一该子图像以进行图像处理，并编码为高清视频格式后输出；

其中，各通道对各子图像进行并行处理并实时传输。

各通道采用不同的传输方式。

该图像采集模块包括：

光学镜头或光学镜头阵列，用于形成光学图像；

CCD图像传感器或CCD图像传感器阵列，其感光平面的位置与该光学镜头或光学镜头阵列的焦平面共面，其用于将该光学图像转换为电模拟信号；

每个该通道均包括：

分通道驱动及数据采集单元，用于发出该驱动信号，并处理各自通道所接收的子图像的电模拟信号，将该电模拟信号转换为数字信号；

分通道数据处理单元，利用该数字信号形成视频图像数据；

分通道视频图像编码单元，用于将该视频图像数据编码为高清视频格式；

分通道传输单元，用于对该高清视频格式的视频图像数据进行传输；

其中，该数据处理与传输模块还包括主控单元，用于控制各通道协同工作。

该分通道驱动及数据采集单元包括：

CCD驱动时序发生器及电平转换子单元，用于产生该驱动信号，该驱动信号包括该CCD图像传感器或CCD图像传感器阵列所需的驱动时序，该CCD驱动时序发生器及电平转换子单元还对该驱动时序进行电平转换，使得该驱动信号的时序与电平均与该CCD图像传感器或CCD图像传感器阵列的需求匹配；

CCD输出信号处理子单元，用于对该子图像的电模拟信号进行预处理，采用双采样对该电模拟信号进行采集，并进行模数转换，转换后的数字信号以高速差分串行输出。

所述分通道数据处理单元进一步包括：串并转换子单元，图像格式转换子单元，以及色彩空间变换子单元；

该串并转换子单元接收该以高速差分串行输出的数字信号，并将其转换成各像素对应的灰度值，形成视频图像数据；

该图像格式转换子单元接收该视频图像数据，进行图像插值处理，恢复出视频图像数据的每个像素点的RGB颜色空间；

该色彩空间变换子单元将该RGB颜色空间的数据转换为YUV颜色空间的数据并输出。

该分通道视频图像编码单元进一步包括：