一種可拼接的攝像頭的製作方法

2023-07-08 07:12:51

本實用新型涉及傳感器技術領域，具體涉及一種可拼接的攝像頭。

背景技術：

現有市場上出售的攝像頭，有固定視角的攝像頭，也有集成可旋轉雲臺的攝像頭。對於前者，固定視角的攝像頭中，有一種魚眼鏡頭，可以提供360°的觀察視野，但圖像畸變較大，景物變形嚴重。後者則是通過雲臺的多次旋轉，攝像頭每次看到90°～120°的視野，經雲臺多次旋轉，就可以分時提供周圍180°～360°的視野。但不能『一眼』看到全部180°或360°的視野。

現有市場上的圖像傳感器(所謂sensor)，都具備一個稱為「幀同步」的硬體管腳。這個硬體管腳就是用來同步多個攝像頭視野中的畫面。通過一個外部激勵信號，所有的攝像頭都會在同一個時刻開始取幀。通常情況下，一個主控晶片控制兩個或多個上述具有「幀同步」硬體管腳的sensor，可以具體應用在立體視覺、車載全景影像等場景。具體應用過程為，主控晶片上的一個管腳與兩個sensor的「幀同步」硬體管腳連接，同時發送信號，讓兩個sensor同一時刻開始輸出「幀」，這樣形成的同步畫面可以保持幀同步但不能完全滿足徒步畫面的完整拼接質量。

在現有市售攝像頭中，攝像頭的外形多種多樣，以至於安裝方式、可安裝位置也是多種多樣。現有攝像頭中，根據攝像頭的外形，可將攝像頭分為球形攝像頭、半球形攝像頭、槍式攝像頭三類。現有攝像頭一般為固定攝像頭，不能隨意移動，且較佔用空間，有些可利用雲臺隨意移動的攝像頭也對使用空間、使用角度有一定的限制，尤其在一些狹小牆角或縫隙中不能安裝使用。

技術實現要素：

有鑑於此，本實用新型實施例提供一種可拼接的攝像頭，解決現有攝像頭安裝位置受限對同步畫面的處理造成影響的問題。

本實用新型提供的攝像頭，包括鏡頭和鏡頭架，其特徵在於，所述鏡頭架為圓心角柱，所述圓心角柱為水平截面呈扇形或三角形，具有固定圓心角度的柱體，鏡頭架內部具有容納空間；鏡頭固定在鏡頭架的圓心角的對應面。

本實用新型提供的攝像頭，能夠在狹小空間中進行應用，對使用空間限制較少，且可以隨意移動，極大簡化了攝像頭的使用所需條件。

附圖說明

圖1所示為本實用新型一實施例提供的攝像頭的結構示意圖；

圖2所示為本實用新型另一實施例提供的攝像頭的180°視角組合示意圖；

圖3所示為本實用新型另一實施例提供的攝像頭的270°視角組合示意圖；

圖4所示為本實用新型另一實施例提供的攝像頭與牆面配合使用示意圖；

圖5所示為本實用新型另一實施例提供的攝像頭的結構示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚、明白，以下結合附圖及具體實施方式對本實用新型作進一步說明。顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

圖1所示為本實用新型一實施例提供的攝像頭的結構示意圖。如圖1所示，本實用新型一實施例提供的攝像頭，包括鏡頭1和鏡頭架2，所述鏡頭架2為圓心角柱，所述圓心角柱為水平截面呈扇形，具有固定圓心角度的柱體，鏡頭架2內部具有容納空間；鏡頭1固定在鏡頭架2的圓心角的對應(弧形)面。

本實用新型給出的攝像頭，將鏡頭1置於鏡頭架2中，通過改變鏡頭架2的形狀來充分適應攝像頭的使用場地，解決了現有攝像頭對使用空間具有一定要求，不能在牆壁的陽角或陰角轉折處靈活使用的問題。

將鏡頭架2形狀設置為圓心角柱的目的是利用圓心角柱的兩個側立面以及側立面形成的夾角與牆壁貼合，能夠更好地適應使用空間。

在本實用新型一實施例中，鏡頭架2的圓心角的對應面為平面，鏡頭架2的水平截面為三角形(即將鏡頭架2的形狀設置成三稜柱)，截面所述三角形為等腰三角形，等腰三角形的頂角即為圓心角。

在本實用新型一實施例中，鏡頭架2的圓心角的對應面為弧面，鏡頭架2的水平截面為扇形，扇形的頂角即為圓心角。

圖5所示為本實用新型另一實施例提供的攝像頭的結構示意圖。如圖5所示，在本實用新型一實施例中，鏡頭架2的圓心角的對應面為瓜瓣面，即圓心角柱的頂面(或底面)邊緣向兩個側立面的交線收縮形成頂點。在鏡頭架2的側立面上還包括外部光通訊接口，其中，外部光通訊接口包括光接收窗3和光發射窗4，光接收窗3和光發射窗4主要用於攝像頭在拼接使用時激勵信號的接收與轉發。外部光通訊接口位於攝像頭的側立面，且接口外置固定。當同類型的攝像頭彼此拼接時，外部光通訊接口彼此正對，有利於通訊的穩定，高效。鏡頭架2的水平截面為一系列相似的扇形，扇形的頂角即為圓心角。

在本實用新型另一實施例中，鏡頭架2的形狀為三稜柱，三稜柱為特殊的圓心角柱，該三稜柱的水平截面為不等邊三角形，該三稜柱中，未放置鏡頭1的兩側立面的夾角為圓心角。

上述兩個實施例將鏡頭架2的形狀設置成三稜柱，設置成三稜柱的目的是為了適應具有平面需求的使用空間。

在本實用新型的一個實施例中，將鏡頭架2設置成四稜柱。

在本實用新型一實施例中，鏡頭架2為圓心角柱，圓心角柱的水平截面呈扇形，圓心角柱的頂面和底面為平行的扇形，圓心角柱的頂面和底面的扇形半徑不一致，使得圓心角的對應面傾斜，使鏡頭1的攝錄方向由平行攝錄轉變為向上傾斜攝錄或向下傾斜攝錄，從而更好地適應使用空間和具體的使用需求。

具體地，在本實用新型另一實施例中，扇形柱的頂面的扇形半徑大於扇形柱的底面的扇形半徑，圓心角的對應面以向下傾斜的方式連接扇形柱的上端面和下端面，嵌於鏡頭架2中的鏡頭1可進行向下大角度傾斜攝錄，由扇形柱的上端面與下端面的扇形半徑差決定傾斜攝錄的角度。上述情況對於將攝像頭固定在牆壁頂部獲得較大視野十分有利。

同樣地，在本實用新型另一實施例中，扇形柱的頂面的扇形半徑小於扇形柱的底面的扇形半徑，圓心角的對應面以向上傾斜的方式連接扇形柱的上端面和下端面，鏡頭1可進行向上傾斜大角度攝錄，由扇形柱的上端面與下端面的扇形半徑差決定傾斜攝錄的角度。上述情況對於將攝像頭固定在牆壁底部獲得較大視野十分有利。

同樣地，在本實用新型另一實施例中，扇形柱的上端面的扇形半徑等於扇形柱的下端面的扇形半徑，圓心角的對應面以垂直的方式連接扇形柱的上端面和下端面，從而使鏡頭1進行水平攝錄。上述情況對於將攝像頭固定在牆壁中部獲得較大視野十分有利。

在本實用新型一實施例中，在保持鏡頭架2的上端面的扇形半徑和下端面扇形半徑相等且不變的前提下，通過改變鏡頭1的放置角度來改變攝錄的傾斜角度，從而改變攝錄的視角。

在上述關於扇形柱的實施例中，容易想到，扇形柱水平截面的兩條半徑的長度相等。

應當理解，在本實用新型一實施例中，扇形柱水平截面的兩條半徑的長度不相等，此種情況同樣適用於上述關於扇形柱的實施例，設置扇形柱水平截面的兩條半徑的長度不相等，是為了更好地適應具體的使用空間及情況。

本領域技術人員應該可以聯想到，上述關於扇形柱的上端面和下端面半徑關係以及扇形柱水平截面的兩條半徑長度的實施例同樣適用於鏡頭架2為三稜柱的情形，在此不再作一一贅述。

在本實用新型一實施例中，將攝像頭外觀設置成具有裝飾、警示等效果的形狀和/或圖案。

在本實用新型一實施例中，所提供的攝像頭由一個光學鏡頭、一個主控晶片和一個無線通訊模塊組成；當多個攝像頭進行拼裝以後，攝像頭之間通過無線信號觸發「幀同步」硬體管腳，使多個攝像頭的採樣頻率和採樣時刻保持一致，即保證了多個攝像頭對外界環境的採樣是幀同步的。

本實用新型專利所涉及的攝像頭，充分利用了現有市場上一些圖像傳感器(所謂sensor)，都具備一個稱為「幀同步」的電路特徵，該電路特徵是一個晶片上的電路引出接口。這個電路引出接口可用來控制多個圖像傳感器的圖像信號採集動作。通過控制這個電路引出接口，可以使多個圖像傳感器在同一個時刻採集圖像信號。本實用新型專利涉及的攝像頭，將這個電路引出接口引出到攝像頭的外殼上，使相互拼接的攝像頭，通過彼此的這個「引出到外殼上」的電路引出接口，實現「同時」採集圖像信號。當多個攝像頭的圖像信號可以同時採集時，圖像經過適當處理，就可以拼接成180°、270°、乃至360°的全景視頻。

利用本實用新型一實施例提供的攝像頭進行圖像拼接操作時，將本實施例中的攝像頭的圖像傳感器上的外部光通訊接口，通過光電轉換系統(即內部電路)，連接到攝像頭的外殼上，藉助該光電轉換系統，藉助攝像頭側立面的外部光通訊接口，可以將攝像頭外部的特殊光源信號，轉換為電信號，通過上述外部光通訊接口，輸入到圖像傳感器的晶片內部，從而可以控制圖像傳感器的工作狀態。其中，外部光通訊接口位於攝像頭的兩側立面，也就是說，兩側立面上分別是光接收窗3和光發射窗4或者兩側立面上每一側立面都包含有光接收窗3和光發射窗4，以實現當多個同類攝像頭在拼接使用時，通過相鄰攝像頭的相鄰外部光通訊接口，可以保持彼此信息同步。

利用本實用新型一實施例提供的攝像頭進行圖像拼接操作，當兩個攝像頭拼接在一起使用時，其中一個攝像頭作為主攝像頭，另外一個攝像頭作為輔攝像頭，主攝像頭通過自身的一個光電轉換系統以及一個通用物理管腳，輸出某種形式的電信號。該電信號被上述光電轉換系統，轉換為特殊光信號，發射出去，並且被拼接在一起的輔攝像頭的光電轉換系統接收，然後變為電信號，輸入到輔攝像頭的圖像傳感器的晶片，達到控制輔攝像頭圖像傳感器行為的目的。同時，主攝像頭也通過自身內部的電路，用自身產生的某種形式的電信號，控制自身的圖像傳感器的晶片的行為。

運用上述圖像拼接方法，主攝像頭可以用相同的電信號，同時控制自身和輔攝像頭的圖像傳感器的晶片行為，不但使兩個圖像傳感器的晶片的行為一致，還能保證在相同的時刻，產生相同的行為，即「行為同步」。

上述的行為同步，是指圖像傳感器同時採集外部環境的光信號，並輸出的過程。由於兩個攝像頭是同時採集到的外部光信號，即在同一時刻，分別抓拍了一張照片，此外，由於兩個攝像頭外殼的結構形態使他們拼接起來以後，同時拍攝的這兩張照片在各自圖像上有一部分區域有重疊。當每個攝像頭的拍攝視角在100°～110°範圍內時，將這兩張照片傳輸到遠端計算機，或在主攝像頭，或在輔攝像頭，通過數學算法進行圖像合成時，就可以生成一張180°的全景照片。重疊兩張照片中相同的部分，剩下的區域連接起來，就可以達到略大於180°的視角，即產生了一張180°視角的照片。

在本實用新型一實施例所提供的攝像頭中，具有多個主控晶片，每個主控晶片接一個sensor，並設定其中一個主控晶片，作為所有sensor的信號激勵源。在本實用新型一實施例中，上述方法用無線方式實現，所述無線方式具體為非可見光的通訊方式，從而使多個本實用新型實施例的攝像頭，實現「幀同步」，從而保證攝像頭殼體外部沒有電氣連接點，安全可靠。

在本實用新型一實施例所提供的攝像頭中，在保證所有sensor「幀同步」以後，拼接實時影像的方法(以兩個攝像頭拼接組合的180°視角的攝像頭為例)為：每個攝像頭各拍攝一張照片，先做照片180°全景拼圖，通過得到的全景拼圖了解兩個攝像頭的色差、光軸等差異，從而獲知兩幅圖片的裁剪參數，根據裁剪參數對後續的視頻幀進行對應裁剪，最終得到左右連續的全景視頻流。

在本實用新型一實施例中，所提供的攝像頭在安裝時，可以自動識別是否處於「雙拼」和「三拼」狀態，並在移動端自動組合完成視頻拼接，沒有手動設置過程，方便使用。

在本實用新型一實施例中，所述攝像頭從「單體」到「三拼」，甚至「四拼」，只需要一條電纜，為所有單體供電即可。

本實用新型專利所述的攝像頭建議安裝在牆陰角的位置，當兩個或三個攝像頭拼接以後，建議安裝在平面牆上或牆的陽角處，以便於得到更廣闊的視角。

本實用新型一實施例所提供的攝像頭，設置有電池組，用於給攝像頭供電，電池組包括內置電池組和外置電池組，內置電池組設置於鏡頭架2內部的容納空間，外置電池組與攝像頭級聯拼接組合原理一致，與攝像頭進行級聯拼接供電，內置電池組和外置電池組的具體形狀和位置不作限定，外置電池組亦可與攝像頭進行上下位置關係的級聯。

在本實用新型一實施例中，攝像頭設置外置電池組，攝像頭的鏡頭架2的側壁上設置有連接部件，連接部件用於連接固定攝像頭與攝像頭和/或攝像頭與外置電池組和/或攝像頭與牆面或建築物面。

在本實用新型一實施例中，連接部件不作具體限定，包括但不限於雙面膠、卡扣等連接部件。

圖2所示為本實用新型另一實施例提供的攝像頭的180°視角組合示意圖。如圖2所示，本實用新型另一實施例中，兩個圓心角為90°的攝像頭進行組合，形成的180°組合攝像頭，該組合攝像頭中，每一圓心角為90°的圓心角柱中的攝像頭均可攝錄略大於90°的視角，進行組合後，兩個圓心角柱中的攝像頭進行獨立攝錄，攝錄後的視頻經過拼接組合後形成視角為180°的視頻，從而達到攝錄視角為180°的視頻的目的。

同理，圖3所示為本實用新型另一實施例提供的攝像頭的270°視角組合示意圖。如圖3所示，本實用新型另一實施例中，三個圓心角為90°的攝像頭進行組合，形成的270°組合攝像頭，該組合攝像頭中，每一圓心角為90°的圓心角柱中的攝像頭均可攝錄略大於90°的視角，進行組合後，三個圓心角柱中的攝像頭進行獨立攝錄，攝錄後的視頻經過拼接組合後形成視角為270°的視頻，從而達到攝錄視角為270°的視頻的目的。

容易想到的是，依據上述實施例的方法，同樣可以將四個圓心角為90°的圓心角柱進行組合，形成的360°組合攝像頭，從而達到攝錄視角為360°的視頻的目的。

在本實用新型一實施例中，攝像頭的圓心角柱的圓心角為5°～90°，從而充分利用本實用新型攝像頭的拼接特性，充分自由地按照實際需求對攝像頭進行拼接使用。

在本實用新型一實施例中，一個圓心角為90°的攝像頭可以與牆面陰角結合使用；在本實用新型另一實施例中，兩個圓心角為45°的攝像頭可以拼接成視角為90°的組合攝像頭，與牆面陰角結合使用。

在本實用新型另一實施例中，三個圓心角為90°的攝像頭可以拼接成視角為270°的組合攝像頭，可與牆面陽角結合使用；在本實用新型另一實施例中，六個圓心角為45°的攝像頭可以拼接成視角為270°的組合攝像頭，可與牆面陽角結合使用。

相比於一個圓心角為90°的攝像頭，兩個圓心角為45°的攝像頭拼接的視頻視角更寬廣，視頻效果更優；同理，相比於三個圓心角為90°的攝像頭，六個圓心角為45°的攝像頭拼接的視頻能夠達到更寬廣的視角以及更優的視頻效果。

應當理解，攝像頭的圓心角度數為5°至90°，並且可任意依據實際需求進行拼接使用，比如，兩個圓心角為60°的攝像頭可拼接成視角約為120°的攝像頭，三個圓心角為5°的攝像頭可拼接成視角約為15°的攝像頭。不同的攝像頭之間可按照實際需求進行任意拼接使用，其他拼接情況，在本實用新型實施例中不再逐一列舉。

在本實用新型一實施例中，攝像頭的鏡頭架2的側壁上設置有接頭，用於進行攝像頭與攝像頭之間或攝像頭與電源之間的電連接，用以實現攝像頭的電源持續供電。

另外，在本實用新型一實施例中，本實用新型實施例給出的攝像頭，還具備通訊模塊，該通訊模塊具有藍牙和/或wifi等通訊功能，通過藍牙或wifi等通訊功能，可將攝錄的視頻實時在手機或電腦等電子通訊設備中播放。

圖4所示為本實用新型另一實施例提供的攝像頭與牆面配合使用示意圖。如圖4所示，分別展示了單一攝像頭、兩個攝像頭組合和三個攝像頭組合與牆面配合使用的情景，在本實用新型實施例中，通過對攝像頭進行拼接使用，達到了充分利用空間的目的。本實施例的攝像頭結構可以保證同步圖像拼接時最少的結構幹擾，攝像頭進行拼接使用大大降低了對鏡頭視角的性能要求，同步圖像拼接時排除了單一鏡頭視角邊緣的畸變。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。因此，本實用新型的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。