一种图像采集系统技术方案

技术编号:20050172 阅读:32 留言:0更新日期:2019-01-09 05:55
本发明专利技术涉及一种图像采集系统,其能够适用于对不同分辨率、不同图像输出接口的相机,并且具备自检功能,实现对自身系统误差进行检测,大大提高了图像采集工作的工作效率和可靠性。该系统包括相机和上位机;还包括分别与相机和上位机相互通讯的相机通用检测设备;相机通用检测设备包括子板以及母板;子板包括第一基板、设置在第一基板上的N个相机接口、N个接口芯片、N个电平转换芯片以及第一电连接器;母板包括第二基板、设置在第二基板上的电源模块、第二电连接器、FPGA芯片、SDRAM芯片、串行UART接口以及数据传输接口;第一电连接器和第二电连接器是板间电连接器,通过这两个电连接器将第一基板和第二基板互联起来。

【技术实现步骤摘要】
一种图像采集系统
本专利技术涉及一种图像采集系统,能够实现对不同分辨率、不同输出接口的相机进行实时图像显示、检测和图像数据存储。
技术介绍
目前,商用和工业领域的相机种类繁多,不同型号的相机的图像分辨率、输出接口大不相同,有并行LVDS、RS422、Camlink、SDI、PAL等多种图像输出接口。在相机的研制过程或者出厂检测时,尤其是批量产品生产检测过程中,需要不同的测试设备对不同型号相机的图像进行检测,增加了相机研制和出厂检测的成本,增加了研制时间,降低了工作效率。市场上有各种各样的图像采集卡或者图像采集设备,种类繁多,但是这些设备主要存在以下缺陷:1、只针对某一种图像输出接口进行数据采集,具有较强的针对性,不具备通用性的检测功能。2、针对不同输出接口的相机,需要购买不同的图像采集卡与之接口对接,导致会采购大量的采集设备,成本增加;3、不同图像采集卡的上位机软件不尽相同,底层驱动代码不一样,不同公司开发出来的代码互不兼容,不便于批量生产的检测与测试。4、不具备提供相机工作所需电源电压的能力,需要增加外部电源设备对需检测的相机进行供电。5、若购买国外的图像采集卡使用,成本高,且不掌握核心技术。不便于再保密安全领域使用,且对图像采集卡的工作状态无法实现全程可控。6、不具备自检功能。
技术实现思路
为解决
技术介绍
中存在的问题,本专利技术设计一种图像采集系统,其能够适用于对不同分辨率、不同图像输出接口的相机,并且具备自检功能,实现对自身系统误差进行检测,大大提高了图像采集工作的工作效率和可靠性。本专利技术采用的具体技术方案是:本专利技术提供了一种图像采集系统,包括相机和上位机;其改进之处在于:还包括分别与相机和上位机相互通讯的相机通用检测设备;相机通用检测设备包括子板以及母板;子板包括第一基板、设置在第一基板上的N个相机接口、N个接口芯片、N个电平转换芯片以及第一电连接器;母板包括第二基板、设置在第二基板上的电源模块、第二电连接器、FPGA芯片、SDRAM芯片、串行UART接口以及数据传输接口;第一电连接器和第二电连接器是板间电连接器,通过这两个电连接器将第一基板和第二基板互联起来;相机图像输出接口与第一基板上的接口芯片、相机接口、电平转换芯片电连接,用于对图像数据进行传输和处理;第二基板上的SDRAM芯片、串行UART接口以及数据输出接口均与FPGA芯片电连接;串行UART接口与上位机电连接用于接收上位机发送的控制指令,数据输出接口与上位机通过千兆以太网实现物理连接,通过标准的UDP协议实现相互通讯;电源模块用于给相机供电。进一步地,所述FPGA芯片上运行的模块包括:图像接口控制模块、图像数据缓存模块、虚拟相机控制模块、以太网数据打包模块、以太网发送模块、SDRAM控制模块以及UART模块;图像接口控制模块针对不同的接口的相机产生不同的时序接口波形,控制接口芯片完成相机图像数据的正确采集;图像数据缓存模块将采集到的图像数据缓存到FPGA内部的FIFO中,并在缓存到特定FIFO深度的时候,通知以太网数据打包模块读取FIFO内部的数据,并按照协议进行打包;虚拟相机控制模块根据上位机的指令设置,产生不同分辨率的15个虚拟相机图像,且在同一时刻,只产生一种虚拟相机图像用于对相机自身进行检测;以太网数据打包模块根据上位机的指令设置,选择“图像数据缓存模块”或者“虚拟相机控制模块”中的其中一个,读取其中的数据进行以太网数据打包;以太网发送模块依据千兆以太网接口的RGMII接口时序,将打包后的数据,通过RGMII接口发送出去;SDRAM控制模块在FPGA内部的FIFO有限的情况下,将部分要缓存的数据缓存到SDRAM芯片中;UART模块用于实现与上位机或者其他UART接口之间的数据通讯,实时回报相机通用检测设备的工作状态。进一步地,虚拟相机控制模块产生的15个虚拟相机图像具体是:图像1:每行图像数据相同;每行图像数据的第一个像素点数据0,其他像素点依次加1;图像2:每个像素点的数据值相同,均为200;图像3:所有像素点的数值在200附近随机发生变化,变化幅度小于10;图像4:每行第一个像素点的值相同,均为200,且每行中下一个像素点的值比上一个像素点的值大10;图像5:图像中左上角第一个像素点的值为0,然后从左至右依次累加10,直至累加到图像右下角的最后一个像素点;图像6:图像每行的第一个像素点的值相同,均为0,且每行中下一个像素点的值比上一个像素点的值大10;图像7:图像中心为是一个正方形区域,正方形区域对角线上的像素点的值为255,在图像整个画幅一半大小的行和列上,分别有横线和竖线组成的矩形,矩形的行和列上的像素点值为255,矩形内部的像素点值为0;该图像用于观测图像有无错行错列;图像8:图像上每列像素的值相同,每隔20列,像素值增加10;图像9:图像上每行像素的值相同,每隔20行,像素值增加10;图像10:用于红外相机图像检测,低温图像,像素值0x23ee,在固定的行列位置插入不同的像素值,表明传感器的坏点;图像11:用于红外相机图像检测,高温图像,像素值0x29AA,在固定的行列位置插入不同的像素值,表明传感器的坏点;图像12:用于红外相机图像检测,常温图像,像素值0x2736,在固定的行列位置插入不同的像素值,表明传感器的坏点;图像13:图像上的像素值随着图像传感器的温度发生变化,图像像素值为0x20ee+1*n,其中n为温度变化系数;图像14:图像上的像素值随着图像传感器的温度发生变化,图像像素值为0x26AA+7*n,其中n为温度变化系数;图像15:图像上的像素值随着图像传感器的温度发生变化,图像像素值为0x2436+5*n,其中n为温度变化系数。进一步地,所述N个相机接口分别为Camlink接口或串行LVDS接口或并行LVDS接口或串行RS422接口或SDI接口或PAL接口或HDMI接口,相适配的,所述接口芯片为对应的型号为DS90CR288A或SN65LV1224或DS90LV032或MAX3490DS26LV32ATM或Sil9024A或ADV7180或GV7601-IBE3。进一步地,所述串行UART接口为RS485接口和RS422接口。进一步地,所述数据输出接口为RJ45接口和光纤接口。进一步地,所述第二基板上还设置有USB接口,USB接口是与上位机通讯的备用接口,适合使用笔记本电脑在外场调试的情况。该图像采集系统进行图像采集的基本原理包括以下两个步骤:【1】相机通用检测设备自检;相机通用检测设备在上位机的指令控制下,实现自检功能,具体是:相机通用检测设备上电后,待千兆以太网连接正常后,上位机软件下发自检指令,并设定虚拟相机通道号,FPGA内部逻辑软件在接收到自检指令之后,进行指令解析,产生对应虚拟相机的图像,并通过以太网发送模块,将产生的虚拟相机图像通过网口发送给上位机;从上位机上观测显示的虚拟相机图像与预设的图像是否一致,以及网络数据传输过程中图像数据丢帧是否出现,来判别相机通用检测设备是否工作正常;如果上位机软件上显示的图像与预设图像一致,并且网络传输过程中无丢帧现象,则说明相机通用检测设备工作正常。在相机通用检测系统工作正常的情况下,对被测相机进行测试,若观测显示的图像有问题出现,则能立即判别本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像采集系统,包括相机和上位机;其改进之处在于:还包括分别与相机和上位机相互通讯的相机通用检测设备;相机通用检测设备包括子板以及母板;子板包括第一基板、设置在第一基板上的N个相机接口、N个接口芯片、N个电平转换芯片以及第一电连接器;母板包括第二基板、设置在第二基板上的电源模块、第二电连接器、FPGA芯片、SDRAM芯片、串行UART接口以及数据传输接口;第一电连接器和第二电连接器是板间电连接器,通过这两个电连接器将第一基板和第二基板互联起来;相机图像输出接口与第一基板上的接口芯片、相机接口、电平转换芯片电连接,用于对图像数据进行传输和处理;第二基板上的SDRAM芯片、串行UART接口以及数据输出接口均与FPGA芯片电连接;串行UART接口与上位机电连接用于接收上位机发送的控制指令,数据输出接口与上位机通过千兆以太网实现物理连接,通过标准的UDP协议实现相互通讯;电源模块用于给相机供电。

【技术特征摘要】
1.一种图像采集系统,包括相机和上位机;其改进之处在于:还包括分别与相机和上位机相互通讯的相机通用检测设备;相机通用检测设备包括子板以及母板;子板包括第一基板、设置在第一基板上的N个相机接口、N个接口芯片、N个电平转换芯片以及第一电连接器;母板包括第二基板、设置在第二基板上的电源模块、第二电连接器、FPGA芯片、SDRAM芯片、串行UART接口以及数据传输接口;第一电连接器和第二电连接器是板间电连接器,通过这两个电连接器将第一基板和第二基板互联起来;相机图像输出接口与第一基板上的接口芯片、相机接口、电平转换芯片电连接,用于对图像数据进行传输和处理;第二基板上的SDRAM芯片、串行UART接口以及数据输出接口均与FPGA芯片电连接;串行UART接口与上位机电连接用于接收上位机发送的控制指令,数据输出接口与上位机通过千兆以太网实现物理连接,通过标准的UDP协议实现相互通讯;电源模块用于给相机供电。2.根据权利要求1所述的图像采集系统,其特征在于:所述FPGA芯片上运行的模块包括:图像接口控制模块、图像数据缓存模块、虚拟相机控制模块、以太网数据打包模块、以太网发送模块、SDRAM控制模块以及UART模块;图像接口控制模块针对不同的接口的相机产生不同的时序接口波形,控制接口芯片完成相机图像数据的正确采集;图像数据缓存模块将采集到的图像数据缓存到FPGA内部的FIFO中,并在缓存到特定FIFO深度的时候,通知以太网数据打包模块读取FIFO内部的数据,并按照协议进行打包;虚拟相机控制模块根据上位机的指令设置,产生不同分辨率的15个虚拟相机图像,且在同一时刻,只产生一种虚拟相机图像用于对相机自身进行检测;以太网数据打包模块根据上位机的指令设置,选择“图像数据缓存模块”或者“虚拟相机控制模块”的其中一个,读取其中的数据进行以太网数据打包;以太网发送模块依据千兆以太网接口的RGMII接口时序,将打包后的数据,通过RGMII接口发送出去;SDRAM控制模块在FPGA内部的FIFO有限的情况下,将部分要缓存的数据缓存到SDRAM芯片中;UART模块用于实现与上位机或者其他UART接口之间的数据通讯,实时回报相机通用检测设备的工作状态。3.根据权利要求2所述的图像采集系统,其特征在于:所述15个虚拟相机的图像具体是:图像1:每行图像数据相同;每行图像数据的第一个像素点数值为0,其他像素点依次加1;图像2:每个像素点的数值相同,均为200;图像3:所有像素点的数值在200附近随机发生变化,变化幅度小于10;图像4:每行第一个像素点的数值相同,均为200,且每行中下一个像素点的值比上一个像素点的数值大10;图像5:图像中左上角第一个像素点的数值为0,然后从左至右依次累加...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘广森赵晓冬边河刘庆王华杨磊张辉方尧宋晓东
申请(专利权)人:中国科学院西安光学精密机械研究所
类型:发明
国别省市:陕西,61

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