一种颗粒图像实时处理系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种颗粒图像实时处理系统，其中，高速相机拍摄原始颗粒图像；图像采集电路用于从高速相机中采集原始颗粒图像；FPGA电路从图像采集电路中获取原始颗粒图像，并对原始颗粒图像进行降噪和二值化处理得到第一颗粒图像，FPGA电路将第一颗粒图像发送给第一DSP电路；第一DSP电路用于对第一颗粒图像进行颗粒识别和跟踪处理得到第一颗粒信息和第二颗粒图像，第一DSP电路将第二颗粒图像和第一颗粒信息发送给第二DSP电路；第二DSP电路用于根据第一颗粒信息对第二颗粒图像进行图像处理得到包括颗粒大小、颗粒形状、颗粒位置、颗粒浓度和颗粒速度的第二颗粒信息，第二DSP电路将第二颗粒信息发送给FPGA电路。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】
本技术涉及一种颗粒图像实时处理系统。【
技术介绍
】目前市面上已有成熟的图像处理技术。目前图像处理芯片可以做到对高清图像(典型分辨率为1920*1080，帧率为60fps)实时地编码、解码。然而现有软硬件技术，对于同一级别分辨率但更高帧率的图像的实时处理则存在不足。瞬时海量数据的传输、存储和信息提取是主要面临的问题。颗粒识别和数据传输是很多流体量测和目标识别(如生物检测)的基础。比如传统的Piv(Particle Image Velocimetry)仪器图像的采集和后期的数据处理、可视化是分开的。这些传统的颗粒识别虽然可以进行高速摄像(大于200fps)，但是，由于数据量巨大，很难在线实时处理数据，从而存在潜在的局限，如仪器安装不便、信息处理不及时等，尤其对远程监控带来不便。【
技术实现思路
】为了克服现有技术的不足，本技术提供了一种颗粒图像实时处理系统和方法，从而容易实现远程实时在线监控颗粒。一种颗粒图像实时处理系统，包括:高速相机、图像采集电路、FPGA电路、第一 DSP电路和第二 DSP电路；所述图像采集电路分别与所述高速相机与所述FPGA电路电连接，第一DSP电路和第二 DSP电路分别与所述FPGA电路电连接；所述高速相机用于拍摄原始颗粒图像；所述图像采集电路用于从所述高速相机中采集所述原始颗粒图像；所述FPGA电路用于从所述图像采集电路中获取所述原始颗粒图像，并对所述原始颗粒图像进行降噪和二值化处理得到第一颗粒图像，所述FPGA电路将所述第一颗粒图像发送给所述第一 DSP电路；所述第一 DSP电路用于对所述第一颗粒图像进行颗粒识别和跟踪处理得到第一颗粒信息和第二颗粒图像，所述第一 DSP电路将所述第二颗粒图像和第一颗粒信息发送给所述第二 DSP电路；所述第二 DSP电路用于根据所述第一颗粒信息对所述第二颗粒图像进行图像处理得到包括颗粒大小、颗粒形状、颗粒位置、颗粒浓度和颗粒速度的第二颗粒信息，所述第二DSP电路将所述第二颗粒信息发送给所述FPGA电路。所述FPGA电路用于将所述第二颗粒信息存储在本地存储器内。本技术的有益效果是:经过本方案的处理后，得到的最终数据量能够比高速相机采集到的图像数据量降低两个数量级，为原始图像的1/100左右，数据量大大降低，使得系统得到的数据的本地存储和实时网络传输成为可能，并可由远程主机进一步归档、可视化。该系统充分利用高速相机的性能又克服传统颗粒识别(PIV等)仪器安装布置的不便，再加上灵活的数据传输、存储方式，使得PIV技术能轻便、灵活地运用于更广泛领域。整个图像处理系统输出的是提取后的关键信息(颗粒大小、形状、位置、浓度、速度等)，可供后续深入分析及可视化表达。由于该系统功能完备，可以独立安装部署，在极端环境监测(如海底、高空)和高清实时监控等方面有重大应用价值。本方案结合后端软件还可以用于生物检测等其它多种目的。【【附图说明】】图1是本技术一种实施例的颗粒图像实时处理系统示意图。【【具体实施方式】】以下对技术的较佳实施例作进一步详细说明。如图1所示，一种实施例的颗粒图像实时处理系统，包括:高速相机、图像采集电路、FPGA电路、第一 DSP电路、第二 DSP电路、网络模块和远程控制主机。所述高速相机用于拍摄颗粒图像，在一个实施例中，高速相机的拍摄速度为500fpso所述图像采集电路用于从所述高速相机中采集所述颗粒图像。所述FPGA电路用于从所述图像采集电路中获取所述颗粒图像，并对所述颗粒图像进行第一图像处理(预处理)，得到第一颗粒图像，所述FPGA电路将所述第一颗粒图像发送给所述第一 DSP电路；所述第一 DSP电路用于对所述第一颗粒图像进行第二图像处理，得到第一颗粒信息和第二颗粒图像，所述第二图像处理包括颗粒识别和跟踪，所述第一 DSP电路将所述第二颗粒图像和第一颗粒信息发送给所述第二 DSP电路。每个DSP可以具有多个核心，可以并行处理每帧颗粒图像。颗粒识别和跟踪是比较成熟的技术，目前具有多种不同的算法，本实施例可以采用PIV算法进行颗粒识别和跟踪。所述第二 DSP电路用于根据所述第一颗粒信息对所述第二颗粒图像进行第三图像处理，得到第二颗粒信息，所述第二颗粒信息包括:颗粒大小、颗粒形状、颗粒位置、颗粒浓度和颗粒速度，所述第二 DSP电路将所述第一颗粒信息和第二颗粒信息发送给所述FPGA电路。经过第二 DSP电路的处理，获得了颗粒图像的关键信息。所述FPGA电路可以将所述第一颗粒信息和第二颗粒信息存储在本地存储器，如SD卡中。所述FPGA电路也所述第一颗粒信息和第二颗粒信息通过网络模块发送给所述远程控制主机。所述远程控制主机根据所述第一颗粒信息和第二颗粒信息进行信息归档、可视化展示，例如绘制颗粒大小和颗粒速度关系的直方图，可以从该直方图中清楚看出两者关系。图像经处理后，数据量能够降低两个数量级，为原始图像的1/100左右，这样，实时将关键颗粒信息传输至远程主机成为可能，为实时监控颗粒提供了基础，在极端环境监测(如海底、高空)和高清实时监控等方面有重大应用价值。结合后端软件(如远程主机安装的应用软件)，本实施例还可以应用于其他生物检测等。以上内容是结合具体的优选实施方式对本技术所作的进一步详细说明，不能认定本技术的具体实施只局限于这些说明。对于本技术所属
的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本技术由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。【主权项】1.一种颗粒图像实时处理系统，其特征是，包括:高速相机、图像采集电路、FPGA电路、第一 DSP电路和第二 DSP电路；所述图像采集电路分别与所述高速相机与所述FPGA电路电连接，第一 DSP电路和第二 DSP电路分别与所述FPGA电路电连接； 所述高速相机用于拍摄原始颗粒图像； 所述图像采集电路用于从所述高速相机中采集所述原始颗粒图像； 所述FPGA电路用于从所述图像采集电路中获取所述原始颗粒图像，并对所述原始颗粒图像进行降噪和二值化处理得到第一颗粒图像，所述FPGA电路将所述第一颗粒图像发送给所述第一 DSP电路； 所述第一 DSP电路用于对所述第一颗粒图像进行颗粒识别和跟踪处理得到第一颗粒信息和第二颗粒图像，所述第一 DSP电路将所述第二颗粒图像和第一颗粒信息发送给所述第二 DSP电路； 所述第二 DSP电路用于根据所述第一颗粒信息对所述第二颗粒图像进行图像处理得到包括颗粒大小、颗粒形状、颗粒位置、颗粒浓度和颗粒速度的第二颗粒信息，所述第二 DSP电路将所述第二颗粒信息发送给所述FPGA电路。2.如权利要求1所述的颗粒图像实时处理系统，其特征是，所述FPGA电路用于将所述第二颗粒信息存储在本地存储器内。【专利摘要】本技术公开了一种颗粒图像实时处理系统，其中，高速相机拍摄原始颗粒图像；图像采集电路用于从高速相机中采集原始颗粒图像；FPGA电路从图像采集电路中获取原始颗粒图像，并对原始颗粒图像进行降噪和二值化处理得到第一颗粒图像，FPGA电路将第一颗粒图像发送给第一DSP电路；第一DSP电路用于对第一颗粒图像进行颗粒识别和跟踪处理得到第一颗粒信息和第二颗粒图像，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种颗粒图像实时处理系统，其特征是，包括：高速相机、图像采集电路、FPGA电路、第一DSP电路和第二DSP电路；所述图像采集电路分别与所述高速相机与所述FPGA电路电连接，第一DSP电路和第二DSP电路分别与所述FPGA电路电连接；所述高速相机用于拍摄原始颗粒图像；所述图像采集电路用于从所述高速相机中采集所述原始颗粒图像；所述FPGA电路用于从所述图像采集电路中获取所述原始颗粒图像，并对所述原始颗粒图像进行降噪和二值化处理得到第一颗粒图像，所述FPGA电路将所述第一颗粒图像发送给所述第一DSP电路；所述第一DSP电路用于对所述第一颗粒图像进行颗粒识别和跟踪处理得到第一颗粒信息和第二颗粒图像，所述第一DSP电路将所述第二颗粒图像和第一颗粒信息发送给所述第二DSP电路；所述第二DSP电路用于根据所述第一颗粒信息对所述第二颗粒图像进行图像处理得到包括颗粒大小、颗粒形状、颗粒位置、颗粒浓度和颗粒速度的第二颗粒信息，所述第二DSP电路将所述第二颗粒信息发送给所述FPGA电路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈道毅，蔡加祥，林雄伟，李磊，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：新型
国别省市：广东;44