图像采集处理装置及物体运动图像采集系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种图像传感装置、采集处理装置及物体运动图像采集系统,为解决传统物体运动图像采集系统存在成本高、体系结构复杂、信号处理过程复杂等缺点，本物体运动图像采集系统，包括图像传感装置以及图像采集处理装置；所述图像传感装置将拍摄得到的图像转换成LVDS信号后输出至所述图像采集处理装置进行图像处理。本发明专利技术的图像传感装置将光信号直接转换为低电压差分信号输出至图像采集处理装置处理，信号传输过程简单，无需封装和解封。图像传感装置采用全局快门采集高速运动物体得到的图像清晰无拖影，易于识别。图像采集处理装置采用包括FPGA与ARM功能的单芯片，结构简单，实现图像采集和处理一体化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像采集领域，更具体地说，涉及一种图像传感装置、采集处理装置及物体运动图像采集系统。
技术介绍
传统物体运动图像采集系统存在成本高、体系结构复杂、信号处理过程复杂等缺点。例如，现有专利CN105611270A公开了一种双目视觉自由立体显示系统，包括双目摄像机、接口转换电路、FPGA加速电路和自由立体显示器。其中双目摄像机中包括了图像处理板卡、传感器板卡以及镜头。在实际应用中，为组装该系统而购买摄像机就会产生较大花费。该系统的信号处理流程为：先将原始信号转换为HDMI信号，再通过转换电路将HDMI信号转换为LVDS信号，为实现上述转换过程，其硬件中需相应设置HDMI编码器以及接口转换电路，传输介质同时包括HDMI线以及LVDS线。整个信号处理过程较复杂。现有专利CN104835163A公开了一种高速双目视觉系统，包括：两个高速相机、双目支架、图像采集处理板卡、嵌入式人机交互板卡等。其图像采集处理板卡用于对图像数据进行计算，包括两个主芯片：FPGA和DSP，分别用于并行计算和串行计算。其缺点在于整个系统中处理器过多，虽然采用了嵌入式人机交互板卡用于替代PC完成人机交互，但其处理速度依旧会受限制，在实际应用中，其处理能力只能实现200fps，640*240像素的图像采集。综上，提供一种低成本、结构简单、图像处理效率高的物体运动图像采集系统是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种图像传感装置、采集处理装置及物体运动图像采集系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种图像传感装置，包括：用于拍摄的镜头；设置在所述镜头成像位置的光电转换器；以及用于传输数据的通讯接口；被拍摄物体反射的光线经所述镜头聚焦后形成的图像落在所述光电转换器上，所述光电转换器将所述图像转换成电信号输出至所述通讯接口。优选地，还包括与所述光电转换器相连的电源电路，所述通讯接口还用于连接外部电源设备，所述电源电路与所述通讯接口相连。本专利技术还提供一种图像采集处理装置，包括HDMI接口，FPGA采集单元以及ARM处理单元；所述FPGA采集单元通过所述HDMI接口连接外部图像传感装置，使用LVDS协议与所述外部图像传感装置交换图像数据，并将所述图像数据输出至ARM处理单元；所述ARM处理单元接收、处理所述图像数据，并输出处理后的图像数据。优选地，所述FPGA采集单元包括同步时钟配置模块，通用控制总线模块，LVDS图像信号接收模块，写内存模块以及写总线模块；所述同步时钟配置模块通过所述HDMI接口以SPI串行协议配置所述外部图像传感装置同步时钟极性和相位；所述通用控制总线模块与所述同步时钟配置模块、LVDS图像信号接收模块以及ARM处理单元连接，用于配置所述同步时钟配置模块、LVDS图像信号接收模块的同步时钟极性和相位，以及与ARM处理单元进行低速数据传输；所述LVDS图像信号接收模块通过所述HDMI接口接收所述外部图像传感装置输出的图像数据及其相应的同步码，并对所述图像数据进行串并转换后输出至所述写内存模块；所述写内存模块将串并转换后的所述图像数据缓存至内部存储器，再从所述内部存储器中读取所述图像数据并输出至写总线模块；所述写总线模块与所述ARM处理单元连接，用于与所述ARM处理单元进行高速数据传输。优选地，所述ARM处理单元包括数据处理模块，普通总线接口，第一高速总线接口以及以太网模块；所述普通总线接口连接所述通用控制总线模块，所述第一高速总线接口连接所述写总线模块；所述数据处理模块与所述普通总线接口、所述第一高速总线接口连接；所述以太网模块与所述数据处理模块连接，用于连接外部计算机，通过TCP协议将所述处理后的图像数据传输至所述外部计算机。优选地，还包括与所述数据处理模块连接，用于存储图像、程序数据的数据存储单元，所述数据存储单元包括SDRAM和FLASH闪存。优选地，所述ARM处理单元还包括第二高速总线接口。所述FPGA采集单元还包括：读总线模块，读内存模块，时序状态生成模块以及TMDS信号转换模块；所述读总线模块与所述第二高速总线接口相连，用于与所述ARM处理单元进行高速数据传输；所述读内存模块通过所述读总线模块和所述第二高速总线接口读取所述数据存储单元中的图像数据；所述时序状态生成模块与所述读内存模块相连，用于生成与分辨率相对应的标准时序，并将所述图像数据按照生成的所述标准时序输出至所述TMDS信号转换模块；所述TMDS信号转换模块用于将所述图像数据转换为TMDS信号后输出至外部显示器显示。本专利技术还提供一种物体运动图像采集系统，包括图像传感装置以及图像采集处理装置；所述图像传感装置将拍摄得到的图像转换成LVDS信号后输出至所述图像采集处理装置进行图像处理。优选地，所述系统为双目视觉系统，包括两个图像传感装置、一个图像采集处理装置以及多条HDMI连接线；所述两个图像传感装置的通讯接口分别通过独立的HDMI连接线与所述图像采集处理装置的HDMI接口相连。优选地，还包括用于提高所述两个图像传感装置抗环境光干扰性能的补光装置。实施本专利技术的图像传感装置、采集处理装置及物体运动图像采集系统，具有以下有益效果：图像传感装置将光信号直接转换为低电压差分信号输出至图像采集处理装置处理，信号传输过程简单，无需封装和解封。图像传感装置采用全局快门采集高速运动物体得到的图像清晰无拖影，易于识别。图像采集处理装置采用包括FPGA与ARM功能的单芯片，结构简单，实现图像采集和处理一体化。整个物体运动图像采集系统成本低、结构简单、处理高效。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术图像传感装置的结构框图；图2是本专利技术图像采集处理装置的结构框图；图3是双目视觉系统的结构框图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。如图1所示，本专利技术的图像传感装置包括：用于拍摄的镜头；设置在镜头成像位置的光电转换器；以及用于传输数据的通讯接口；被拍摄物体反射的光线经镜头聚焦后形成的图像落在光电转换器上，光电转换器将所述图像转换成电信号输出至通讯接口。具体的，本专利技术的拍摄镜头选用12mm焦距，光圈f1.0，1/3英寸的镜头，光电转换器采用CMOS全局快门传感器，具体型号为安森美的NOIP1SN0300A，通过上述镜头与CMOS传感器的结合，可以实现725帧，640*480像素的图像采集。当控制单张图像的采集、检测时间小于5毫秒时，可以实时监测超高速目标(运动速度在50m/s至100m/s范围内)的运动状态，同时又保留了低速目标(运动速度小于2m/s)的检测功能。达到了全面覆盖中、高、低速运动物体的检测系统要求。传感器转换得到的电信号为低电压差分信号，即LVDS信号。通讯接口为mini-HDMI接口，即C型HDMI接口。该通讯接口以LVDS协议与外部设备交换数据。进一步地，本专利技术的图像传感装置还包括：与光电转换器相连的电源电路。图像传感装置通过电源电路连接外部电源，电源电路将外部电源转换成光电转换器所需的电压。在一些实施例中，通讯接口还用于连接外部电源设备，电源电路与通讯接口相连。当该通讯接口为mini-H本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感装置，其特征在于，包括：用于拍摄的镜头；设置在所述镜头成像位置的光电转换器；以及用于传输数据的通讯接口；被拍摄物体反射的光线经所述镜头聚焦后形成的图像落在所述光电转换器上，所述光电转换器将所述图像转换成电信号输出至所述通讯接口。

【技术特征摘要】
1.一种图像传感装置，其特征在于，包括：用于拍摄的镜头；设置在所述镜头成像位置的光电转换器；以及用于传输数据的通讯接口；被拍摄物体反射的光线经所述镜头聚焦后形成的图像落在所述光电转换器上，所述光电转换器将所述图像转换成电信号输出至所述通讯接口。2.根据权利要求1所述图像传感装置，其特征在于，还包括与所述光电转换器相连的电源电路，所述通讯接口还用于连接外部电源设备，所述电源电路与所述通讯接口相连。3.一种图像采集处理装置，其特征在于，包括HDMI接口，FPGA采集单元以及ARM处理单元；所述FPGA采集单元通过所述HDMI接口连接外部图像传感装置，使用LVDS协议与所述外部图像传感装置交换图像数据，并将所述图像数据输出至ARM处理单元；所述ARM处理单元接收、处理图像数据，并输出处理后的图像数据。4.根据权利要求3所述的图像采集处理装置，其特征在于，所述FPGA采集单元包括同步时钟配置模块，通用控制总线模块，LVDS图像信号接收模块，写内存模块以及写总线模块；所述同步时钟配置模块通过所述HDMI接口以SPI串行协议配置所述外部图像传感装置同步时钟极性和相位；所述通用控制总线模块与所述同步时钟配置模块、LVDS图像信号接收模块以及ARM处理单元连接，用于配置所述同步时钟配置模块、LVDS图像信号接收模块的同步时钟极性和相位，以及与ARM处理单元进行低速数据传输；所述LVDS图像信号接收模块通过所述HDMI接口接收所述外部图像传感装置输出的图像数据及其相应的同步码，并对所述图像数据进行串并转换后输出至所述写内存模块；所述写内存模块将串并转换后的所述图像数据缓存至内部存储器，再从所述内部存储器中读取所述图像数据并输出至写总线模块；所述写总线模块与所述ARM处理单元连接，用于与所述ARM处理单元进行高速数据传输。5.根据权利要求3或4所述的图像采集处理装置，其特征在于，所述ARM处理单元包括数据处理模块，普通总线接口，第一高...

【专利技术属性】
技术研发人员：王少博，徐渊，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44