基于CMOS图像传感器的图像采集系统技术方案

本实用新型专利技术提供基于CMOS图像传感器的图像采集系统，包括CIS感光成像模块、逻辑控制模块、缓存模块、传输模块和配置模块，所述CIS感光成像模块用于生成图像数据并将图像数据传输给逻辑控制模块，逻辑控制模块负责控制和连接各个模块，缓存模块存储图像数据，传输模块用于将图像数据传输至上位机系统，配置模块连接逻辑控制模块，用于将配置逻辑控制模块。采用FPGA+USB的模式，并采用CMOS图像传感器，实现了实时图像的快速采集处理。

Image acquisition system based on CMOS image sensor

The utility model provides an image acquisition system based on CMOS image sensor, including CIS photographic imaging module, logic control module, cache module, transmission module and configuration module, the imaging module is used to generate CIS photographic image data and the image data is transmitted to the logic control module, logic control module is responsible for the control and connection of each module, cache the image data storage module, transmission module is used to convert the image data to the host computer system configuration module is connected with the logic control module, logic control module is used to configure. Using FPGA+USB model, and using CMOS image sensor, real-time image acquisition and processing.

【技术实现步骤摘要】

本技术属于数据采集处理
，尤其涉及一种基于CMOS图像传感器的图像采集系统。
技术介绍
现有技术中用于高速运动物体的追踪拍摄，通常采用具有较高的采图帧率的高速图像采集处理装置。高速图像采集处理装置能够清晰、完整地记录运动过程，并克服了普通相机存在的模糊、重影、拖尾现象的缺陷，广泛应用于记录分析物体的运动变化、快速振动、微小变形等过程。当用于拍摄很高速度的运动物体时，要求装置具有非常高的采图频率，有时甚至需要达到纳秒级时间间隔频率。但是，现有技术中图像传感器的帧率的较少提高即导致价格的较大提高，特别是达到纳秒级时间间隔的的图像传感器，价格更是极其昂贵，因而在大量需要进行高速拍摄的场合，因高帧率图像传感器的价格制约而限制了其使用。显然，我们需要一种采图帧率更高并且价格更为低廉的高速图像采集装置，以适应越来越多的高速追踪拍摄的应用。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提供基于CMOS图像传感器的图像采集系统，采用FPGA+USB的模式，并采用CMOS图像传感器，实现了实时图像的快速采集处理。本技术一种基于CMOS图像传感器的图像采集系统是通过以下技术方案来实现的：基于CMOS图像传感器的图像采集系统，包括CIS感光成像模块、逻辑控制模块、缓存模块、传输模块和配置模块，所述CIS感光成像模块用于生成图像数据并将图像数据传输给逻辑控制模块，逻辑控制模块负责控制和连接各个模块，缓存模块存储图像数据，传输模块用于将图像数据传输至上位机系统，配置模块连接逻辑控制模块，用于将配置逻辑控制模块。进一步的，所述CIS感光成像模块采用芯片为CMOS图像传感器。进一步的，所述逻辑控制模块采用的芯片为FPGA。进一步的，所述缓存模块采用两片SRAM芯片。进一步的，所述传输模块采用USB传输，USB接口芯片采用的CY7C68013A。需要说明的，所述FPGA芯片内设置有数字图像数据采集模块、总线配置模块、SRAM读写控制模块、图像处理模块和USB控制模块，数字图像数据采集模块与CIS感光成像模块相连接，SRAM读写控制模块与缓存模块相连接，USB控制模块与传输模块相连接，总线配置模块与配置模块相连接。进一步的，所述配置模块采用芯片EPCQ64，EPCQ64的配置方式为JTAG配置和AS配置。本技术具有的有益效果：1、采用CMOS图像传感器作为图像采集的成像，具有集成度高、成本低、功耗低等特点；2、采用FPGA作为主逻辑控制模块，具有成本低、速度快、功耗低和强大的并行处理能力的特点；3、采用SRAM作为存储模块，具有速度快、稳定性高、性能高等特点；4、采用USB作为传输模块，具有通用性强、兼容性好、数据传输速度快、支持热插播等特点；5、本系统具有大吞吐量、传输速度高和工作稳定等特点。附图说明以下结合附图所示实施例的具体实施方式，对本技术的上述内容再作进一步的详细说明。图1为本技术的系统结构图。图2为本技术中FPGA内部划分图。图3为本技术具体结构图。具体实施方式基于CMOS图像传感器的图像采集系统，如图1所示，包括CIS感光成像模块、逻辑控制模块、缓存模块、传输模块和配置模块，所述CIS感光成像模块用于生成图像数据并将图像数据传输给逻辑控制模块，逻辑控制模块负责控制和连接各个模块，缓存模块存储图像数据，传输模块用于将图像数据传输至上位机系统，配置模块连接逻辑控制模块，用于将配置逻辑控制模块。进一步的，所述CIS感光成像模块采用芯片为CMOS图像传感器；CMOS图像传感器CUST-8341支持SPI接口和I2C总线接口，本技术选用I2C接口，FPGA作为主机，CUST-8341作为从器件，通过配置CMOS内的寄存器，可以控制其图像输出方式；其配置过程如下：先写入CUST-8341地址，然后再写入要配置寄存器地址，最后写入配置数据。写入一个寄存器值后，会返回一个应答信号(ACK)，如果传输正确，则继续写入寄存器地址和数据，如此循环，即可按配置完成CUST-8341内所有的寄存器，即完成了CUST-8341的初始化。进一步的，所述逻辑控制模块采用的芯片为FPGA；速度等级达到7，有119088个逻辑单元，总共RAM位数3981312，288个18×18乘法器，4个PLL，531个I/O引脚，内部资源非常丰富，完全满足系统的要求。需要说明的，如图2所示，所述FPGA芯片内设置有数字图像数据采集模块、总线配置模块、SRAM读写控制模块、图像处理模块和USB控制模块；如图3所示，数字图像数据采集模块与CIS感光成像模块相连接，SRAM读写控制模块与缓存模块相连接，USB控制模块与传输模块相连接，总线配置模块与配置模块相连接。进一步的，所述缓存模块采用的芯片为SRAM；为了提高图像采集速度，采用了两片高速SRAM形成“乒乓模式”的缓存机制。两片SRAM通过三态门选择，可以相互切换，首先把一帧图像缓存到SRAM1中；下一个周期将下一帧图像缓存到SRAM2中，同时将SRAM1中的图像数据读出传输到上位机系统；再下一个周期，依然会把图像数据缓存到SRAM1中，同时将SRAM2中的图像数据读出传输到上位机系统。这样不仅减少了缓存的时间，同时提高了传输速度，并能有效防止丢帧现象。进一步的，所述传输模块采用USB传输；USB传输负责向上位机系统传输数据。USB接口芯片采用的CY7C68013A；内部集成了USB收发器、增强型8051控制器、智能串行引擎、通用可编程接口、8.5KB的RAM和4KB的FIFO存储器，加快数据传输的速度。进一步的，所述配置模块采用芯片EPCQ64，EPCQ64的配置方式为JTAG配置和AS配置，JTAG配置主要是为了调试系统，直接对象是FPGA芯片；而AS配置对象是配置程序芯片EPCQ64，实现了连续工作，且掉电不丢失。本技术的工作过程如下：系统上电后，首先配置FPGA芯片，把配置芯片EPCQ64内完成设计的程序读出流进FPGA内部，FPGA芯片就会按照配置工作。其次，需要配置CIS感光成像模块，把配置文件加载到上位机系统，并生成配置命令，通过I2C总线传输配置CIS感光成像模块的配置数据，在FPGA的控制下对CIS感光成像模块内部寄存器进行配置，CIS感光成像模块就会按照一定的方式输出10位数字信号和相关控制信号。在配置中，可以在FPGA内插入延迟程序，上电后一定延迟再向CIS感光成像模块传输配置信号，以保证配置工作的正确性。配置完成后，CIS感光成像模块就会按照配置方式源源不断地生成图像数据，面对如此巨大的数据量，需要先在SRAM缓存机制内缓存一下，此时用到的是SRAM的异步FIFO方式。缓存机制采用两片高速SRAM进行乒乓操作，从而保证不丢帧且有较高传输速度。最后，FPGA作为主机，USB接口芯片只作为从属器件，通过固件程序把接口芯片配置成SlaveFIFO方式，把图像数据通过USB总线传输到上位机系统，上位机可以实现实时显示，通过分析图像可以对CIS的一些性能参数进行测试。本技术所举实施方式或者实施例对本技术的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所举实施方式或者实施例仅为本技术的优选实施方式而已，并不用以限制本技术，凡在本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于CMOS图像传感器的图像采集系统，其特征在于：包括CIS感光成像模块、逻辑控制模块、缓存模块、传输模块和配置模块，所述CIS感光成像模块用于生成图像数据并将图像数据传输给逻辑控制模块，逻辑控制模块负责控制和连接各个模块，缓存模块存储图像数据，传输模块用于将图像数据传输至上位机系统，配置模块连接逻辑控制模块，用于将配置逻辑控制模块。

【技术特征摘要】
1.基于CMOS图像传感器的图像采集系统，其特征在于：包括CIS感光成像模块、逻辑控制模块、缓存模块、传输模块和配置模块，所述CIS感光成像模块用于生成图像数据并将图像数据传输给逻辑控制模块，逻辑控制模块负责控制和连接各个模块，缓存模块存储图像数据，传输模块用于将图像数据传输至上位机系统，配置模块连接逻辑控制模块，用于将配置逻辑控制模块。2.根据权利要求1所述的图像采集系统，其特征在于：所述CIS感光成像模块采用芯片为CMOS图像传感器。3.根据权利要求1所述的图像采集系统，其特征在于：所述逻辑控制模块采用的芯片为FPGA。4.根据权利要求1所述的图像采集系统，其特征在于：所述缓存...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐婷，
申请(专利权)人：成都易云知科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51