基于FPGA的无人机图像采集系统及无人机技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于FPGA的无人机图像采集系统及无人机，用以提高无人机图像采集系统的性能。所述系统包括摄像头、FPGA和存储装置；所述FPGA包括接口电路和图像压缩单元；所述摄像头采集的原始图像数据传输给所述接口电路，所述接口电路解析所述原始图像数据得到数字信号图像数据，并将所述数字信号图像数据传输给所述图像压缩单元，所述图像压缩单元将所述数字信号图像数据压缩成标准类型数字图像数据，并将所述标准类型数字图像数据写入到所述存储装置中。

【技术实现步骤摘要】
基于FPGA的无人机图像采集系统及无人机
本技术涉及图像采集领域，特别是涉及一种基于FPGA的无人机图像采集系统及无人机。
技术介绍
随着科技的发展，无人机类飞行设备开始进入人们的视野，逐渐深入人们的生活。无人机飞行器的应用范围越来越广，例如，在航拍、灾害控制以及测量监控等领域都有着广泛应用。与此同时，对无人机的智能飞行拍摄功能也提出了更高的要求。目前，现有的无人机图像采集系统的性能较低；例如，传统的无人机图像采集系统受限于存储介质、存储接口以及板卡面积，从而图像存储容量有限。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本技术解决的技术问题是提供一种基于FPGA的无人机图像采集系统及无人机，用以提高无人机图像采集系统的性能。为解决上述技术问题，本技术中的一种基于FPGA的无人机图像采集系统，所述系统包括摄像头、FPGA和存储装置；所述FPGA包括接口电路和图像压缩单元；所述摄像头采集的原始图像数据传输给所述接口电路，所述接口电路解析所述原始图像数据得到数字信号图像数据，并将所述数字信号图像数据传输给所述图像压缩单元，所述图像压缩单元将所述数字信号图像数据压缩成标准类型数字图像数据，并将所述标准类型数字图像数据写入到所述存储装置中。为解决上述技术问题，本技术中的一种无人机，包括上述的基于FPGA的无人机图像采集系统。本技术有益效果如下：本技术的无人机图像采集系统及无人机有效提高现有无人机图像采集系统的性能。附图说明图1是本技术实施例中一种基于FPGA的无人机图像采集系统的结构示意图；图2是本技术实施例中FPGA内部功能模块示意图；图3是本技术实施例中FPGA芯片内部Cameralink接口电路内部功能模块示意图；图4是本技术实施例中FPGA芯片内部gigevision接口电路内部功能模块示意图；图5是本技术实施例中FPGA芯片内部JPEG2000电路模块内部功能模块示意图；图6是本技术实施例中FPGA芯片内部SATA接口电路内部功能模块示意图。具体实施方式为了提高无人机图像采集系统的性能，本技术提供了一种基于FPGA的无人机图像采集系统及无人机，以下结合附图以及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不限定本技术。为解决上述技术问题，本技术提供一种基于FPGA的无人机图像采集系统，如图1所示，所述系统包括摄像头、FPGA和存储装置；所述FPGA包括接口电路和图像压缩单元；所述摄像头采集的原始图像数据传输给所述接口电路，所述接口电路解析所述原始图像数据得到数字信号图像数据，并将所述数字信号图像数据传输给所述图像压缩单元，所述图像压缩单元将所述数字信号图像数据压缩成标准类型数字图像数据，并将所述标准类型数字图像数据写入到所述存储装置中。进一步说，所述系统还包括上位机；所述图像压缩单元读取所述存储装置中的所述标准格式数字图像，并将读取的所述标准格式数字图像输入给上位机。其中，所述存储装置包括固态硬盘；所述图像压缩单元通过SATA接口电路分别与所述上位机和所述固态硬盘连接。本技术的无人机图像采集系统有效提高现有无人机图像采集系统的性能。本技术在FPGA芯片上实现Cameralink接口、gigevision接口、SATA接口以及JPEG2000压缩，在FPGA上实现了专用芯片才能实现的上述功能；综合运用接口技术、图像压缩技术以及存储技术，实现了无人机的图像采集功能。该技术实现的无人机图像采集功能完全符合无人机图像采集国际通用标准，系统先进，功能完善，可拓展性强，在包括海洋信息采集、军事侦察等各种无人机应用领域具有广泛的应用价值。如图2所示，所述接口电路包括Cameralink接口电路和Gigevision接口电路；所述摄像头与所述Cameralink接口电路连接或者与所述Gigevision接口电路连接。如图3所示，所述Cameralink接口电路包括IBUFDS接口、IODELAY元件、ISERDES元件和CameraLink_MDL电路模块；若所述摄像头与所述Cameralink接口电路连接，所述摄像头采集的原始图像数据经所述IBUFDS接口转换得到单端信号，所述IBUFDS接口将所述单端信号传输给所述IODELAY元件，所述IODELAY元件将所述单端信号延时预设时间后传输给所述ISERDES元件，所述ISERDES元件将所述单端信号做串并转换后传输给所述CameraLink_MDL电路模块，所述CameraLink_MDL电路模块按照CameraLink协议解析并行的单端信号得到数字信号图像数据；也就是说，Cameralink接口电路由FPGA芯片的IBUFDS接口、IODELAY元件、ISERDES元件以及CameraLink_MDL电路模块组成。IBUFDS接口作为Cameralink协议的物理层实现，将传输数据的差分信号转换为单端信号，传输给IODELAY元件。IODELAY元件将接收数据做延时后传输给ISERDES元件。ISERDES元件将接收到的数据做串行-并行处理后传输给CameraLink_MDL电路模块。CameraLink_MDL电路模块将接收到的数据按照CameraLink协议解析，成为裸图像数据(数字信号图像数据)，传输给JPEG2000模块。如图4所示，所述Gigevision接口电路包括Tranceiver元件、协议处理模块和GigeVision_MDL电路模块；所述协议处理模块包括PCS_PMAIP核、MACIP核、IP电路模块和UDP电路模块；若所述摄像头与所述Gigevision接口电路连接，所述摄像头采集的原始图像数据经所述Gigevision接口电路转换得到并行的单端信号，所述Gigevision接口电路将所述单端信号传输给所述协议处理模块，在所述协议处理模块中，所述PCS_PAMIP核、所述MACIP核、所述IP电路模块和所述UDP电路模块分别将所述单端信号的PCS和PMA协议层、MAC协议层、IP协议层和UDP协议层剥离，得到剥离协议的单端信号；所述UDP电路模块将剥离协议的单端信号传输给所述GigeVision_MDL电路模块，所述GigeVision_MDL电路模块按照Gigevision协议解析剥离协议的单端信号得到数字信号图像数据。具体说，Gigevision接口电路由PHY模块、FPGA芯片的Tranceiver元件、PCS_PMAIP核、MACIP核、IP电路模块、UDP电路模块以及GigeVision_MDL电路模块组成。PHY模块将gigevision协议物理层的以太网电平转换成FPGA可以接收的lvpecl电平信号，传输给FPGA芯片的Tranceiver元件。Tranceiver元件将接收数据的串行差分信号转换成并行的单端信号，传输给PCS_PAMIP核。PCS_PMAIP核剥离输入数据的PCS和PMA协议层，将其余数据输出给MACIP核处理。MACIP核对输入数据做MAC层校验，校验通过后剥离MAC协议，其余数据输出给IP电路模块处理；如果本帧MAC层校验未通过，则舍弃本帧数据。IP电路模块对接收的数据进行IP协议本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA的无人机图像采集系统，其特征在于，所述系统包括摄像头、FPGA和存储装置；所述FPGA包括接口电路和图像压缩单元；所述摄像头采集的原始图像数据传输给所述接口电路，所述接口电路解析所述原始图像数据得到数字信号图像数据，并将所述数字信号图像数据传输给所述图像压缩单元，所述图像压缩单元将所述数字信号图像数据压缩成标准类型数字图像数据，并将所述标准类型数字图像数据写入到所述存储装置中。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的无人机图像采集系统，其特征在于，所述系统包括摄像头、FPGA和存储装置；所述FPGA包括接口电路和图像压缩单元；所述摄像头采集的原始图像数据传输给所述接口电路，所述接口电路解析所述原始图像数据得到数字信号图像数据，并将所述数字信号图像数据传输给所述图像压缩单元，所述图像压缩单元将所述数字信号图像数据压缩成标准类型数字图像数据，并将所述标准类型数字图像数据写入到所述存储装置中。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接口电路包括Cameralink接口电路和Gigevision接口电路；所述摄像头与所述Cameralink接口电路连接或者与所述Gigevision接口电路连接。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述Cameralink接口电路包括IBUFDS接口、IODELAY元件、ISERDES元件和CameraLink_MDL电路模块；若所述摄像头与所述Cameralink接口电路连接，所述摄像头采集的原始图像数据经所述IBUFDS接口转换得到单端信号，所述IBUFDS接口将所述单端信号传输给所述IODELAY元件，所述IODELAY元件将所述单端信号延时预设时间后传输给所述ISERDES元件，所述ISERDES元件将所述单端信号做串并转换后传输给所述CameraLink_MDL电路模块，所述CameraLink_MDL电路模块按照CameraLink协议解析并行的单端信号得到数字信号图像数据；所述Gigevision接口电路包括Tranceiver元件、协议处理模块和GigeVision_MDL电路模块；所述协议处理模块包括PCS_PMAIP核、MACIP核、IP电路模块和UDP电路模块；若所述摄像头与所述Gigevision接口电路连接，所述摄像头采集的原始图像数据经所述Gigevision接口电路转换得到并行的单端信号，所述Gigevision接口电路将所述单端信号传输给所述协议处理模块，在所述协议处理模块中，所述PCS_PAMIP核、所述MACIP核、所述IP电路模块和所述UDP电路模块分别将所述单端信号的PCS和PMA协议层、MAC协议层、IP协议层和UDP协议层剥离，得到剥离协议的单端信号；所述UDP电路模块将剥离协议的单端信号传输给所述GigeVision_MDL电路模块，所述GigeVision_MDL电路模块按照Gigevision协议解析剥离协议的单端信号得到数字信号图像数据。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像压缩单元包括JPEG2000电路模块。5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述JPEG2000电路模块包括预处理电路模块、DWT电路模块、量化电路模块和EBCOT电路模块；所述预处理电路模块接收所述接口电路输入的所述数字信号图像数据，并将所述数字信号图像数据传输给所述DWT电路模块，所述DWT电路模块将所述数字信号图像数据进行小波变换后得到小波系数，并将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭肖鹏，张志利，马晓明，
申请(专利权)人：天津中德应用技术大学，
类型：新型
国别省市：天津,12