本发明专利技术提供一种水下高速面阵相机，包括摄像机耐压壳体以及放置在内部的高速摄像机、LED灯电路板和电源管理模块，所述摄像机耐压壳体一侧设置有耐压玻璃，所述高速摄像机与摄像头相连接，所述摄像头的四周均匀安装有LED灯，所述LED灯安装在LED灯电路板上，和摄像头共同朝向耐压玻璃；所述高速摄像机的处理芯片采用FPGA芯片，所述FPGA芯片连接有DDR芯片，用于提高图像的处理速度和数据吞吐量；所述FPGA芯片连接有SSD硬盘，用于在相机端存储图像和相机的参数配置。可连续在水下拍摄10个工作日，能够实现深度潜水，可应用范围增大，光线照射均匀，拍摄速度和处理速度快。
【技术实现步骤摘要】
一种水下高速面阵相机
本专利技术涉及一种体育比赛的拍摄相机，尤其是涉及一种水下高速面阵相机。
技术介绍
游泳运动，目前已经成为我国的运动强项，为了满足体育比赛中关键时刻运动员的水下动作及姿态节奏变化规律的正确分析，特别是在游泳比赛中，起跳入水和终点触板判读等关键画面的连续抓拍和分析，需要一种高速面阵相机与配套运动分析系统来处理和分析。而且通过水下面相机可以对运动员的游泳的泳姿进行分析，可以让教练对运动员动作的指导和修正，让运动员发挥出最大的潜能。游泳运动在入水和接触触板时时间很短，而且会有多个人同时进行，所以水下相机一定要保证高分辨率和快速拍摄的需求，这样就可以清晰的拍到每个运动员的动作，从而减少对比赛中对判定和处罚的争议。目前市场上广泛普及的监控或工业相机系统都是以TI公司的Davinci系列或海思半导体数字媒体视频处理器为核心组成，这些相机的帧频在高清分辨率下只能达到30帧至50帧，最高也60帧至70帧，而且目前市面上的普通相机只能潜水到30米，已经不能满足体育比赛现场高速相机的要求，本公司设计了一种拍摄最高能达到120帧的，潜水深度达到100米的水下相机。
技术实现思路
本专利技术提供了一种水下高速面阵相机，解决了潜水深度增加并且拥有良好拍摄速度的相机设计问题，其技术方案如下所述：一种水下高速面阵相机，包括摄像机耐压壳体以及放置在内部的高速摄像机、LED灯电路板和电源管理模块，所述摄像机耐压壳体一侧设置有耐压玻璃，所述高速摄像机与摄像头相连接，所述摄像头的四周均匀安装有LED灯，所述LED灯安装在LED灯电路板上，和摄像头共同朝向耐压玻璃；所述高速摄像机的处理芯片采用FPGA芯片，所述FPGA芯片连接有DDR芯片，用于提高图像的处理速度和数据吞吐量；所述FPGA芯片连接有SSD硬盘，用于在相机端存储图像和相机的参数配置。所述FPGA芯片包括CMOS图像传感器视频接口、图像处理模块、GigE传输模块、SSD控制模块、DDR控制模块、镜头控制模块、CMOS图像传感器配置接口，所述CMOS图像传感器配置接口结合镜头控制模块共同用于摄像头的参数控制，所述高速CMOS图像传感器安装在摄像头内，所述CMOS图像传感器配置接口与高速CMOS图像传感器相连接，高速CMOS图像传感器与CMOS图像传感器视频接口相连接，所述CMOS图像传感器视频接口将从高速CMOS图像传感器获取的图像传送到图像处理模块，所述图像处理模块与GigE传输模块、SSD控制模块、DDR控制模块分别相连接，所述SSD控制模块与SSD硬盘相连接，所述DDR控制模块与两组DDR2处理芯片相连接，所述GigE传输模块与PHY芯片相连接。所述PHY芯片与Rj45数据线相连接，所述Rj45数据线和电源线从摄像机耐压壳体延伸到水上，并经过密封处理。所述高速CMOS图像传感器采用图像传感器芯片MN34220PL。摄像头四周均匀设置有4颗5W的LED灯，所述LED灯和摄像头的透镜都增加了透光处理。相机和LED射灯的供电采用一体化供电，电源管理模块采用自用适配器方式供电，适配器的功率设计为15V、1.5A。耐压玻璃与摄像机耐压壳体安装处进行防水处理，采用氧化树脂做为密封的材料。摄像机耐压壳体和高速摄像机充入了15MPa的氮气，用于解决潜水达到100米的压强问题。摄像机耐压壳体表面镀锰，增加了防腐处理。所述水下高速面阵相机可连续在水下拍摄10个工作日，能够实现深度潜水，可应用范围增大，光线照射均匀，拍摄速度和处理速度快，使用效果好。附图说明图1是所述水下高速面阵相机的结构示意图；图2是所述相机正面结构图；图3是所述FPGA高速芯片的结构示意图。具体实施方式图1为所述水下高速面阵相机的结构图，所述水下高速面阵相机包括摄像机耐压壳体1以及放置在内部的高速摄像机6、LED灯电路板7和电源管理模块，所述摄像机耐压壳体1一侧设置有耐压玻璃3，所述高速摄像机6与摄像头5相连接，所述摄像头5的四周均匀安装有LED灯4，所述LED灯4安装在LED灯电路板7上，和摄像头5共同朝向耐压玻璃3；为了解决水深压强大的问题，摄像机耐压壳体1和高速摄像机6充入了15MPa的氮气，来解决潜水达到100米的压强问题。耐压玻璃3通过密封接头2进行密封固定，密封接头2采用直径0.7MM的内六角螺丝来固定，增加水下高速面阵相机的水下抗压的承受力度。防水处理采用的氧化树脂做为密封的材料，普通的水下相机因为只能处理水下深度15-25米的拍摄范围，但此款相机在设计时增加了深度潜水的功能，此款相机的最大潜水深度增加到了100米，大大提高了此相机的可应用范围。摄像机耐压壳体1采用特钢为原料，考虑到长时间浸泡水下的问题，在壳体表面镀锰增加了防腐处理。经测试，此款相机可连续在水下拍摄10个工作日。这点比普通相机大大增加了水下拍摄的工作时间，普通的水下相机的拍摄工作日最多也就5个工作日。此款相机必普通相机增加了一倍。普通的水下相机，因为水下的透光度低，能见度也低，都在相机中安装了LED光源来增加相机的可视距离。但水下相机的供电又有其特殊性，不能像普通设备那样直流供电，要考虑到相机的使用范围，采用自用适配器方式供电，适配器的功率设计为15V，1.5A。如图2所示，在水下高速面阵相机的摄像头部位均匀增加4颗5W的LED射灯来增加相机的可视范围，LED射灯增加了透光处理，摄像头5的透镜增加了透光处理。普通的水相摄像机都是采用的Davinci系列或海思半导体数字媒体视频处理器为核心组成，这些核心芯片的采用直接导致拍摄不能超过50帧，超过50帧相机就会死机，卡死，数据发送不出来等问题。本专利技术为了要保证相机画面的高分辨率，选用了一组能支持高速处理的芯片——FPGA高速芯片，此芯片支持图像编码高速压缩，而且在压缩时要保证速度快，吞吐能力强，另外在相机的主板上增加了一组DDR芯片用来保证处理速度和吞吐量；考虑到传输的延时性，增加固态硬盘来在相机端存储部分图像和相机的一些参数配置，摄像头5的镜头部分的选型决定采用松下新一代CMOS图像传感器芯片MN34220PL来进行影像采集处理，数据传输用GigE物理网卡芯片，电源采用自用适配器方式供电。这样，所述高速摄像机的处理芯片采用FPGA芯片，所述FPGA芯片连接有DDR芯片，用于提高图像的处理速度和数据吞吐量；所述FPGA芯片连接有SSD硬盘，用于在相机端存储图像和相机的参数配置。如图3所示，所述FPGA芯片包括CMOS图像传感器视频接口、图像处理模块、GigE传输模块、SSD控制模块、DDR控制模块、镜头控制模块、CMOS图像传感器配置接口，所述CMOS图像传感器配置接口结合镜头控制模块共同用于摄像头的参数控制，所述高速CMOS图像传感器安装在摄像头内，所述CMOS图像传感器配置接口与高速CMOS图像传感器相连接，高速CMOS图像传感器与CMOS图像传感器视频接口相连接，所述CMOS图像传感器视频接口将从高速CMOS图像传感器获取的图像传送到图像处理模块，所述图像处理模块与GigE传输模块、SSD控制模块、DDR控制模块分别相连接，所述SSD控制模块与SSD硬盘相连接，所述DDR控制模块与两组DDR2处理芯片相连接，所述GigE传输模块与PHY芯片相连接。所述PHY芯片与Rj45数本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水下高速面阵相机，其特征在于：包括摄像机耐压壳体以及放置在内部的高速摄像机、LED灯电路板和电源管理模块，所述摄像机耐压壳体一侧设置有耐压玻璃，所述高速摄像机与摄像头相连接，所述摄像头的四周均匀安装有LED灯，所述LED灯安装在LED灯电路板上，和摄像头共同朝向耐压玻璃；所述高速摄像机的处理芯片采用FPGA芯片，所述FPGA芯片连接有DDR芯片，用于提高图像的处理速度和数据吞吐量；所述FPGA芯片连接有SSD硬盘，用于在相机端存储图像和相机的参数配置。
【技术特征摘要】
1.一种水下高速面阵相机，其特征在于：包括摄像机耐压壳体以及放置在内部的高速摄像机、LED灯电路板和电源管理模块，所述摄像机耐压壳体一侧设置有耐压玻璃，所述高速摄像机与摄像头相连接，所述摄像头的四周均匀安装有LED灯，所述LED灯安装在LED灯电路板上，和摄像头共同朝向耐压玻璃；所述高速摄像机的处理芯片采用FPGA芯片，所述FPGA芯片连接有DDR芯片，用于提高图像的处理速度和数据吞吐量；所述FPGA芯片连接有SSD硬盘，用于在相机端存储图像和相机的参数配置。2.根据权利要求1所述的水下高速面阵相机，其特征在于：所述FPGA芯片包括CMOS图像传感器视频接口、图像处理模块、GigE传输模块、SSD控制模块、DDR控制模块、镜头控制模块、CMOS图像传感器配置接口，所述CMOS图像传感器配置接口结合镜头控制模块共同用于摄像头的参数控制，所述高速CMOS图像传感器安装在摄像头内，所述CMOS图像传感器配置接口与高速CMOS图像传感器相连接，高速CMOS图像传感器与CMOS图像传感器视频接口相连接，所述CMOS图像传感器视频接口将从高速CMOS图像传感器获取的图像传送到图像处理模块，所述图像处理模块与GigE传输模块、SSD控制模块、DDR控制模块分别相连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：程燕，郑应韵，严炎，黄希发，
申请(专利权)人：国家体育总局体育科学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11
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