一種基于cmos相機(jī)的圖形采集系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于CMOS相機(jī)的圖形采集系統(tǒng)，包括CMOS相機(jī)、CMAERA-LINK接口、FPGA模塊、USB接口控制模塊、計(jì)算機(jī)，F(xiàn)PGA模塊設(shè)有相機(jī)控制模塊、數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)控制模塊和USB接口控制模塊，其中，CMOS相機(jī)通過(guò)CMAERA-LINK接口與FPGA模塊相連，所述FPGA模塊中的相機(jī)控制模塊分別與CAMERA-LINK接口、USB接口控制模塊相連，所述FPGA模塊中的數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)控制模塊分別與CAMERA-LINK接口、USB接口控制模塊相連，計(jì)算機(jī)通過(guò)USB接口控制模塊與FPGA模塊相連；本發(fā)明將圖像采集功能由以往的計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換到FPGA中，計(jì)算機(jī)起到控制和顯示的功能，方便用戶和系統(tǒng)的輸入；同時(shí)將所有的功能模塊通過(guò)集中設(shè)置與FPGA中，有效的降低了圖像采集系統(tǒng)的重量和體積，更加方便圖像采集系統(tǒng)的使用和推廣。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于CMOS相機(jī)的圖形采集系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于圖形處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于CMOS相機(jī)的圖形采集系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著CMOS圖像傳感器技術(shù)咋近幾年的飛速發(fā)展，采用CMOS圖像傳感器的視頻設(shè)備已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療、安保、監(jiān)控、航空、航天、軍工等眾多領(lǐng)域。CMOS圖像傳感器在集成度、工藝復(fù)雜度、功耗、成本和開(kāi)發(fā)周期等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，西方發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)對(duì)基于CMOS的成像視頻系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)具有了一定的經(jīng)驗(yàn)和成功先例。
[0003]在中國(guó)，對(duì)高幀頻的CMOS成像系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)還相對(duì)薄弱。在未來(lái)的工業(yè)、軍事、航空航天領(lǐng)域中，對(duì)高性能低成本的視頻系統(tǒng)存在這巨大的需求。因此，通過(guò)對(duì)基于幀頻CMOS圖像采集系統(tǒng)進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)，對(duì)于滿足我國(guó)將來(lái)在相關(guān)領(lǐng)域的需求有著積極的推動(dòng)意義。
[0004]圖像采集是數(shù)字圖像處理、圖像識(shí)別和機(jī)器視覺(jué)的基礎(chǔ)，其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。主要采用CCD或CMOS等光電轉(zhuǎn)換器件把光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，然后利用相應(yīng)的接口將數(shù)據(jù)輸入到處理器中進(jìn)行圖像的數(shù)字分析和處理。MV-D1024E是基于CMOS的高幀頻系列相機(jī)，具有 CAMERA-LINK 接口。
[0005]CAMERA-LINK是一種丁業(yè)應(yīng)用的高速數(shù)據(jù)連接協(xié)議，可為C⑶或CMOS等數(shù)字式相機(jī)與圖像采集系統(tǒng)間提供簡(jiǎn)單、靈活的通信接口。
[0006]專(zhuān)利號(hào)為CN103297665A，專(zhuān)利名稱(chēng)為一種圖像采集系統(tǒng)，雖然實(shí)現(xiàn)了功耗低、體積小等的功能，但是還是采用以往的采集卡，使用電腦進(jìn)行處理，不能解決方便攜帶的問(wèn)題。
[0007]專(zhuān)利號(hào)為CN103546672A，專(zhuān)利名稱(chēng)為一種圖像采集系統(tǒng)，該專(zhuān)利還是采用固定位置的形式對(duì)圖像進(jìn)行采集，并不能對(duì)采集系統(tǒng)的位置進(jìn)行方便的移動(dòng)。
[0008]通常情況下，圖像采集系統(tǒng)以CXD或CMOS等數(shù)字式相機(jī)為基礎(chǔ)，還需要采集卡來(lái)完成數(shù)據(jù)采集，常見(jiàn)的采集卡有基于DSP實(shí)現(xiàn)的和基于FPGA實(shí)現(xiàn)的，MV-D1024E系列相機(jī)也有廠家提供的采集卡，它接收到CAMERA-LINK的數(shù)據(jù)，經(jīng)采集卡簡(jiǎn)單處理。數(shù)據(jù)通過(guò)PCI總線傳輸?shù)絇C機(jī)。但此類(lèi)基于PCI總線的數(shù)據(jù)采集方法有一定缺陷，數(shù)據(jù)只能通過(guò)PCI接口連接到PC機(jī)，圖像處理的功能只能由PC機(jī)完成，就使系統(tǒng)不能脫離PC機(jī)運(yùn)行，在很多圖像處理的應(yīng)用場(chǎng)合，需要脫離PC機(jī)，并要求系統(tǒng)的體積小、重量輕、功耗低和便攜性好，這些都是目前急需要解決的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于CMOS相機(jī)的圖形采集系統(tǒng)，基于FPGA的功能，將圖像采集功能由以往的計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換到FPGA中，計(jì)算機(jī)起到控制和顯示的功能，方便用戶和系統(tǒng)的輸入；同時(shí)將所有的功能模塊通過(guò)集中設(shè)置與FPGA中，有效的降低了圖像采集系統(tǒng)的重量和體積，更加方便圖像采集系統(tǒng)的使用和推廣；采用CAMERA-LINK接口，為圖像采集系統(tǒng)提供簡(jiǎn)單、靈活的通信接口。
[0010]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案:
一種基于0103相機(jī)的圖形采集系統(tǒng)，包括0103相機(jī)、0^2狀爾接口、？？以模塊、…8接口控制模塊、計(jì)算機(jī)，？？以模塊設(shè)有相機(jī)控制模塊、數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)控制模塊和…8接口控制模塊，其中，0108相機(jī)通過(guò)0^2狀-11爾接口與？？以模塊相連，所述？？以模塊中的相機(jī)控制模塊分別與…腿狀爾接口、…8接口控制模塊相連，所述？？以模塊中的數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)控制模塊分別與爾接口』58接口控制模塊相連，計(jì)算機(jī)通過(guò)[38接口控制模塊與沖以模塊相連。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述圖形采集系統(tǒng)的采集過(guò)程如下:計(jì)算機(jī)設(shè)定(:103相機(jī)的曝光時(shí)間、幀頻、顯示窗口大小參數(shù)；然后通過(guò)舊8通信控制接口將上述的參數(shù)命令發(fā)送到模塊，模塊中的相機(jī)控制模塊根據(jù)所得的參數(shù)命令轉(zhuǎn)換為相機(jī)的控制命令，通過(guò)0^2狀爾接口發(fā)送給0103相機(jī)，0018相機(jī)根據(jù)得到的控制命令，再通過(guò)0^2狀-11服接口將圖像數(shù)據(jù)、幀頻信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、行頻信號(hào)、數(shù)據(jù)有效信號(hào)發(fā)送到？?以模塊，？？以模塊中的數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)控制模塊將上述數(shù)據(jù)進(jìn)行乒乓操作，然后將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述？？以模塊采用的？？以的型號(hào)為2？ 1 ?:60240?:8。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述…8接口控制模塊采用的型號(hào)為(^7(:680130
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)控制模塊包括？1？0緩沖模塊和數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊。
[0015]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
第一:本發(fā)明基于？？以的功能，將圖像采集功能由以往的計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換到？？以中，計(jì)算機(jī)起到控制和顯示的功能，方便用戶和系統(tǒng)的輸入；
第二:本發(fā)明將所有的功能模塊通過(guò)集中設(shè)置與？?以中，有效的降低了圖像采集系統(tǒng)的重量和體積，更加方便圖像采集系統(tǒng)的使用和推廣；
第三:本發(fā)明采用…腿狀爾接口，為圖像采集系統(tǒng)提供簡(jiǎn)單、靈活的通信接口。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)模塊示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0018]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和丨或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)我們稱(chēng)元件被“連接”或“耦接”到另一元件時(shí)，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無(wú)線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)的任一單元和全部組合。
[0019]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過(guò)于正式的含義來(lái)解釋。
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
本發(fā)明公開(kāi)一種基于CMOS相機(jī)的圖形采集系統(tǒng)，如圖1所示，包括CMOS相機(jī)、CMAERA-LINK接口、FPGA模塊、USB接口控制模塊、相機(jī)控制模塊、數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)控制模塊、計(jì)算機(jī)，F(xiàn)PGA模塊設(shè)有相機(jī)控制模塊、數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)控制模塊和USB接口控制模塊，其中，CMOS相機(jī)通過(guò)CMAERA-LINK接口與FPGA模塊相連，所述FPGA模塊中的相機(jī)控制模塊分別與CAMERA-LINK接口、USB接口控制模塊相連，所述FPGA模塊中的數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)控制模塊分別與CAMERA-LINK接口、USB接口控制模塊相連，計(jì)算機(jī)通過(guò)USB接口控制模塊與FPGA模塊相連。
[0021]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述圖形采集系統(tǒng)的采集過(guò)程如下:計(jì)算機(jī)設(shè)定CMOS相機(jī)的曝光時(shí)間、幀頻、顯示窗口大小參數(shù)；然后通過(guò)USB通信控制接口將上述的參數(shù)命令發(fā)送到FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊中的相機(jī)控制模塊根據(jù)所得的參數(shù)命令轉(zhuǎn)換為相機(jī)的控制命令，通過(guò)CMAERA-LINK接口發(fā)送給CMOS相機(jī)，COMS相機(jī)根據(jù)得到的控制命令，再通過(guò)CMAERA-LINK接口將圖像數(shù)據(jù)、幀頻信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、行頻信號(hào)、數(shù)據(jù)有效信號(hào)發(fā)送到FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊中的數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)控制模塊將上述數(shù)據(jù)進(jìn)行乒乓操作，然后將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。
[0022]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述FPGA模塊采用的FPGA的型號(hào)為EP1C6Q240C8。
[0023]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述USB接口控制模塊采用的型號(hào)為CY7C68013。
[0024]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)控制模塊包括FIFO緩沖模塊和數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊。
[0025]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。
[0026]以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，以及在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于CMOS相機(jī)的圖形采集系統(tǒng)，其特征在于:包括CMOS相機(jī)、CMAERA-LINK接口、FPGA模塊、USB接口控制模塊、計(jì)算機(jī)，F(xiàn)PGA模塊設(shè)有相機(jī)控制模塊、數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)控制模塊和USB接口控制模塊，其中，CMOS相機(jī)通過(guò)CMAERA-LINK接口與FPGA模塊相連，所述FPGA模塊中的相機(jī)控制模塊分別與CAMERA-LINK接口、USB接口控制模塊相連，所述FPGA模塊中的數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)控制模塊分別與CAMERA-LINK接口、USB接口控制模塊相連，計(jì)算機(jī)通過(guò)USB接口控制模塊與FPGA模塊相連。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于CMOS相機(jī)的圖形采集系統(tǒng)，其特征在于:所述圖形采集系統(tǒng)的采集過(guò)程如下:計(jì)算機(jī)設(shè)定CMOS相機(jī)的曝光時(shí)間、幀頻、顯示窗口大小參數(shù)；然后通過(guò)USB通信控制接口將上述的參數(shù)命令發(fā)送到FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊中的相機(jī)控制模塊根據(jù)所得的參數(shù)命令轉(zhuǎn)換為相機(jī)的控制命令，通過(guò)CMAERA-LINK接口發(fā)送給CMOS相機(jī)，COMS相機(jī)根據(jù)得到的控制命令，再通過(guò)CMAERA-LINK接口將圖像數(shù)據(jù)、幀頻信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、行頻信號(hào)、數(shù)據(jù)有效信號(hào)發(fā)送到FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊中的數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)控制模塊將上述數(shù)據(jù)進(jìn)行乒乓操作，然后將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于CMOS相機(jī)的圖形采集系統(tǒng)，其特征在于:所述FPGA模塊采用的FPGA的型號(hào)為EP1C6Q240C8。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于CMOS相機(jī)的圖形采集系統(tǒng)，其特征在于:所述USB接口控制模塊采用的型號(hào)為CY7C68013。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于CMOS相機(jī)的圖形采集系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)控制模塊包括FIFO緩沖模塊和數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊。
【文檔編號(hào)】H04N5/374GK104378560SQ201410545248
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】王蕻, 張金民 申請(qǐng)人:蘇州佑瑞檢測(cè)技術(shù)有限公司