新型嵌入式圖像採集處理裝置的製作方法

2023-11-11 00:06:22 2

專利名稱：新型嵌入式圖像採集處理裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型專利是關於嵌入式圖像採集處理的裝置，特別適用於機器人控制、環 境檢測等對圖像採集處理裝置要求體積小、功能強、具有網絡、RS232串口、GPRS多種通訊 接口的應用場合。
背景技術：
隨著科學技術的發展，人們對圖像採集處理裝置的需要越來越多。對於嵌入式圖 像實時採集，國內外的相關開發很多集中於利用ARM(或DSP)+FPGA(或CPLD)雙處理器 +CMOS傳感器，或採用ARM+USB攝像頭，或採用單片FPGA+CM0S傳感器來實現圖像採集與處 理。雙處理器結構，系統較複雜，需要協調好兩處理器工作；採用USB攝像頭的話，系統集成 度不高，不易將圖像採集裝置做的很小，同時受限於USB傳輸速度，採集速度不易很高；而 採用FPGA的系統無法利用通用處理器豐富的外圍接口。為此，本實用新型設計一種結構緊 湊、小巧輕便，同時又具有很高採集處理能力，可採用通用ARM處理器+CMOS傳感器的圖像 採集裝置，可以用在各種圖像採集處理場合。通用分組無線業務(GPRS，General Packet Radio service)是在GSM網絡的基礎 上疊加一個新的網絡而形成的邏輯實體，是在現有GSM系統基礎上發展出來的一種新的分 組數據承載業務。它的最大傳輸速度能夠達到171. 21ApS，能夠永遠在線，並且通過流量計 費，為遠程無線圖像傳輸提供了有力的技術支持。乙太網是當今現有區域網採用的最通用的通信協議標準，組建於七十年代早期。 Ethernet (乙太網)是一種常用的區域網(LAN)標準，可以用來實現圖像的高速遠程傳輸。RS-232是個人計算機上的通訊接口之一，由電子工業協會(Electronic Industries Association,EIA)所制定的異步傳輸標準接口，其接口簡單，使用於近距離低 速圖像的傳輸。

實用新型內容為了使圖像採集裝置結構緊湊、體積小巧、並具有一定的圖像處理能力和多種通 訊接口，本實用新型設計採用ARM處理器+CMOS傳感器的方案。ARM採用^itel Xscale系 列PXA270處理器，CMOS採用Omnivison公司的0V9650傳感器，二者之間通過高性能圖像 採集接口 Quick Capture接口連接，並通過嵌入到採集裝置中圖像處理單元對圖像進行相 應的處理，通過串口、乙太網、GPRS通訊接口進行圖像傳輸，便於採用監控終端進行監控。本實用新型的嵌入式圖像採集處理裝置，包括有圖像採集單元(1)、處理器單元 (2),圖像處理單元(3)、圖像傳輸單元，其中處理器單元( 用來存儲圖像採集單元 (1)採集到的圖像，圖像處理單元C3)對採集到的圖像進行處理，處理後的圖像通過圖像傳 輸單元(4)傳輸到監控中心。其中，圖像採集單元(1)由CMOS圖像傳感器(11)、鏡頭(12)和二自由度雲臺(13) 組成，CMOS圖像傳感器(11)連接鏡頭(12)和二自由度雲臺(13)
3[0009]其中，處理器單元O)由PXA270處理器Ql) ,Nor Flash存儲器(22)、同步動態隨 機存取存儲器03)以及電源供電電路04)組成，PXA270處理器連接Nor Flash存 儲器(22)、同步動態隨機存取存儲器和電源供電電路04)。其中，圖像傳輸單元(4)由串口接口電路01)、乙太網接口控制器DM9000(42)、以 太網接口電路和GPRS模塊04)組成，串口接口電路Gl)連接圖像處理單元(3)與監 控中心，乙太網接口控制器DM900(K42)與乙太網接口電路03)相連，乙太網接口電路03) 連接圖像處理單元(3)，乙太網接口控制器DM900(K4》連接監控中心，GPRS模塊04)連接 圖像處理單元C3)和監控中心。本實用新型的嵌入式圖像採集處理裝置優點為1嵌入式圖像採集處理裝置僅採用了 COMS傳感器和ARM處理器硬體，設備使用簡 單，結構小巧緊湊，控制可靠性高。2在數據傳輸上充分利用ARM處理器的片上高速圖像採集接口功能(Quick Capture接口)，提高了系統的圖像採集速度與效率。3可以採用接口簡單的串口傳輸圖像，使得監控終端接口簡單化，也可採用以太 網、GPRS方式傳輸圖像，使得監控中心可以遠程化監控。4軟體上採用Linux系統作為作業系統，增強了系統軟體的可靠性、擴展性與開放 性。5可以採用多種圖像處理方式對圖像進行處理，滿足多種應用場合的需要。
圖1是本實用新型的嵌入式圖像採集處理裝置的系統組成圖。圖2是本實用新型的嵌入式圖像採集處理裝置的系統詳細結構圖。
具體實施方式
下面將結合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明。參見圖1所示，本實用新型一種嵌入式圖像採集處理裝置，該圖像採集處理裝置 包括有圖像採集單元(1)，處理器單元( ，圖像處理單元C3)，圖像傳輸單元(4)。在本實用新型中，圖像採集單元(1)由CMOS圖像傳感器(11)、鏡頭(12)和二自由 度雲臺(13)組成，圖像傳感器採用低功耗CMOS傳感器0V9650，處理器單元O)由PXA270 處理器01)、Nor Flash存儲器0 、同步動態隨機存取存儲器以及電源供電電路 (24)組成，圖像傳輸單元⑷可以根據需要實現通過RS232串口、乙太網傳輸方式、GPRS網 絡傳輸方式幾種不同通訊方式實現圖像的傳輸，具體由串口接口電路G1)、乙太網控制器 DM9000(42)、乙太網接口電路(43)、GPRS模塊04)以及相應通訊軟體05)組成。結合系統詳細結構圖2，本新型一種嵌入式圖像採集處理裝置中各個單元實現的 功能作如下所述(一 )圖像採集單元(1)圖像傳感單元(1)用於採集圖像信息，為攝像器件視野範圍內的圖像信息。環境 中圖像經過鏡頭(1 聚焦到CMOS圖像傳感器(11)感光部分上，CMOS圖像傳感器將光信 號轉化YUV422 (Y表示明高度，UV表示色差，U和V是構成彩色的兩個分量，422表示YUV圖像數據的打包格式，即將碼流Y0, U0, Yl, VI, Y2，U2，Y3，V3影射為四個像素[Y0，U0, VI]， [Y1，U0，V1]，[Y2，U2，V3]，[Y3，U2，V3])格式的圖像信息，並可通過調整二自由度雲臺(13) 來調整監控範圍。( 二)處理器單元O)處理器單元(2)把採集的圖像存儲到系統內存中，便於系統做進一步的處理。 Intel PXA270系列ARM處理器為系統處理器，實現圖像採集與處理功能，Nor Flash存 儲器0 用來作為系統的程序存儲器，以便將程序固化在硬體平臺上，SDRAM(同步動態隨 機存取存儲器M23)作為系統內存，保證系統運行時所需的內存空間，電源供電電路04) 為整個系統提供電源。(三)圖像處理單元(3)圖像處理單元C3)依據不同場景和處理速度要求對接收到的YUV422格式圖像，進 行圖像格式的轉換，圖像的邊緣檢測等處理。(四)圖像傳輸單元圖像傳輸單元⑷可以根據需要實現通過RS232串口、乙太網傳輸方式、GPRS網 絡傳輸方式幾種不同通訊方式實現圖像的傳輸，具體由串口接口電路Gl)、乙太網控制器 DM9000(42)、乙太網接口電路03)、GPRS模塊04)以及相應通訊軟體05)組成。串口接 口電路通過MAX3232晶片實現串行接口 TTL電平到RS232電平轉換，乙太網控制器DM9000 通過並行32位總線與ARM處理器通信，將圖像傳感器通過乙太網傳輸出去。乙太網接口電 路由H1102網絡變壓器實現。GPRS模塊採用SimCom公司的Sim330C系列GPRS模塊實現， 可以將圖像通過GPRS方式無線遠程傳輸到控制中心。相應通訊軟體負責與主機通信，接收 監控控制中心的控制命令，以及圖像的發送。本實用新型是一種新型嵌入式圖像採集處理裝置，該系統採用了較為簡單的設備 CMOS傳感器與ARM處理器，特別適用於機器人控制、環境檢測等對圖像採集處理裝置要求 體積小、功能強、具有網絡、RS232串口、GPRS多種通訊接口的應用場合。
權利要求1.一種新型嵌入式圖像採集處理裝置，其特徵在於該新型圖像採集處理裝置包括有 圖像採集單元(1)、處理器單元O)、圖像處理單元(3)、圖像傳輸單元，其中處理器單 元( 用來存儲圖像採集單元(1)採集到的圖像，圖像處理單元C3)對採集到的圖像進行 處理，處理後的圖像通過圖像傳輸單元(4)傳輸到監控中心。
2.按照權利要求1所述的新型嵌入式圖像採集處理裝置，其特徵在於所述的圖像採 集單元(1)由CMOS圖像傳感器(11)、鏡頭(12)和二自由度雲臺(13)組成，CMOS圖像傳感 器(11)連接鏡頭(12)和二自由度雲臺(13)
3.按照權利要求1所述的新型嵌入式圖像採集處理裝置，其特徵在於所述的處理器 單元O)由PXA270處理器(21)、Nor Flash存儲器(22)、同步動態隨機存取存儲器Q3)以 及電源供電電路04)組成，PXA270處理器連接Nor Flash存儲器(22)、同步動態隨 機存取存儲器和電源供電電路04)。
4.按照權利要求1所述的新型嵌入式圖像採集處理裝置，其特徵在於所述的圖像傳 輸單元⑷由串口接口電路(41)、乙太網接口控制器DM9000 (42)、乙太網接口電路03)和 GPRS模塊04)組成，串口接口電路Gl)連接圖像處理單元(3)與監控中心，乙太網接口 控制器DM900(K42)與乙太網接口電路03)相連，乙太網接口電路03)連接圖像處理單元 (3)，乙太網接口控制器DM900(K42)連接監控中心，GPRS模塊04)連接圖像處理單元(3) 和監控中心。
專利摘要本實用新型公開了一種新型嵌入式圖像採集處理裝置，它採集處理裝置包括有圖像採集單元(1)，處理器單元(2)，圖像處理單元(3)，圖像傳輸單元(4)。圖像採集單元用以獲取圖像，處理器單元用來採集存儲圖像，圖像處理單元(3)用來對採集到圖像進行處理，圖像傳輸單元(4)用來傳輸圖像，監控中心利用採集到圖像進行監控。圖像採集裝置結構緊湊、體積小巧、並具有一定的圖像處理能力和多種通訊接口，可以滿足多種應用場合的需要。
文檔編號H04N9/64GK201904871SQ20102017426
公開日2011年7月20日 申請日期2010年4月23日 優先權日2010年4月23日
發明者醜武勝, 劉佳 申請人:北京航空航天大學