一種低成本圖像采集拼接系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種低成本圖像采集拼接系統(tǒng)，其特征在于：包括目標(biāo)物體和與其相連的圖像傳感器，圖像傳感器輸出端與數(shù)據(jù)分配器相連，數(shù)據(jù)分配器輸出端接多路A/D轉(zhuǎn)換器，多路A/D轉(zhuǎn)換器輸出端與微處理器相連，微處理器通過并串轉(zhuǎn)換模塊與上位機(jī)相連。本實(shí)用新型結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)條件和實(shí)際應(yīng)用，提出一種多幀圖像拼接成一幅圖像的方法，所選器件價格低廉，硬件連接簡單，從而成本非常低。該系統(tǒng)可單獨(dú)作為獨(dú)立的圖像采集系統(tǒng)，又能以非常低的成本附加到其他物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)上，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。
【專利說明】一種低成本圖像采集拼接系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及圖像合成【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種低成本圖像采集拼接系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]在很多場合，由于客觀條件限制，人們不可能進(jìn)入現(xiàn)場進(jìn)行直接觀察，只能用適應(yīng)性更強(qiáng)的電子圖像設(shè)備來代替完成，在此背景下發(fā)展起來的圖像技術(shù)成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)應(yīng)用技術(shù)之一，它以直觀、信息內(nèi)容豐富而被廣泛應(yīng)用于許多場合。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)圖像采集，必須要考慮物聯(lián)網(wǎng)的以下特點(diǎn):(I)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)對價格敏感。物聯(lián)網(wǎng)是信息傳感技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，傳感節(jié)點(diǎn)數(shù)目成百上千，若每個節(jié)點(diǎn)的成本提高一點(diǎn)，整個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的成本就會提高很多。所以傳感節(jié)點(diǎn)圖像采集的成本應(yīng)盡量低。(2)大部分物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對圖像質(zhì)量要求不高。圖像采集主要是幫助用戶不需要到現(xiàn)場就可以觀察現(xiàn)場情況，對于大多數(shù)應(yīng)用只要能分辨出現(xiàn)場場景即可，沒必要采集很高像素的圖像。(3)基于成本考慮，物聯(lián)網(wǎng)大多選用RS232，Zigbee, GPRS等傳輸速率不高的聯(lián)網(wǎng)方式，圖像傳輸時間較長。但許多監(jiān)測節(jié)點(diǎn)安放的位置固定，采集的圖像是準(zhǔn)靜態(tài)圖像，也就是說，大部分情況下，圖像是不變的，所以對幀率要求不高。即使圖像采集的速度慢一些，也不會對現(xiàn)場情況的觀察有太大的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種低成本圖像采集拼接系統(tǒng)，系統(tǒng)針對物聯(lián)網(wǎng)傳感節(jié)點(diǎn)的特性，結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)條件和實(shí)際應(yīng)用，提出一種多幀圖像拼接成一幅圖像的方法，所選器件價格低廉，硬件連接簡單，從而成本非常低。該系統(tǒng)可單獨(dú)作為獨(dú)立的圖像采集系統(tǒng)，又能以非常低的成本附加到其他物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)上，應(yīng)用廣泛。
[0004]本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種低成本圖像采集拼接系統(tǒng)，其特征在于:包括目標(biāo)物體和與其相連的圖像傳感器，所述圖像傳感器輸出端與數(shù)據(jù)分配器相連，所述數(shù)據(jù)分配器輸出端接多路A/D轉(zhuǎn)換器，所述多路A/D轉(zhuǎn)換器輸出端與微處理器相連，所述微處理器通過并串轉(zhuǎn)換模塊與上位機(jī)相連。
[0005]上述的一種低成本圖像采集拼接系統(tǒng)，其特征在于:所述圖像傳感器為TD1-C⑶圖像傳感器。
[0006]上述的一種低成本圖像采集拼接系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)分配器為八位74-LS138數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片。
[0007]上述的一種低成本圖像采集拼接系統(tǒng)，其特征在于:所述多路A/D轉(zhuǎn)換器為八路。
[0008]上述的一種低成本圖像采集拼接系統(tǒng)，其特征在于:所述微處理器為Actel公司的型號為A3P1000的FPGA芯片。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有一下優(yōu)點(diǎn):
[0010]本實(shí)用新型結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)條件和實(shí)際應(yīng)用，提出一種多幀圖像拼接成一幅圖像的方法，所選器件價格低廉，硬件連接簡單，從而成本非常低。該系統(tǒng)可單獨(dú)作為獨(dú)立的圖像采集系統(tǒng)，又能以非常低的成本附加到其他物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)上，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)框圖；
[0012]圖2本實(shí)用新型的TDI2CXD成像器件原理圖；
[0013]圖3本實(shí)用新型的八抽頭圖像合成原理框圖；
[0014]圖4本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)分配器原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】:
[0016]如圖1所示，一種低成本圖像采集拼接系統(tǒng)，其特征在于:包括目標(biāo)物體I和與其相連的圖像傳感器2，所述圖像傳感器2輸出端與數(shù)據(jù)分配器3相連，所述數(shù)據(jù)分配器3輸出端接多路A/D轉(zhuǎn)換器4，所述多路A/D轉(zhuǎn)換器4輸出端與微處理器5相連，所述微處理器5通過并串轉(zhuǎn)換模塊6與上位機(jī)7相連。
[0017]具體地，所述圖像傳感器2為TD1-CXD圖像傳感器。TDI2CXD陣列像元是一個面陣結(jié)構(gòu)，通過目標(biāo)和相機(jī)之間在TDI方向上的相對運(yùn)動及陣列像元內(nèi)電荷包的行轉(zhuǎn)移速度和像面上像的移動速度相對靜止來實(shí)現(xiàn)對同一目標(biāo)進(jìn)行多次掃描。當(dāng)每一次電荷包轉(zhuǎn)移時刻到來時，在轉(zhuǎn)移時鐘作用下，垂直于推掃方向上每一行像兀的電荷包轉(zhuǎn)移到其下一行的同一列像元上去，最后一行像元的電荷包轉(zhuǎn)移到水平移位寄存器內(nèi)依次經(jīng)過讀出電路輸出。多抽頭TDI2CCD器件是將水平移位寄存器平均分成幾段，每一段移位寄存器對應(yīng)一個輸出放大器。存儲在各個移位寄存器內(nèi)的電荷分別通過對應(yīng)的輸出放大器輸出。圖2是4096X96元八抽頭可見光TDI2CXD成像器件原理圖。
[0018]針對本設(shè)計(jì)采用的4 096X96元TDI2CXD八抽頭成像器件，若將采集到的數(shù)據(jù)信號不經(jīng)過合成就直接輸出，則需要8個圖像采集卡，也就相應(yīng)地增加了成本。若將8個抽頭輸出的數(shù)據(jù)信號合成為一路數(shù)據(jù)信號進(jìn)行傳輸，在降低成本的同時也使系統(tǒng)簡單化，本設(shè)計(jì)就采用此方法。具體實(shí)現(xiàn)過程為:將圖像傳感器輸出的4 096X16 bit的數(shù)據(jù)信號通過數(shù)據(jù)分配器74-LS138分成8路，通過8個A/ D轉(zhuǎn)換器對數(shù)據(jù)信號進(jìn)行采樣，然后將采樣的數(shù)據(jù)信號并行傳輸保存到FPGA片內(nèi)配置的8個512 X 16 bit的RAM中存儲起來。把FPGA作為信號發(fā)生模塊，生成與數(shù)據(jù)信號相匹配的控制信號，在FPGA產(chǎn)生的時序控制下將采集到的4 096X16 bit數(shù)據(jù)信號依次串行輸出。
[0019]這里采用的FPGA是Actel公司的ProASIC3系列的A3P1000芯片。該芯片具有低功耗、高性能、存儲容量大等優(yōu)點(diǎn)，具有可重復(fù)編程的Flash存儲器和RAM模塊，有32個容量為4 608 bit的存儲模塊。本設(shè)計(jì)把FPGA的片內(nèi)存儲器配置成RAM，校正系數(shù)存儲在RAM中，避免了使用片外存儲器，充分發(fā)揮了 FPGA的資源優(yōu)勢，提高了運(yùn)算速度，降低了成本，也使得系統(tǒng)小型化。同時，該芯片的鎖相環(huán)能夠鎖定的頻率范圍很大，最低頻率為1.5 MHz，最高頻率為350 MHz0本設(shè)計(jì)也利用了它的這一優(yōu)點(diǎn)，單抽頭的輸出頻率較低，利用鎖相環(huán)鎖定了一個較高的頻率，使數(shù)據(jù)信號在并串轉(zhuǎn)換和信號輸出的過程中頻率高達(dá)25 MHz，在很大程度上減少了所需的時間。其原理框圖如圖3所示。
[0020]本實(shí)用新型不局限于上述具體的實(shí)施方式，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員從上述構(gòu)思出發(fā)，不經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動，所作出的種種變換，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種低成本圖像采集拼接系統(tǒng)，其特征在于:包括目標(biāo)物體(I)和與其相連的圖像傳感器(2)，所述圖像傳感器(2)輸出端與數(shù)據(jù)分配器(3)相連，所述數(shù)據(jù)分配器(3)輸出端接多路A/D轉(zhuǎn)換器(4)，所述多路A/D轉(zhuǎn)換器(4)輸出端與微處理器(5)相連，所述微處理器(5)通過并串轉(zhuǎn)換模塊(6)與上位機(jī)(7)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本圖像采集拼接系統(tǒng)，其特征在于:所述圖像傳感器(2)為TD1-CXD圖像傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本圖像采集拼接系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)分配器(3)為八位74-LS138數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本圖像采集拼接系統(tǒng)，其特征在于:所述多路A/D轉(zhuǎn)換器(4)為八路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本圖像采集拼接系統(tǒng)，其特征在于:所述微處理器(5)為Actel公司的型號為A3P1000的FPGA芯片。
【文檔編號】G06T5/50GK204028992SQ201420398297
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】張明亮, 王嗆 申請人:寧夏通澤科技有限公司, 張明亮, 王嗆