本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)采集，具體為一種基于x-collecto攝像頭的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、攝像頭數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一種用于捕捉、處理和傳輸圖像數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。它由硬件和軟件兩部分組成，硬件主要包括攝像頭、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備等，而軟件則負(fù)責(zé)控制硬件操作、處理圖像數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。首先，攝像頭是系統(tǒng)的核心部件，它負(fù)責(zé)捕捉實(shí)時(shí)圖像。根據(jù)應(yīng)用需求，可以選擇不同類型的攝像頭，如普通網(wǎng)絡(luò)攝像頭、高清攝像頭或紅外攝像頭等。攝像頭捕捉到的圖像數(shù)據(jù)通常以數(shù)字形式表示，包括分辨率、亮度、對(duì)比度等參數(shù)。接下來(lái)，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備負(fù)責(zé)將攝像頭捕捉到的圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)教幚硐到y(tǒng)中。傳輸方式可以是有線傳輸，如usb、以太網(wǎng)等，也可以是無(wú)線傳輸，如wi-fi、藍(lán)牙等。在選擇傳輸方式時(shí)，需要考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群头€(wěn)定性，以確保圖像數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和完整性。攝像頭數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一種多功能、高效的圖像數(shù)據(jù)捕捉和處理系統(tǒng)，它在各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，如視頻監(jiān)控、交通監(jiān)控、工業(yè)自動(dòng)化等。隨著圖像處理技術(shù)和人工智能的發(fā)展，攝像頭數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能和性能將不斷提升，為人們的生活和工作帶來(lái)更多便利。

2、但是常見(jiàn)的攝像頭采集系統(tǒng)在使用過(guò)程中，并未對(duì)采集得到的圖像進(jìn)行處理，從而使得后續(xù)的使用過(guò)程中，得到的圖像質(zhì)量不夠高，影響了整體系統(tǒng)采集的圖像質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于：為了解決上述提出的問(wèn)題，提供一種基于x-collecto攝像頭的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種基于x-collecto攝像頭的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括電源供電模塊、設(shè)備控制系統(tǒng)層模塊、數(shù)據(jù)采集端模塊、通信傳輸模塊、圖像處理模塊、處理器模塊、supos應(yīng)用模塊、低功耗管理模塊、圖像矯正模塊、噪聲消除模塊和對(duì)比度增強(qiáng)模塊，所述電源供電模塊的輸出端連接有所述設(shè)備控制系統(tǒng)層模塊的輸入端，所述設(shè)備控制系統(tǒng)層模塊的輸出端連接有所述數(shù)據(jù)采集端模塊的輸入端，所述數(shù)據(jù)采集端模塊的輸出端連接有所述通信傳輸模塊的輸入端，所述通信傳輸模塊的輸出端連接有所述圖像處理模塊的輸入端，所述圖像處理模塊的輸出端連接有所述處理器模塊的輸入端，所述處理器模塊的輸出端連接有所述supos應(yīng)用模塊的輸入端。

3、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述圖像處理模塊的內(nèi)部設(shè)置有圖像矯正模塊、噪聲消除模塊和對(duì)比度增強(qiáng)模塊，所述圖像矯正模塊、噪聲消除模塊和對(duì)比度增強(qiáng)模塊的整體輸出端連接有所述圖像處理模塊的輸入端；

4、所述設(shè)備控制系統(tǒng)層模塊的外部電源連接端設(shè)置有低功耗管理模塊。

5、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述設(shè)備控制系統(tǒng)層模塊包括plc、智能儀表，品牌覆蓋西門子、三菱，接口包含rs485、以太網(wǎng)、i/o，協(xié)議包含各品牌plc協(xié)議、modbus協(xié)議。

6、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述數(shù)據(jù)采集端模塊采用ov2640圖像傳感器，其待機(jī)工作時(shí)，功率能達(dá)到0.6ma，能實(shí)現(xiàn)最快15f/suxga(1600×1200)或者60f/scif(352×288)分辨率的圖像采集，具有靈敏度高、串?dāng)_低、噪音低、圖像清晰度高、視頻捕捉功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，具有多種輸出格式，如rgb565、rgb555、yuv(422/420)、ycbcr422以及jpeg。鑒于以太網(wǎng)單幀數(shù)據(jù)大小的限制，ov2640傳感器內(nèi)置的jpeg壓縮算法有利于降低本系統(tǒng)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓摹?/p>

7、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述通信傳輸模塊采用以太網(wǎng)協(xié)議棧，具體移植過(guò)程如下：①添加ch569net_lib.a文件，ch569net_lib.a提供了tcp/ip子程序庫(kù)，集成了udp以太網(wǎng)協(xié)議棧，很大程度上降低了開發(fā)難度；②添加ethernet_config.h文件，該文件包含了ch565千兆以太網(wǎng)描述符以及各寄存器定義；③添加ch565千兆以太網(wǎng)鏈路層收發(fā)接口函數(shù)、接口定義，其中包括rgmii接口的使能與初始化、phy芯片初始化、mac初始化等，以及發(fā)送緩沖區(qū)、接收緩沖區(qū)i大p小地的址定、端口等等；④，以聲及明目協(xié)標(biāo)議ip棧、本地參數(shù)：本地mac地址、端口。

8、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述圖像矯正模塊采用了輻射校正技術(shù)，輻射校正技術(shù)為多級(jí)非線性加權(quán)平均中值濾波算法濾波后，可以看到sar圖像的斑點(diǎn)噪聲明顯減少，較好地保留了圖像的紋理特征以及細(xì)節(jié)信息。

9、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述噪聲消除模塊包括：

10、根據(jù)圖像退化的先驗(yàn)知識(shí)建立一個(gè)退化模型，以此模型為基礎(chǔ)，采用濾波手段進(jìn)行處理，使得復(fù)原后的圖像符合準(zhǔn)則，改善樣本圖像的質(zhì)量；

11、由計(jì)算機(jī)對(duì)積分球定標(biāo)數(shù)據(jù)按波段讀入像元的dn值和積分球輻射亮度值，積分球定標(biāo)數(shù)據(jù)的每個(gè)像元dn值記為dn0(i,j)，積分球輻射亮度值記為l0(j)，其中i為像元號(hào)，j為波段號(hào)，dn0表示探測(cè)器像元數(shù)字化輸出數(shù)值，l0為積分球輻亮度值，由于紅外成像系統(tǒng)是線性的，所以采用實(shí)驗(yàn)室線性絕對(duì)輻射定標(biāo)公式求出探測(cè)器的像元的數(shù)字化輸出數(shù)值：

12、dn0(i,j)＝k0(i,j)*l0(j)，

13、其中k0(i,j)記為在波段為j、像元為i的輻射校正系數(shù)；

14、(2)由計(jì)算機(jī)讀取原始圖像數(shù)據(jù)和輻射校正系數(shù)數(shù)據(jù)，獲取原始圖像數(shù)據(jù)的每個(gè)波段的像元dn值dn1(i,j)，將dn1(i,j)代入輻射校正公式，求得原始圖像經(jīng)輻射校正后的每個(gè)像元的輻射亮度值，記為l1(i,j)，輻射校正公式為：

15、

16、8.如權(quán)利要求1所述的一種基于x-collecto攝像頭的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于：所述對(duì)比度增強(qiáng)模塊改善圖像的視覺(jué)效果，使其更易于人眼觀察或機(jī)器分析；所述對(duì)比度增強(qiáng)模塊以直方圖均衡化為增強(qiáng)方法，像素值s通過(guò)累積分布函數(shù)(cdf)映射得到，公式為：

17、其中r是原始像素值，ni是像素值為i的像素?cái)?shù)量，n是總像素?cái)?shù)量。

18、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述處理器模塊使用ch565w模塊，ch565w模塊內(nèi)置有10/100/1000mb/s的mac，具有rgmii接口，結(jié)合系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的考慮，采用瑞昱公司生產(chǎn)的rtl8211作為mcu外接的phy芯片。該芯片支持10m/100m/1000m以太網(wǎng)通信，同時(shí)支持3.3v或2.5v電壓標(biāo)準(zhǔn)的regmii接口和gmii接口。監(jiān)控終端將采集后的圖像數(shù)據(jù)采用udp協(xié)議通過(guò)rtl8211芯片上傳到上位機(jī)；

19、所述supos應(yīng)用模塊用supos工業(yè)操作系統(tǒng)的supide進(jìn)行相應(yīng)的功能開發(fā)，將海量生產(chǎn)大數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，按照用戶需求的各類報(bào)表應(yīng)用顯示統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。用戶通過(guò)訪問(wèn)supos工業(yè)操作系統(tǒng)上的報(bào)表應(yīng)用，調(diào)用系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，查看所需的數(shù)據(jù)分析內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的戰(zhàn)略決策。

20、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述低功耗管理模塊在使用過(guò)程中當(dāng)系統(tǒng)接收到以太網(wǎng)的低功耗喚醒信號(hào)后，系統(tǒng)才會(huì)退出低功耗模式，即刻開始執(zhí)行圖像采集以及傳輸任務(wù)，直到收到進(jìn)入低功耗模式的指令或者檢測(cè)到上位機(jī)端無(wú)法收到數(shù)據(jù)后才再次進(jìn)入低功耗模式等待喚醒。

21、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

22、1、本發(fā)明中，圖像矯正模塊通過(guò)采用輻射校正技術(shù)，可以減少sar圖像的斑點(diǎn)噪聲，這有助于改善圖像質(zhì)量，特別是在細(xì)節(jié)和紋理特征的保留方面。這種校正對(duì)于提高圖像的清晰度和可讀性至關(guān)重要，特別是在需要從圖像中提取精確信息的應(yīng)用中。

23、噪聲消除模塊通過(guò)建立圖像退化的先驗(yàn)知識(shí)模型并采用濾波手段進(jìn)行處理，可以有效地去除圖像中的噪聲，提高圖像的清晰度和質(zhì)量。這對(duì)于后續(xù)的圖像分析和處理至關(guān)重要，因?yàn)樵肼晻?huì)干擾圖像的特征提取和識(shí)別。

24、對(duì)比度增強(qiáng)模塊使用直方圖均衡化方法可以改善圖像的視覺(jué)效果，使圖像更易于人眼觀察或機(jī)器分析。通過(guò)調(diào)整圖像的對(duì)比度，可以增強(qiáng)圖像的細(xì)節(jié)和特征，這在圖像識(shí)別和監(jiān)控應(yīng)用中尤為重要。整個(gè)圖像處理模塊的設(shè)置確保了從攝像頭采集到的原始圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)一系列優(yōu)化處理，轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量、清晰的圖像，適合于各種應(yīng)用場(chǎng)景。這些預(yù)處理步驟對(duì)于提高系統(tǒng)的整體性能和可靠性至關(guān)重要，特別是在需要精確圖像分析和識(shí)別的應(yīng)用中。通過(guò)這些模塊的處理，系統(tǒng)能夠提供更準(zhǔn)確、更可靠的圖像數(shù)據(jù)，從而提高用戶對(duì)系統(tǒng)的滿意度。

25、2、本發(fā)明中，低功耗管理模塊在整個(gè)基于x-collecto攝像頭的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中通過(guò)在不需要實(shí)時(shí)傳輸圖像數(shù)據(jù)時(shí)將系統(tǒng)進(jìn)入低功耗模式，可以顯著降低系統(tǒng)的整體功耗。這對(duì)于延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命、減少能源消耗以及降低運(yùn)行成本都非常重要。減少不必要的功耗不僅節(jié)約能源，還能減少設(shè)備發(fā)熱，從而延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。這對(duì)于需要長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)尤為重要。低功耗模式有助于保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性，特別是在高溫或散熱條件不佳的環(huán)境中。通過(guò)降低功耗，系統(tǒng)在高溫環(huán)境下的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)降低，減少了因過(guò)熱導(dǎo)致的故障。在低功耗模式下，系統(tǒng)減少或不進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這有助于優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)帶寬的使用，減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)膲毫Γ岣邤?shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)的效率。