[发明专利]一种多模式多目一体化智能相机

说明书

技术领域

本发明涉及一种多模式多目一体化智能相机的设计方案与主要功能，具体指通过开发基于嵌入式系统的视频处理平台，集成多路不同模式的相机，实现视频采集、本地显示、回放、存储、目标捕获跟踪、目标定位等智能化功能，并可通过网络接口与用户传输视频数据和接收控制信息。

背景技术

随着嵌入式技术的发展以及图像处理技术的完善，嵌入式图像处理平台取得了飞速发展。其中，集图像采集、图像处理、网络通信等单元于一体的嵌入式视觉系统因具有多功能、智能化、模块化、高可靠性、易于实现的机器视觉解决方案等优势在家庭监控、交通监管、产品监督等领域得到青睐。监控系统正步向分布式、网络化模式，如何灵活有效利用网络资源成为嵌入式视觉系统发展需考虑的问题。同时，为满足多领域多功能需求，如何搭建高速嵌入式图像处理平台也一直是研究的热点。

近年来，3D电影风靡全球，观众在惊叹导演的惊人想象力的同时，也领略到立体视觉的震撼与真实感。尤其是立体视频处理技术的发展，图像视觉对物体的感知不再满足于物体图像信息，而是进一步获得物体三维深度信息，如观察对象的形状、离观察点的距离、运动特征方向和速度等。而双目视觉系统，使用模拟人类感知物体距离的方法，借助性能相同、相对位置固定的相机，利用三角测距原理，可获取物体三维信息，因此双目智能相机在立体视频中有广阔的应用前景。

在特殊领域，如军事侦察、高速公路交通监控等，跟踪高速行驶的飞机、汽车时，对目标进行高帧频抓拍，需处理大量的实时图像数据，或者实现高速存储作为后期处理参考，普通相机无法达到理想的效果。现有的CMOS相机为获取高帧频，一般都工作在小视场高速模式；而CCD相机一般都设计成大视场标准模式，帧频相对较低。因此，如何充分发挥现有技术的优势，开发具有高速跟踪功能的智能相机具有重要的意义。

发明内容

针对上述问题，本发明目的在于设计一种多模式多目一体化智能相机，提供一个多模式、多目、多功能、高分辨率、高帧频、高性能的新型嵌入式智能视觉系统。系统基于嵌入式技术，集成两路CCD相机以及一路CMOS相机，充分发挥了CCD、CMOS两种模式相机的优势，既拓宽了相机视场，又可以获取较高的图像帧频和分辨率，有效的对高速目标抓拍。系统具有采集视频、本地回放、本地存储、高速目标跟踪、目标定位等功能。同时，系统提供了一个VGA输出接口、一个BNC视频输出接口、一个RJ-45网口、一个RS-232串口、一个RS-485串口、三个IDE硬盘接口等标准化接口。

进一步，上述系统中，嵌入式平台选用DSP+FPGA框架，充分发挥FPGA硬件并行处理图像底层数据以及DSP处理算法复杂的图像优势。

进一步，上述系统中，FPGA外扩两片SDRAM用于图像预处理时的缓存区；DSP外接两片SDRAM、一片FLASH用作高速缓存区，同时增加寻址空间以及代码存储空间。

进一步，上述系统中，两路CCD相机、一路CMOS相机位于同一平面，CCD相机之间的中心距离为5-7cm，可用于模拟双目定位，感知目标的三维深度信息。

进一步，上述系统中，CMOS相机用于高速跟踪，在工作于大视场模式的CCD相机的协助下，捕获目标，并高速跟踪。

进一步，上述系统中，VGA输出、BNC视频输出用于本地显示、回放，灵活适应本地显示设备。

进一步，上述系统中，RJ-45网络接口提供以太网的接口，RS-232串口可用于连接串口GPRS/EDGE/3G模块，实现GPRS/EDGE/3G无线上网。

进一步，上述系统中，RS-485串口用于控制云台以及相机调焦。

进一步，上述系统中，FPGA外扩两个IDE接口控制硬盘用于乒乓存储，高速存储CMOS相机跟踪采集的高速目标图像，做后期处理。

进一步，上述系统中，DSP外扩一个IDE接口控制硬盘用于存储两路CCD相机采集的视频数据，以及双目定位的深度信息。

实现的主要功能：