[发明专利]基于近红外智能相机的大尺度粒子图像测速仪

权利要求书

1.一种基于近红外智能相机的大尺度粒子图像测速仪，采用智能相机的系统架构，由处理器模块、图像传感器模块、光学系统、网络通信模块和电源模块组成，其特征在于：处理器模块以一片32位定点DSP芯片TMS320DM642为核心，用于图像数据的处理及传输；图像传感器模块采用分辨率为130万像素的单色CMOS图像传感器MT9M001，用于图像数据的采集；光学系统由双滤镜切换器、电动三可变镜头、红外LED补光灯、电机驱动模块及照明控制模块构成，用于实现近红外波段或全光谱波段下光学成像的远程控制；采用PoE方式供电，可以和数据传输共用一根电缆。

2.根据权利要求1所述的一种基于近红外智能相机的大尺度粒子图像测速仪，其特征在于：所述的处理器模块在DSP内集成了视频口VPORT1、外部存储器接口EMIFA、增强型媒体存取控制器EMAC和I²C总线等功能模块用于连接各种外设；在DSP的CE0空间通过EMIFA接口外扩四片32M×16bit的SDRAM存储芯片MT48LC32M16A2，使数据存储器空间达到256MB；在DSP的CE1空间外扩一片4MB的FLASH存储芯片AM29LV033C作为程序存储器；采用一片CPLD芯片EPM570扩展连接外设的数字接口，包括三根译码控制线用于扩展FLASH芯片的地址总线，四路PWM信号分别用于电动三可变镜头的变焦、对焦、光圈调节和双滤镜切换器控制，一组开关信号用于照明控制模块的驱动。

3.根据权利要求1所述的一种基于近红外智能相机的大尺度粒子图像测速仪，其特征在于：所述的图像传感器模块中CMOS图像传感器通过10-bit并行数字接口和DSP的视频口VPORT1相连，输出像素数据D[9:0]；通过SCL和SDA接口和DSP的I²C接口相连，用于内部寄存器的配置，实现图像大小、位置、曝光时间及亮度增益的调节；CMOS传感器的像素时钟信号PIXCLK和行同步信号LINE_VALID分别和DSP的VPORT1接口中的VP1CLK0和VP1CTL0引脚相连；CPLD向CMOS传感器提供48MHz的主时钟CLKIN，通过内嵌的可编程脉冲信号发生器输出快门触发信号TRIGGER，并接收来自CMOS传感器的补光灯触发信号STROBE。

4.根据权利要求1所述的一种基于近红外智能相机的大尺度粒子图像测速仪，其特征在于：所述的双滤镜切换器安装于CMOS传感器前，具有C型标准镜头座用于连接光学镜头；内嵌8mm（长度）×8mm（宽度）×0.5mm（厚度）的近红外长通滤光片（波长850-1050nm）和全光谱滤光片（波长400-1050nm）各一片，分别用于光照充足和光照不足的场合。

5.根据权利要求1所述的一种基于近红外智能相机的大尺度粒子图像测速仪，其特征在于：所述的电动三可变镜头具有1/2-inch的C型标准接口，焦距调节范围为8mm-80mm，对焦调节范围为1.5m-∞，光圈调节范围为F1.2-F22。

6.根据权利要求1所述的一种基于近红外智能相机的大尺度粒子图像测速仪，其特征在于：所述的红外LED补光灯采用波长为850nm的LED灯管；具有铝质及强化玻璃的防水封装；供电电源为12V直流，额定功率小于15W，有效照明距离大于50m。

7.根据权利要求1所述的一种基于近红外智能相机的大尺度粒子图像测速仪，其特征在于：所述的电机驱动模块具有四组相同且独立的带光耦隔离的H桥驱动电路；模块的输入为CPLD提供的四路脉宽为0.1s的PWM信号；模块的输出为四路放大信号，一路FILTER信号用于驱动双滤镜切换器中的旋转式磁控体产生旋转，实现双滤镜的切换，另外三路ZOOM、IRIS和FOCUS信号分别用于电动三可变镜头的变焦、光圈和对焦的调节。

8.根据权利要求1所述的一种基于近红外智能相机的大尺度粒子图像测速仪，其特征在于：所述的照明控制模块的输入为CPLD输出的3.3V开关信号，开关信号经光耦隔离后驱动12V直流继电器的初级线圈，进而控制和继电器次级线圈串联的红外LED补光灯的通断。