[发明专利]一种基于GigE接口的嵌入式并行多路数字图像采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种路数字图像采集系统，特别涉及一种基于GigE接口的嵌入式并行多路数字图像采集系统，属于数字图像处理系统。

背景技术

机器视觉作为一种普遍的取景手段，已经在许多领域得到广泛的应用。图像采集设备是整个图像处理系统中数据源，是一个必备的组成部分。

目前大多数用于监控和控制的图像采集与处理设备都是基于PC机和图像采集卡构成的。在该模式中，图像采集卡从工业摄像机中采集图像，由PC机来处理图像并得出结果。PC机可根据处理结果，通过其他接口设备来实现对相关设备等进行控制操作。如果要进行多路图像检测，需要在PC机的主机板上扩展图像采集卡。

由于PC机对指令和数据以串行方式操作，所以，对图像只能进行逐路处理，造成图像处理速度的降低，从而成为整个系统采集的瓶颈，进而影响到后续数据操作的实时性。另外，随着图像采集和处理路数的增多，PC机的处理能力的瓶颈应会更加突出的显现出来。

再者，PC机的硬件设备购置费用和相应的操作系统以及高级语言开发软件的版权费用等会极大的提高用户成本。尤其是PC机和采集卡结构在设备安装时，会同时使用多条数据线连接电脑，会导致现场布线难、成本高、线路杂乱等一系列问题。

发明内容

本发明是为了解决目前PC机使用采集卡对多路图像信号处理所存在的的技术问题，本发明提供一种可从多个数字图像传感器串行采集图像序列；高速数字信号处理器处理每帧经过大规模可编程逻辑阵列解码后的图像数据，从而得到所需要的参数数据，并且能将原始图像和处理得到的数据通过以太网网络上传至上位机的基于GigE接口的嵌入式并行多路数字图像采集系统。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是一种基于GigE接口的嵌入式并行多路数字图像采集系统，包括：

工业局域千兆以太网络、至少一台基于GigE接口的摄像机、至少一台计算机和至少一台基于GigE接口的数字图像采集嵌入式设备；其中摄像机、计算机和图像采集设备连接于同一个局域网内，通过以太网实现相互通信；局域网内摄像机、计算机、嵌入式采集设备总数最大可达255个；

摄像机将图像数据将GigE接口数据包的方式通过网络双绞线传输到图像采集嵌入式设备；

每个采集嵌入式设备包括千兆以太网物理层电路、FPGA核心电路、DSP核心电路、SDRAM、Flash、FIFO；其中千兆以太网物理层电路包括互相连接的通用RJ45接口和千兆物理层芯片；FPGA核心电路由一片FPGA及其外围的时钟、滤波电路组成，程序由Verilog HDL硬件编程语言进行开发，硬件逻辑模块包括系统仲裁模块、图像数据预处理模块、GigE接口硬件解析模块、网络数据收发模块、SDRAM控制模块、Flash控制模块和FIFO控制模块；网络数据收发模块通过FPGA与以太网物理层电路相连，分别完成接收GigE接口数据包和发送预处理后图像RGB数据；GigE接口硬件解析模块接收摄像头发送的数据包，按照接口标准解析数据包获取图像的RGB数据；图像数据预处理模块对解析得到的原始图像数据进行滤波、去噪、调色等处理；SDRAM控制模块通过FPGA接口与片外SDRAM相连接，对SDRAM实现配置、读写数据，SDRAM为图像数据帧缓存；Flash控制模块通过FPGA接口与片外Flash相连接，对Flash实现配置、读写数据和擦除等操作，Flash为数据备份存储器；FIFO控制模块通过FPGA接口与片外FIFO相连接，对FIFO实现配置、读写数据，FIFO为FPGA与DSP间数据交换桥；上述模块都与系统仲裁模块相连，由系统仲裁模块协调各个模块之间的数据交换；DSP核心电路包括一片DSP处理器及其外围的时钟、滤波电路组成，运行图像处理算法处理从FPGA处获取的图像数据；

安装系统上位机，用于显示和存储图像和图像参数及配置系统参数；

本发明的一种基于GigE接口的嵌入式并行多路数字图像采集系统，系统的工作过程为：

1)摄像头、图像采集嵌入式设备和工业计算机连接到同一个局域网内，系统上电初始化，系统自检、上位机读取系统状态、配置系统参数、发出运行指令，此时系统工作；

2)摄像头获取图像数据，发送至局域网上，对应图像采集嵌入式设备根据获取数据包，经过解析和预处理后短暂存储，待上位机发出访问指令后将数据和参数上传至上位机；

3)上位机实时显示所选摄像头图像和图像参数；

本发明的一种基于GigE接口的嵌入式并行多路数字图像采集系统，上位机可以配置系统参数：