[发明专利]一种可重构的拓扑式实时图像处理系统

说明书

技术领域

本发明属于空间光学图像处理系统领域，具体涉及一种可重构的拓扑式实时图像处理系统。

背景技术

搭载在人造卫星等空间探测仪器平台上的光学处理系统通常受到装机空间和重量的限制，因此，需要具有较高的集成度、体积小、重量轻，并且其模块化的不同功能单元应该能够根据需求增加拓展。

现有的空间光学图像处理系统有时无法同时满足上述需求，因此，设计一种综合一体化的，既可以扩展功能、提高性能，又减小体积和重量的拓扑式、可重构实时图像处理系统成为研发课题。

发明内容

为了解决现有空间光学图像处理系统的集成度低、体积和重量大以及功能单元拓展性差，无法满足在装机空间有限、重量严重受限的空间平台上的安装需求的技术问题，本发明提供一种可重构的拓扑式实时图像处理系统。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

一种可重构的拓扑式实时图像处理系统，其特征在于：该系统包括多个图像处理单元、数据交换控制单元、背板I/O接口板、FPGA网关式后IO板和主控计算机，相机通过第一Camera-Link传输线与FPGA网关式后IO板连接；主控计算机分别通过第二Camera-Link传输线和第一串口总线与FPGA网关式后IO板连接；FPGA网关式后IO板分别通过多条并行数据总线和第二串口总线与背板I/O接口板连接；背板I/O接口板分别通过4×PCIe总线和数据交换控制单元串口总线与数据交换控制单元连接；每一个图像处理单元分别通过PCIe总线和SATA总线与数据交换控制单元连接，每一个图像处理单元还分别通过图像处理单元串口总线和4×SRIO总线与背板I/O接口板连接；数据交换控制单元内设有SATA硬盘，每一个图像处理单元所对应的SATA总线均与该SATA硬盘连接；

所述主控计算机通过第一串口总线与FPGA网关式后IO板进行控制命令的双向通讯，主控计算机还通过第二Camera-Link传输线从FPGA网关式后IO板接收多个图像处理单元回传来的最终图像数据；相机通过第一Camera-Link传输线将自身采集到的多种未经处理的图像数据流传送给FPGA网关式后IO板；FPGA网关式后IO板按照主控计算机发来的控制命令对未经处理的图像数据流进行分配并分别通过多条并行数据总线将分配后的图像数据流传输至背板I/O接口板；FPGA网关式后IO板还通过第二串口总线与背板I/O接口板进行控制命令的双向通讯；

所述每一个图像处理单元均可以通过4×SRIO总线从背板I/O接口板上读取未经处理的图像数据流并对图像进行运算处理，若所述当前图像处理单元运算处理后的图像数据是需要其它图像处理单元继续加工的中间图像数据，则当前图像处理单元通过与其对应连接的PCIe总线将该中间图像数据传送给数据交换控制单元进行缓存，后续的其它图像处理单元再通过与其对应连接的PCIe总线从数据交换控制单元上读取所需的前述中间图像数据，并对该中间图像数据进行后续的运算处理；若当前图像处理单元运算处理后的图像数据是最终图像结果数据，则该图像处理单元通过与其对应连接的SATA总线将该最终图像结果数据直接传送给数据交换控制单元内的SATA硬盘进行永久储存；

图像处理单元顺次通过图像处理单元串口总线、背板I/O接口板、第二串口总线、FPGA网关式后IO板和第一串口总线与主控计算机进行控制命令的双向通讯，若主控计算机需要对前述当前图像处理单元的最终图像结果进行实时显示，则根据主控计算机发来的控制命令，当前图像处理单元可以通过与其对应连接的4×SRIO总线将该图像处理单元自身的图像最终结果实时数据传送给背板I/O接口板，再经与该当前图像处理单元对应的并行数据总线传送给FPGA网关式后IO板，最后，该最终图像结果实时数据再由FPGA网关式后IO板通过第二Camera-Link传输线回传至主控计算机另行进行同步显示或存储；

所述数据交换控制单元顺次通过数据交换单元串口总线、背板I/O接口板、第二串口总线、FPGA网关式后IO板和第一串口总线与主控计算机进行控制命令的双向通讯，若主控计算机需要调取前述SATA硬盘所存储的最终图像结果历史数据，则根据主控计算机发来的控制命令，数据交换控制单元可以通过与其对应连接的4×PCIe总线将SATA硬盘所存储的最终图像结果历史数据传送给背板I/O接口板，再经并行数据总线传送给FPGA网关式后IO板，最后，该最终图像结果历史数据再由FPGA网关式后IO板通过第二Camera-Link传输线回传至主控计算机另行进行显示或存储。