[发明专利]面向微纳星的多路微图像采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像采集系统，特别是涉及一种面向微纳星的多路微图像采集系统。

背景技术

微纳卫星(NanoSat)是指质量小于10千克、具有实际使用功能的卫星。相较大卫星具有体积小、功耗低、开发周期短，可编队组网，以更低的成本完成很多复杂空间任务等优势，更利于军事侦察、监视、复杂环境下的探测等任务。在科研、国防和商用等领域发挥着重要作用。

星载微图像采集系统是微图像采集技术在空间环境下的应用，负责在空间飞行器上完成相应的图像采集任务。由于空间环境的恶劣，对星载微图像采集系统从性能、可靠性及成本等方面都提出了巨大的挑战。设计出一个稳定可靠的星载微图像采集系统对人类对未知空间的探索来说意义重大。

参照图5，文献“授权公告号是CN203405206U的实用新型专利”公开了一种全景影像无人机采集系统，用于无人机的全景影像采集。该系统包括无人机、全景相机，其中全景相机包括相机控制系统、GPS定位装置、存储器和多组镜头。该系统主要应用于地面全景地图的采集，系统采用的控制系统及多组CCD鱼眼镜头，成本高、体积大，不满足微纳卫星质量体积等方面的要求，且多组CCD镜头同时工作采集图像，功耗高，不适于微纳卫星领域的图像采集。

发明内容

为了克服现有图像采集系统功耗高的不足，本发明提供一种面向微纳星的多路微图像采集系统。该系统包括FPGA控制模块、多路微型相机模块、存储模块和图像后续处理模块。所述FPGA控制模块采用FLASH型FPGA结构，在低功耗工作情况下，完成图像数据采集与处理的整体控制。所述多路微型相机模块，由多个微型相机组成，安装时分别朝向不同方位以采集全方位的环境信息。所述存储模块，由两片SDRAM和EPCS组成，用于相应图像数据的缓存及程序的存储。所述图像后续处理模块，由DA转换器、SD卡接口、无线传输模块和VGA接口组成，用于采集到图像的存储，显示或传输。相比于背景技术，本发明选取的FPGA、微型相机等器件可以降低功耗，且本发明针对微纳卫星中功耗的不同要求设计了三种工作模式，包括单相机工作、多相机工作和轮循工作模式，用户可根据功耗要求及环境信息需求权衡选择工作模式。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种面向微纳星的多路微图像采集系统，其特点是包括FPGA控制模块、多路微型相机模块、存储模块和图像后续处理模块。所述FPGA控制模块内部用HDL硬件描述语言写一个I2C控制器，通过查表的方式将参数写入相机寄存器，利用I2C控制器对多路相机进行初始化配置。初始化完毕后，设置图像采集模式，通道切换逻辑选择多路微型相机模块中多个或单个相机进行工作，未被选中的相机进入休眠状态。单相机、多相机或者轮循拍照由选择采集通道实现，通道选择由多选一选择器和2-4译码器构成，用于选择多路PCLK信号和控制多路PWDN信号。根据相机接口电路设计，控制相机的待机选择管脚PWDN使其处于工作状态或掉电状态。根据相机输出数据的时序，对数据总线进行采样，利用两个计数器分别对图像的列和行进行计数，确定每个像素点的位置，逐个对RAW格式的图像数据进行采集，然后向FPGA控制模块输出RAW格式的图像数据信号。将采集到的RAW图像格式转换成显示需要的RGB格式。所述图像后续处理模块由DA转换器、VGA接口、SD卡和无线传输模块组成。FPGA控制模块中的VGA显示控制模块同时通过输出FIFO读出SDRAM1里的图像数据，驱动DA转换器转换成模拟信号，通过VGA接口实时显示图像。SD卡通过NiosⅡ处理器保存拍摄到的图像，当系统上电后，FPGA从外部配置芯片EPCS自动加载程序到SDRAM2中运行，软件先执行中断初始化，在FATFS模块上注册一个工作区，等定时时间结束后，将当前相机在SDRAM1中的RGB图像转换成位图格式，并保存至SD卡中。将拍摄到的图像通过压缩芯片ADV212压缩，然后通过无线传输模块传输到接收设备。