[实用新型]一种针对运动目标检测的嵌入式实时高速双目视觉系统

说明书

技术领域

本实用新型属于高速图像处理技术领域，更具体地，涉及一种针对运动目标检测的嵌入式实时高速双目视觉系统。

背景技术

随着视觉技术的快速发展，高速视觉系统有快速捕获图像的能力，相较于传统视觉(一般为30fps)能获得更多人肉眼所不能看到的信息，因此得到了越来越多的应用与发展，工业、科学研究、军事及日常生活中都可见其身影。

针对运动目标检测应用的双目视觉系统也得到发展，最初的双目视觉系统用两个相机获取图像，通过个人计算机(PC)内的图像采集卡采集图像数据，并用PC中的中央处理器(CPU)完成图像处理和显示的工作。随着待检测的运动目标速度越来越快，PC难以满足其速度，因此相关研究人员用嵌入式的图像处理板卡代替了PC做图像处理，不过仍然需要一个PC作为人机交互系统。然而，能够完全脱离PC工作的高速双目视觉系统还缺少相关的研究。

实用新型内容

针对现有双目视觉系统存在的处理性能不强和不能脱离PC工作而导致体积过大等缺陷和不足，本实用新型提供一种高性能的并且能够脱离PC工作的嵌入式实时高速双目视觉系统。

本实用新型提出的嵌入式实时高速视觉系统，包括两个高速相机、双目支架、图像采集处理板卡、嵌入式人机交互板卡、触摸显示屏和电源。其中，图像采集处理板卡、嵌入式人机交互板卡、触摸显示屏和电源由机械外壳封装。所述两个高速相机用以对运动物体进行同时拍摄；所述双目支架用以支撑两个相机，并且可以调节相机的拍摄角度；所述的图像采集处理板卡用以完成图像处理算法，包括两个主芯片现场可编程门阵列(FPGA)和数字信号处理器(DSP)，其中FPGA完成图像的并行算法，DSP完成图像的串行算法；所述的嵌入式人机交互板卡用以替代传统视觉系统的PC完成人机交互工作；所述触摸显示屏用以显示结果以及接收操作人员的操作指令。

其中，所述的两个高速相机是两个型号一致的相机，采用CMOS传感器，采用9mm焦距，光圈为1:1.4的镜头，实现200fps，640x240像素的图像采集，通过Cameralink Base接口传输到图像处理板卡。

其中，所述的双目支架包括一个三脚架、一个横杆支架以及两个三维云台。其两个三维云台用以安装上面所述的两个高速相机，云台有三个维度的方向可调；横杆支架用于放置两个三维云台，可实现两个云台之间的距离可调；三脚架用以支撑如上所述包括横杆、云台和相机整体的重量，并可调节其支撑高度。

其中，所述的图像采集处理板卡包括两个主芯片FPGA和DSP、两个Cameralink Base接口、Serial RapidIO(SRIO)接口、以太网接口以及两个存储单元(DDR3 1GB、Flash 32MB)。其中Cameralink Base接口用以接收相机拍摄的图像，最高实现1.8Gbps传输速率；SRIO接口用以实现FPGA和DSP的高速通信，最高能够实现20Gbps传输速率；以太网接口用以将最终图像的处理结果传输到嵌入式人机交互板卡，最高实现1Gbps的传输速率；存储单元，DDR3用于暂存图像数据，Flash用于存储固化的程序；FPGA主芯片采用赛灵思(Xilinx)公司的6VLX240TFF1156(V6)型号，具有丰富的硬件资源，用于实现图像预处理算法如滤波、边缘检测等，因FPGA是现场可编程门阵列，相当于用硬件实现算法，而且用Verilog语言编写的各个硬件模块在执行时时相互独立的，因此具有很好的并行性，非常适用于完成图像的并行处理算法；但是单用FPGA实现算法，灵活性不够，所以采用FPGA+DSP的方式，其中DSP采用德州仪器(TI)公司TMS320C6678(C6678)型号，该DSP拥有八个核，单核能达到1.25GHz的主频，采用C语言进行软件开发，能够快速方便的实现复杂的图像处理算法，如目标匹配、测量等；