[发明专利]一种高速成像与传输系统

说明书

本发明公开了一种高速成像与传输系统，包括：镜头，图像传感器，第一时钟模块，第一可编程控制器，光纤传输模块，第二时钟模块和第二可编程控制器；其中，第一可编程控制器利用第一时钟模块对图像传感器进行时序控制、并将图像传感器采集的图像数据转换为与光纤传输模块匹配的图像数据；第二时钟模块与第二可编程控制器连接，第二可编程控制器用于将图像数据转换为与上位机的接收端匹配的数据。通过第一可编程控制器和第二可编程控制器实现将图像传感器采集的图像数据转换为图像数据进行传输，相较于传统的成像方案中采用千兆以太网的方式进行传输，极大提高了图像数据传输速率，有利于搭配成像帧频更高以及分辨率更高的图像传感器使用。

技术领域

本发明涉及高速成像技术领域，特别是涉及一种高速成像与传输系统。

背景技术

高速成像技术拥有广泛的应用领域，它可以将高速物体改变状态的过程以人眼可分辨、可看清的慢速状态播放，满足高速场景拍摄需求。将其应用于我们感兴趣的瞬态变化过程中，可以复现该过程，并且提供一份用于科学研究的实验数据，为该领域的发展做出重大贡献。

随着科学技术的迅猛发展，成像控制与传输系统的应用越来越广泛，例如航天航空领域中物体高速运动轨迹的捕捉、汽车碰撞分析、爆炸力学分析等，已经逐渐成为物理、化学、工业等科学研究领域中的重要工具。但是，如果成像系统帧频不够高，就会导致图像产生模糊不清的现象，瞬间过程变化越快，图像就会越模糊，科研实验得到的结果与数据越难分析，这就可能导致科研进程停滞不前。成像系统的帧频与分辨率越高，得到的实验数据越准确，越有利于实验结果的分析，进而得到准确的结论。将高速成像系统运用到各个科研领域，将极大促进科学的进步与发展。

现有技术中的成像系统主要包括直传式成像系统和存储式成像系统。

直传式成像系统架构的功能比较简单，只有数据采集与数据传输两个功能，在核心控制器的作用下，图像传感器完成曝光并将光信号转化为电信号，之后通过A/D转换器将模拟信号数字化，最终，通过传输接口直接将图像数据传输到上位机。

存储式成像系统架构，顾名思义，是一种系统自带内存单元模块的成像系统架构。相比于直传式成像系统架构，存储式成像系统架构可以对图像传感器采集到的数据进行缓存，而不急于传输，这种系统方案设计将传感器采集图像数据与图像数据传输完全隔离分开，图像传感器的图像采集速率可以不再受到传输接口的限制，这也大幅度缓解了传输接口的压力。

然而，现有技术中普遍使用千兆以太网传输视频图像，对于百万像素的图像传感器在不压缩的情况下最大只能实现大约100fps的视频图像实时传输，可以满足基本的监控等日常场景需求，但是无法满足科学研究等场景需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速成像与传输系统，用于实现相较于现有技术更为迅速的成像与传输，适应对成像质量与传输速率更高要求的科学研究等场景的需求。

为解决上述技术问题，本发明提供一种高速成像与传输系统，包括：镜头，图像传感器，第一时钟模块，第一可编程控制器，光纤传输模块，第二时钟模块和第二可编程控制器；

其中，所述图像传感器的第一端与所述镜头连接，所述图像传感器的第二端与所述第一可编程控制器的第一端连接，所述第一可编程控制器的第二端与所述光纤传输模块的第一端连接，所述第二时钟模块分别与所述图像传感器和所述第一可编程控制器连接，所述第一可编程控制器利用所述第一时钟模块对所述图像传感器进行时序控制、并将所述图像传感器采集的图像数据转换为与所述光纤传输模块匹配的图像数据；

所述第二可编程控制器的第一端与所述光纤传输模块的第二端连接，所述第二可编程控制器的第二端与上位机的接收端连接，所述第二时钟模块与所述第二可编程控制器连接，所述第二可编程控制器用于将接收到的图像数据转换为与所述上位机的接收端匹配的数据。

可选的，所述第一可编程控制器和所述第二可编程控制器均具体为FPGA。