[发明专利]一种相机图像自动化采集系统及方法

权利要求书

1.一种相机图像自动化采集系统，其特征在于，所述的相机图像自动化采集系统包括PC端相机管理模块、信号集成模块、数据传输器、图像采集器、工业相机、传感器和电源模块；其中，

所述PC端相机管理模块和传感器均通过数据传输线与信号集成模块建立双向连接；信号集成模块与数据传输器通过数据传输线建立双向连接；数据传输器与图像采集器的控制模块通过数据传输线建立双向连接；图像采集器与工业相机通过数据传输线建立双向连接；图像采集器中的处理模块分别与控制模块以及存储模块通过数据传输线建立双向连接；电源模块通过数据传输线连接工业相机和图像采集器；

所述PC端相机管理模块包含相机初始化模块和相机控制系统；其中，相机控制系统包括连续图像采集指令发生器、停止连续图像指令发生器、相机参数设置指令发生器、电源开关指令发生器、自动化采集指令发生器以及相机关闭指令发生器；相机初始化模块与相机控制系统并联，相机初始化模块负责相机的初始化；相机控制系统负责发送相机功能操作指令以及反馈信号的接受；

所述信号集成模块包括信号指令识别器和信号发生器；信号指令识别器分别与所述相机控制系统中的各指令发生器通过数据传输线建立双向连接，并且与传感器通过数据传输线建立双向连接；所述信号指令识别器与信号发生器通过数据传输线建立双向连接；所述信号集成模块的信号指令识别器识别PC端相机管理模块发送的指令，并根据目标的不同由信号发生器发送不同类型的信号；所述信号指令识别器识别传感器发送的信号，并根据目标的不同由信号发生器发送不同的信号；

所述数据传输器为数据盒，所述数据传输器与信号集成模块中的信号发生器以及图像采集器中的控制模块建立双向连接，用于信号的增强以及保证数据的并发高速传输；

所述图像采集器包含存储模块、处理模块和控制模块；其中，所述存储模块用于存储采集的大量的图像数据，并与处理模块通过数据传输线进行双向交互；所述处理模块包括DMA控制器、数据队列和数据读写器；其中，所述DMA控制器采用队列当作中介来完成数据的处理和传输；所述数据读写器用于数据的采集和发送，并通过数据传输线与存储模块与控制模块进行双向交互；所述控制模块用于相机控制，控制模块与处理模块以及工业相机通过数据传输线双向交互，以将采集的图像数据进行传输；所述电源模块用于图像采集器和工业相机的供电。

2.一种相机图像自动化采集方法，其特征在于，所述的相机图像自动化采集方法包括以下步骤：

步骤1：相机图像自动化采集系统的搭建

搭建如权利要求1所述的相机图像自动化采集系统；

步骤2：初始化操作

针对步骤1中的所搭建的相机图像自动化采集系统，初始化PC端相机管理模块和图像采集器中的存储模块、处理模块、控制模块，遍历相机列表找到相机并连接；

使用数组创建循环队列，动态开辟所需要大小的数组空间，并采用两个标记来标记头和尾，采用数组实现循环，当走到数组结尾处，标记位再次更新，采用取模的操作来使其合法；

启动处理模块中的DMA控制器，其中，采用循环队列构建DMA队列、准备队列和处理队列；

步骤3：相机参数的设置

针对步骤2中进行初始化操作后的相机图像自动化采集系统，客户端用户操作参数设置信息，传入相机参数设置指令发生器并进行处理，发送到信号集成模块，通过信号集成模块的信号指令识别器识别指令并通过信号发生器向相机发送所需的脉冲信号，经数据传输器扩大后的信号传输至图像采集器的控制模块，内部调用SDK工具包封装的相机参数设置接口，实现相机参数的设置，图像采集器的控制模块与处理模块交互，处理模块将其数据读写器设置为待触发状态；

步骤4：图像自动化采集

4.1开启连续图像采集并获取帧对象

采用PC端相机管理模块发送相机连续采集指令，经信号集成模块的信号指令识别器识别后，信号发生器向相机发送脉冲信号，经数据传输器扩大后的信号传输到图像采集器的控制模块，内部调用SDK工具包封装的相机连续图像采集接口，开启图像的连续采集；同时信号发生器向传感器发送电信号到传感器，根据传感器反馈的信号，经过信号集成模块的处理转换成相机所需的脉冲信号传入相机，将图像数据封装成帧对象并获取，后存入相机缓存；

4.2帧对象的处理

针对步骤4.1中获取的帧对象，采用记录时间戳的方法对帧对象进行处理，即把每个帧对象记录一个时间戳后入队步骤2中用数组创建的循环队列，按照时间顺序排下去，取帧时，计算当前时间，结合帧率，根据时间戳把时间戳不准确的不合格帧全部出队丢掉，留下时间戳正确的帧分析以保证帧对象的采集；

4.3处理模块对帧对象的读取

针对步骤4.2处理完的帧对象，图像采集器的处理模块中的DMA控制器控制数据读写器读取帧对象并写入DMA队列，准备队列监控DMA队列；

采用生产者消费者的设计模式进行帧对象的读取，即在相机缓存与处理模块之间建立缓冲区中介，生产者将帧对象存入缓冲区，而消费者从缓冲区读取帧对象；在内存空间中定义一个循环队列结构的公共资源空间，当作帧对象传输的缓冲区，使得帧对象传输，提高连续图像采集的鲁棒性；

4.4帧对象的保存

针对步骤4.3，为解决图像数据保存，及解决帧对象的保存，将传感器发送的电信号经信号集成模块转换成脉冲信号传入数据传输器；经数据传输器扩大后的信号传输到图像采集器的控制模块，控制模块与处理模块进行交互，启动处理程序；DMA控制器向处理队列发送处理通知，处理队列调用处理程序启动数据读写器从DMA队列中读取帧对象，对DMA队列进行出队操作，并与存储模块交互，将帧对象写入存储模块，实现图像数据的保存；

针对步骤4.3写入帧对象的DMA队列，采用准备队列监控DMA队列是否队满，若DMA队列满，采用准备队列记录DMA队列的信息，并向处理队列发送中断通知，处理队列调用处理程序控制数据读写器暂停帧对象的读取；

步骤5：结束图像自动化采集

为结束图像采集，采用发送停止连续图像采集指令，发送到信号集成模块并进行处理，通过信号指令识别器识别指令并通过脉冲信号发生器向相机发送所需的脉冲信号，内部调用SDK工具包封装的相机停止连续图像采集接口，将相机缓存清空，并与处理模块交互，数据读取器停止工作；

步骤6：资源的释放

采用CLR管理分配和释放的托管资源，由垃圾回收器自动回收；对于非托管资源，采用调用Dispose()方法手动显性释放资源。