[发明专利]一种双处理器架构下的任意曝光时长图像采集装置及方法

说明书

本发明提供了一种双处理器架构下的任意曝光时长图像采集装置及方法，包括图像采集板、副处理板和主处理板，其中，图像采集板用于采集可见光图像；副处理板用于图像编解码和图像预处理；主处理板为整个系统供电、对图像进行处理和进行数据通信。本发明能够提供一种双处理器架构下的任意曝光时长图像采集装置。可以根据指令对CMOS传感器曝光时间进行准确控制，能够在采集图像数据后快速进行解码、处理和传输，图像传输速度快，延时低，整个装置结构紧凑，操作简单，可重构，适应性好、稳定性强。

技术领域

本发明涉及智能控制技术领域，具体涉及的是一种双处理器架构下的任意曝光时长图像采集装置及方法。

背景技术

目前主流的图像传感器主要由CCD和CMOS传感器，二者成像基本原理相同，但是CCD制造工艺复杂，信号解码过程需要额外的电路，整体成本较高；而CMOS传感器具有成像速度快、功耗小、成本低等特点，整体尺寸也能够做到比较小。越来越多的图像采集硬件采用CMOS传感器作为感光器件。

随着半导体行业的兴起，出现了许多种类的处理器，在实际开发过程中由于不同处理器在不同任务实现中具有不同的优势，因此将各种处理器配合用于解决实际任务成为了开发中广泛采用的技术解决方案。采用FPGA芯片可以较容易地实现CMOS传感器原始数据的处理和图像编解码等操作，但是单纯FPGA芯片进行图像处理算法开发周期长、难度大，而在ARM处理器上进行算法开发能够调用许多开源图像处理库，现有算法可以很快的移植到ARM处理器上。对于极暗场景和光强变化范围大的场景下的图像采集和处理，FPGA芯片适合用于图像预处理，ARM处理器则适合运行复杂图像处理算法，二者相互配合可以充分发挥各自的优势。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种双处理器架构下的任意曝光时长图像采集装置及方法，双处理器架构指ARM处理器和FPGA芯片，其中FPGA芯片因其本身的特性而在图像编解码方面具有一定优势；ARM处理器为图像处理程序提供了算法平台，提高了图像处理能力，也能够快速对现有算法进行移植；整个装置结构紧凑，操作简单，可重构，适应性好、稳定性强。

本发明的技术解决方案：

本发明提供一种双处理器架构下的任意曝光时长图像采集装置，包括图像采集板、副处理板和主处理板。其中，图像采集板用于采集可见光图像；副处理板用于图像编解码和图像预处理；主处理板为整个系统供电、对图像进行处理和进行数据通信。

所述图像采集板、副处理板和主处理板之间通过HRS板间连接器连接。

所述图像采集板包括CMOS传感器、LDO供电模块、MCS-51单片机和板间连接器。采用LDO电源芯片为CMOS传感器供电，使用MCS-51单片机通过IIC总线对CMOS传感器芯片的寄存器进行配置；CMOS传感器对原始图像进行采集，该图像为待解码的数据，经过板间连接器将数据传输到副处理板；CMOS传感器支持外部触发模式，可以通过配置寄存器实现由外部触发信号控制曝光。

所述副处理板包括电压转换模块、FPGA芯片、DDR3 SDRAM、QSPI FLASH、图像编码模块和板间连接器。副处理板上的电压转换模块将主处理板经过转换之后的电压进一步转换为FPGA芯片运行所需要的电压，FPGA芯片读取原始图像数据之后对其进行Bayer解码，Bayer解码之后的图像经过降噪、增强和颜色空间转换之后缓存在DDR3SDRAM存储器中，缓存的图像分为两路，一路经过编码之后通过板间连接器发送至主处理板用于处理，另一路进入图像编码模块进行SDI编码，转换成模拟信号之后再通过板间连接器连接到主处理板上的SMA接口，并连接显示器用于显示。