CN102263936B - 一种ccd图像处理和传输方案及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于CCD图像处理和传输技术领域，提出一种CCD图像处理和传输方案及其装置。该CCD图像处理和传输装置由图像和指令处理模块，图像控制和接收模块，无线模块和显示器组成。本发明提出的方案，实现了CCD图像的传输，并具有对传输带宽要求低，易于实现，CCD图像的传输内容可以灵活选择，图像接收设备可以灵活部署等优点。

Description

一种CCD图像处理和传输方案及其装置

技术领域

本发明涉及一种CCD图像处理和传输方案及其装置，适用于CCD图像处理和传输技术领域。特别涉及可以通过指令先选择关键图像数据，再将其压缩后进行传输的CCD图像处理和传输方案及其装置。

背景技术

近四十年来，CCD器件及其应用技术的研究取得了惊人的进展，特别是在图像传感和非接触测量领域的发展更为迅速。CCD图像传感器以其高分辨率的优点，广泛应用于数码摄影、天文学等领域。

如果一套视频监控系统应用CCD摄像头，将获得非常高清的画面。然而目前在技术上的难点是CCD图像不利于处理和传输，其传输带宽要求在Gbps级别，一般的传输系统很难达到此带宽，即使可以实现，要搭建一套应用CCD的视频监控系统成本也会过高，因此这样的系统并没有得到普及。另外目前CCD图像传输的内容一般是不能灵活选择的，而且接收设备一般都是固定位置的，也不利于灵活接收图像。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术上的上述难点和缺点，提出一种可以实现CCD图像传输，并具有对传输带宽要求低，易于实现，CCD图像的传输内容可以灵活选择，图像接收设备可以灵活部署等优点的CCD图像处理和传输方案及其装置。

该CCD图像处理和传输方案的设计思想是：图像控制和接收模块可以向图像和指令处理模块发送指令，使其传回所要求的关键图像数据。图像和指令处理模块收到指令后，将给图像控制和接收模块发送指令反馈信息，如果无法传送，则要报出原因，例如是系统出现故障或者是此图像不存在等等。若可以传送，则接下来图像和指令处理模块按照图像控制和接收模块的要求从存储的图像中提取出所要求传输的关键图像数据，并对其进行压缩处理后传给图像控制和接收模块。这样所传输的CCD图像数据减少了，又经过了压缩，因此可以减小传输带宽，使传输成本降低且易于实现，传输的图像内容也可以进行选择。目前的3G技术，在信号速率为1.5Mbps左右时，具有较低的误码率，可以保证传输的可靠性，又可以满足本方案所要求的传输带宽，因此本方案中的CCD图像传输采用无线信道，这样图像控制和接收模块可以灵活部署。

本发明还提供一种基于所提方案的CCD图像处理和传输装置，如图1所示，该CCD图像处理和传输装置由图像和指令处理模块，图像控制和接收模块，无线模块和显示器组成，下面介绍一下装置中各设备及其功能：

一、图像和指令处理模块：与CCD图像源相连，该模块负责接收CCD图像源的图像数据，能够对图像数据进行处理，并可以对图像控制和接收模块发送的指令进行处理。这个模块可以应用赛灵思公司开发的Virtex-5系统开发板，以下简称V5板。此V5板外围应配有一个接口电路板，与CCD图像源相连，完成CCD图像的Cameralink数据到V5板预处理数据的转换。经转换后数据的时钟频率在200MHz左右，在V5板的处理能力范围内，因此应用V5板是可行的。图像和指令处理模块的作用是：

1，按照时刻对来自CCD图像源的图像数据逐帧地进行存储。

2，能够根据图像控制和接收模块的指令，从存储的图像中提取出要传送的图像。

3，能够对要传送的图像进行压缩处理。

4，将图像进行压缩后，能够根据通信协议，将压缩后的CCD图像数据进行处理，并传给无线模块发射出去。

5，能够接收来自无线模块的数据，根据通信协议解析出指令信息，能够进行指令信息反馈，并将此指令反馈信息传给无线模块发射出去。

二、无线模块：

与图像和指令处理模块相连的无线模块功能是：

1，将图像和指令处理模块传送来的CCD图像数据和指令反馈信息转化为无线信号发射给与图像控制和接收模块相连的无线模块。

2，可以接收与图像控制和接收模块相连的无线模块发送的无线信号，此信号对应着图像控制和接收模块发送的指令信息，例如要提取哪一幅图像，提取图像的哪块位置。接收后将指令信息的无线信号转化为数字信号发送给图像和指令处理模块。

与图像控制和接收模块相连的无线模块功能是：

1，能够接收CCD图像数据和指令反馈信息的无线信号，此无线信号来自与图像和指令处理模块相连的无线模块，接收后将无线信号转化为数字信号传给图像控制和接收模块。

2，能够将图像控制和接收模块要发送给图像和指令处理模块的指令信息转化为无线信号发射出去。

三、图像控制和接收模块：它的功能是：

1，可以接收来自无线模块的信号，此信号为传回的CCD图像数据或是图像和指令处理模块反馈的指令信息。

2，可以对收到的CCD图像进行存储和识别。

3，可以要求图像和指令处理模块传回指定时刻的图像，并可以精确到此幅图像的某一块位置，在显示器界面可以用小窗口对图像进行框定，要求传回此窗口内的CCD图像，最后根据通信协议将指令发送给无线模块。

四、显示器：与图像控制和接收模块相连，用于显示图像控制和接收模块识别后的图像和对要求回传的图像进行图像框定。

下面再具体说一下本发明所提方案的通信过程：

上行通信过程是：图像控制和接收模块可以要求图像和指令处理模块传回指定时刻的图像，并可以精确到此幅图像的某一块位置，在显示器界面可以用小窗口对图像进行框定，要求传回此窗口内的CCD图像，最后根据通信协议将指令信息发送给无线模块，无线模块将指令信息转换为无线信号发射出去。与图像和指令处理模块相连的无线模块收到此信号后，将其转化为数字信号传送给图像和指令处理模块。图像和指令处理模块接收到来自无线模块的数据后，根据通信协议解析出指令信息。

下行通信过程是：图像和指令处理模块根据指令信息，先对指令信息进行反馈，此指令反馈信息将说明图像和指令处理模块是否能够传送图像控制和接收模块所要求的CCD图像，如果无法传送，则要报出原因，例如是系统出现故障或者是此图像不存在等等。若可以传送，则接下来按照图像控制和接收模块的要求从存储的图像中提取出窗口内的CCD图像，并对其进行压缩处理。图像和指令处理模块先将指令反馈信息传给无线模块，然后再根据通信协议，将压缩后的CCD图像数据进行处理，并将其传给无线模块。无线模块将指令反馈信息和CCD图像数据转化为无线信号发射给与图像控制和接收模块相连的无线模块。该无线模块收到此无线信号后，将其转化为数字信号传给图像控制和接收模块。图像控制和接收模块收到指令反馈信息后，将知道系统是否可以按要求传回图像，若不能传送也可以知道原因，以便另行操作。若可以传送，则图像控制和接收模块收到CCD图像数据后，对其进行存储和模式识别，最后将图像在显示器中显示出来。

当然，需要定期地从图像和指令处理模块和图像控制和接收模块中拷贝出存储的CCD图像，以对其进行备份，同时也释放了存储空间。

本发明还提供一种CCD图像处理和传输装置，该装置由图像和指令处理模块，图像控制和接收模块，无线模块和显示器组成。如图1所示。图像和指令处理模块，能够存储CCD图像数据，并能按照图像控制和接收模块的要求，将所要求传输的图像进行压缩后传给图像控制和接收模块，同时可以对图像控制和接收模块发送的指令信息进行反馈；无线模块，用来完成数字信号和无线信号间的相互转换；图像控制和接收模块，用来向图像和指令处理模块发送指令信息，要求其传回特定的CCD图像数据，并可以接收CCD图像数据和指令反馈信息；显示器，用于显示图像控制和接收模块识别后的图像和对要求回传的图像进行图像框定。

如图2所示，是图像和指令处理模块的组成框图，它由图像存储模块，图像提取模块，图像压缩模块，通信协议处理模块和指令信息处理模块组成。下面具体说明一下各模块的功能：

1、图像存储模块：该模块负责按照时刻对来自CCD图像源的图像数据逐帧地进行存储。

2、图像提取模块：该模块负责按照图像控制和接收模块的要求，从图像存储模块中提取出所要求传输的CCD图像数据。

3、图像压缩模块：该模块负责将图像提取模块提取出的图像进行压缩，这样利于传输。

4、通信协议处理模块：该模块有两方面作用，一方面是将图像压缩模块压缩后的CCD图像数据按照通信协议进行处理，处理为将要在无线信道中传输的数据，此数据通过无线模块转换为无线信号即可传输给图像控制和接收模块。另一方面是将图像控制和接收模块发送来的指令信息根据通信协议解析为相应的操作码。

5、指令信息处理模块：该模块有两方面作用，一方面是根据通信协议处理模块解析后的操作码控制其他模块进行相应的操作。另一方面是对指令信息进行反馈，如果可以完成要求则反馈可以完成，否则要报出原因，例如是系统出现故障或者是此图像不存在等等。

如图3所示，是图像和指令处理模块的装置图，各模块的作用及装置的工作原理已在图2说明中陈述。

如图4所示，是图像控制和接收模块的组成框图，它由图像存储模块，图像识别模块和指令信息处理模块组成。下面具体说明一下各模块的功能：

1、图像存储模块：该模块负责按照时刻对来自图像和指令处理模块的图像数据逐帧地进行存储。

2、图像识别模块：该模块负责对预观察的图像数据进行图像识别，通过图像识别算法提取出具有所要求特征参数的图像数据。

3、指令信息处理模块：该模块有两方面的作用。一方面是接收来自图像和指令处理模块的指令反馈信息，以便进行相应的操作。另一方面是根据通信协议，将对图像和指令处理模块传输数据的要求转化为相应的指令信息。

如图5所示，是图像控制和接收模块的装置图，各模块的作用及装置的工作原理已在图4说明中陈述。

本发明具有如下的技术优势和有益效果：

1)图像控制和接收模块可以通过指令选择关键图像数据，此关键图像数据经过压缩后再进行传输，这样可以减小传输带宽，且易于实现。

2)由于所传输的图像数据是图像控制和接收模块通过指令进行选择的，因此传输的图像内容可以灵活选择。

3)由于CCD图像数据是通过无线信道传输的，因此图像控制和接收模块可以灵活部署。

附图说明

通过下面结合附图进行的对实施例的描述，本发明的上述和/或其他目的和优点将会变得更加清楚，其中：

图1示出本发明所提CCD图像处理和传输装置的示意图。其中：

101是图像和指令处理模块，与CCD图像源相连，该模块负责接收CCD图像源的图像数据，能够对图像数据进行处理，并可以对图像控制和接收模块发送的指令进行处理，具体功能描述见发明内容；

102是无线模块，它与图像和指令处理模块相连，将图像和指令处理模块传送来的CCD图像数据和指令反馈信息转化为无线信号发射给与图像控制和接收模块相连的无线模块。同时可以接收与图像控制和接收模块相连的无线模块发送的无线信号，此信号对应着图像控制和接收模块发送的指令信息，例如要提取哪一幅图像，提取图像的哪块位置。接收后将指令信息的无线信号转化为数字信号发送给图像和指令处理模块；

103是无线模块，它与图像控制和接收模块相连，能够接收CCD图像数据和指令反馈信息的无线信号，此无线信号来自与图像和指令处理模块相连的无线模块，接收后将无线信号转化为数字信号传给图像控制和接收模块。能够将图像控制和接收模块发送给图像和指令处理模块的指令信息转化为无线信号发射出去；

104是图像控制和接收模块，用于接收CCD图像，并可以向图像和指令处理模块发送指令，让其传回所要求的图像数据，具体功能描述见发明内容；

105是显示器，与图像控制和接收模块相连，用于显示图像控制和接收模块识别后的图像和对要求回传的图像进行图像框定。

图2示出图像和指令处理模块的组成框图，其中：

201图像存储模块，该模块负责按照时刻对来自CCD图像源的图像数据逐帧地进行存储。

202图像提取模块，该模块负责按照图像控制和接收模块的要求，从图像存储模块中提取出所要求传输的CCD图像数据。

203图像压缩模块，该模块负责将图像提取模块提取出的图像进行压缩，这样利于传输。

204通信协议处理模块，该模块有两方面作用，一方面是将图像压缩模块压缩后的CCD图像数据按照通信协议进行处理，处理为将要在无线信道中传输的数据，此数据通过无线模块转换为无线信号即可传输给图像控制和接收模块。另一方面是将图像控制和接收模块发送来的指令信息根据通信协议解析为相应的操作码。

205指令信息处理模块，该模块有两方面作用，一方面是根据通信协议处理模块解析后的操作码控制其他模块进行相应的操作。另一方面是对指令信息进行反馈，如果可以完成要求则反馈可以完成，否则要报出原因，例如是系统出现故障或者是此图像不存在等等。

图3示出图像和指令处理模块的装置图，各模块的作用及装置的工作原理已在图2说明中陈述。

如图4示出图像控制和接收模块的组成框图，其中：

401图像存储模块，该模块负责按照时刻对来自图像和指令处理模块的图像数据逐帧地进行存储。

402图像识别模块，该模块负责对预观察的图像数据进行模式识别，通过模式识别算法提取出具体所要求特征参数的图像数据。

403指令信息处理模块，该模块有两方面的作用。一方面是接收来自图像和指令处理模块的指令反馈信息，以便进行相应的操作。另一方面是根据通信协议，将对图像和指令处理模块传输数据的要求转化为相应的指令信息。

图5示出图像控制和接收模块的装置图，各模块的作用及装置的工作原理已在图4说明中陈述。

具体实施方式

通过参照下面对示例性的非限定性的实施例和附图的详细描述，本发明的优点和特征以及实现本发明的方法可更易于理解。然而，本发明可以以多种不同的形式来实施，而不应被解释为受限于在此阐释的实施例。此外，提供这些实施例从而该公开将是彻底的和完全的，并将完整地将本发明的构思传达给本领域技术人员，本发明将仅由所附权利要求定义。

本实施例中以图像控制和接收模块要求传输当天15点23分15秒的第五帧图像的左上角为例，参照图1详细叙述本发明的CCD图像处理和传输方案及其装置是如何实现CCD图像传输的。如图1所示，首先在显示器上对要求传回的CCD图像进行框定，假设窗口框定在当天15点23分15秒的第五帧图像的左上角，然后图像控制和接收模块根据通信协议将此指令信息发送给无线模块，无线模块将其转化为无线信号发射给与图像和指令处理模块相连的无线模块。该无线模块接收到此信号后，将其转化为数字信号传送给图像和指令处理模块。图像和指令处理模块根据通信协议解析出指令信息，然后进行指令信息反馈，如果无法传送，则要报出原因，例如是系统出现故障或者是此图像不存在等等。若可以传送，则接下来按照图像控制和接收模块的要求从存储的图像中提取出窗口内的CCD图像，并对其进行压缩处理。图像和指令处理模块先将指令反馈信息传给无线模块，然后再根据通信协议，将压缩后的CCD图像数据进行处理，并将其传给无线模块。无线模块将指令反馈信息和CCD图像数据转化为无线信号发射给与图像控制和接收模块相连的无线模块。该无线模块将收到的无线信号转换为数字信号传给图像控制和接收模块。图像控制和接收模块收到指令反馈信息后，将知道系统是否可以按要求传回图像，若不能传送也可以知道原因，以便另行操作。若可以传送，则图像控制和接收模块收到CCD图像数据后，对其进行存储和模式识别，最后将图像在显示器中显示出来。

本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种变形和修改。如可以将所要求传回的图像改为当天16点10分45秒的第二帧图像的右下角。

Claims (7)

1.一种CCD图像处理和传输装置，该CCD图像处理和传输装置由图像和指令处理模块，图像控制和接收模块，无线模块和显示器组成，其特征在于：

1)、图像和指令处理模块：与CCD图像源相连，该模块负责接收CCD图像源的图像数据，能够对图像数据进行处理，并可以对图像控制和接收模块发送的指令进行处理，图像和指令处理模块的作用是：

(1)按照时刻对来自CCD图像源的图像数据逐帧地进行存储；

(2)能够根据图像控制和接收模块的指令，从存储的图像中提取出要传送的图像；

(3)能够对要传送的图像进行压缩处理；

(4)将图像进行压缩后，能够根据通信协议，将压缩后的CCD图像数据进行处理，并传给无线模块发射出去；

(5)能够接收来自无线模块的数据，根据通信协议解析出指令信息，能够进行指令信息反馈，并将此指令反馈信息传给无线模块发射出去；

2)、无线模块：

与图像和指令处理模块相连的无线模块功能是：

(1)将图像和指令处理模块传送来的CCD图像数据和指令反馈信息转化为无线信号发射给与图像控制和接收模块相连的无线模块；

(2)可以接收与图像控制和接收模块相连的无线模块发送的无线信号，此信号对应着图像控制和接收模块发送的指令信息，所述指令信息为要提取哪一幅图像，提取图像的哪块位置，接收后将指令信息的无线信号转化为数字信号发送给图像和指令处理模块；

与图像控制和接收模块相连的无线模块功能是：

(1)能够接收CCD图像数据和指令反馈信息的无线信号，此无线信号来自与图像和指令处理模块相连的无线模块，接收后将无线信号转化为数字信号传给图像控制和接收模块；

(2)能够将图像控制和接收模块要发送给图像和指令处理模块的指令信息转化为无线信号发射出去；

3)、图像控制和接收模块：它的功能是：

(1)可以接收来自无线模块的信号，此信号为传回的CCD图像数据或是图像和指令处理模块反馈的指令信息；

(2)可以对收到的CCD图像进行存储和识别；

(3)可以要求图像和指令处理模块传回指定时刻的图像，并可以精确到此幅图像的某一块位置，在显示器界面可以用小窗口对图像进行框定，要求传回此窗口内的CCD图像，最后根据通信协议将指令发送给无线模块；

4)、显示器：与图像控制和接收模块相连，用于显示图像控制和接收模块识别后的图像和对要求回传的图像进行图像框定。

2.根据权利要求1所述的CCD图像处理和传输装置，其特征在于：

所述的图像和指令处理模块由图像存储模块，图像提取模块，图像压缩模块，通信协议处理模块和指令信息处理模块组成，各模块的功能为：

(1)图像存储模块：该模块负责按照时刻对来自CCD图像源的图像数据逐帧地进行存储；

(2)图像提取模块：该模块负责按照图像控制和接收模块的要求，从图像存储模块中提取出所要求传输的CCD图像数据；

(3)图像压缩模块：该模块负责将图像提取模块提取出的图像进行压缩，这样利于传输；

(4)通信协议处理模块：该模块有两方面作用，一方面是将图像压缩模块压缩后的CCD图像数据按照通信协议进行处理，处理为将要在无线信道中传输的数据，此数据通过无线模块转换为无线信号即可传输给图像控制和接收模块，另一方面是将图像控制和接收模块发送来的指令信息根据通信协议解析为相应的操作码；

(5)指令信息处理模块：该模块有两方面作用，一方面是根据通信协议处理模块解析后的操作码控制其他模块进行相应的操作，另一方面是对指令信息进行反馈，如果可以完成要求则反馈可以完成，否则要报出原因，所述原因包括系统出现故障或者此图像不存在。

3.根据权利要求1所述的CCD图像处理和传输装置，其特征在于：

所述的图像控制和接收模块由图像存储模块，图像识别模块和指令信息处理模块组成，各模块的功能为：

(1)图像存储模块：该模块负责按照时刻对来自图像和指令处理模块的图像数据逐帧地进行存储；

(2)图像识别模块：该模块负责对预观察的图像数据进行图像识别，通过图像识别算法提取出具有所要求特征参数的图像数据；

(3)指令信息处理模块：该模块有两方面的作用，一方面是接收来自图像和指令处理模块的指令反馈信息，以便进行相应的操作，另一方面是根据通信协议，将对图像和指令处理模块传输数据的要求转化为相应的指令信息。

4.一种CCD图像处理和传输方法，其特征在于：图像控制和接收模块可以向图像和指令处理模块发送指令，使其传回所要求的关键图像数据，图像和指令处理模块收到指令后，将给图像控制和接收模块发送指令反馈信息，如果无法传送，则要报出原因，所述原因包括系统出现故障或者此图像不存在，若图像和指令处理模块可以传送图像控制和接收模块所要求传输的CCD图像数据，则接下来图像和指令处理模块按照图像控制和接收模块的要求从存储的图像中提取出所要求传输的关键图像数据，并对其进行压缩处理后传给图像控制和接收模块。

5.根据权利要求4所述的CCD图像处理和传输方法，其特征在于：

所述方法具体包括上行通信过程，所述上行通信过程具体为：图像控制和接收模块可以要求图像和指令处理模次传回指定时刻的图像，并可以精确到此幅图像的某一块位置，在显示器界面可以用小窗口对图像进行框定，要求传回此窗口内的CCD图像，最后根据通信协议将指令信息发送给无线模块，无线模块将指令信息转换为无线信号发射出去，与图像和指令处理模块相连的无线模块收到此信号后，将其转化为数字信号传送给图像和指令处理模块，图像和指令处理模块接收到来自无线模块的数据后，根据通信协议解析出指令信息。

6.根据权利要求4所述的CCD图像处理和传输方法，其特征在于：

所述方法具体包括下行通信过程，所述下行通信过程具体为：图像和指令处理模块根据指令信息，先对指令信息进行反馈，此指令反馈信息将说明图像和指令处理模块是否能够传送图像控制和接收模块所要求的CCD图像，如果无法传送，则要报出原因，所述原因包括系统出现故障或者此图像不存在，若可以传送，则接下来按照图像控制和接收模块的要求从存储的图像中提取出窗口内的CCD图像，并对其进行压缩处理，图像和指令处理模块先将指令反馈信息传给无线模块，然后再根据通信协议，将压缩后的CCD图像数据进行处理，并将其传给无线模块，无线模块将指令反馈信息和CCD图像数据转化为无线信号发射给与图像控制和接收模块相连的无线模块，该无线模块收到此无线信号后，将其转化为数字信号传给图像控制和接收模块，图像控制和接收模块收到指令反馈信息后，将知道系统是否可以按要求传回图像，若不能传送也可以知道原因，以便另行操作，若可以传送，则图像控制和接收模块收到CCD图像数据后，对其进行存储和模式识别，最后将图像在显示器中显示出来。

7.根据权利要求4所述的CCD图像处理和传输方法，其特征在于：CCD图像传输采用无线信道，并且需要定期地从图像和指令处理模块和图像控制和接收模块中拷贝出存储的CCD图像，以对其进行备份，同时也释放了存储空间。

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