CN102984820B - 分辨率可调的农业现场图像无线传感器节点及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了分辨率可调的农业现场图像无线传感器节点及控制方法，传感器节点包括接收图像信号的感知模块、处理器模块、WIFI无线通信模块和供电模块，其特征在于，所述感知模块与处理器模块的一组I/O端口相连，处理器模块的另一组I/O端口与WIFI无线通信模块连接，各个节点与无线路由器之间形成自组织的无线图像传感器网络，通过无线网络协议与远程计算机终端进行通信。本发明可以，通过计算机可远程调节分辨率，调节范围在30万像素到300万像素之间，可灵活地采集不同像素的图像，并利用ARM处理器运行各种图像压缩算法，通常情况下文件较小的图像更适合在无线网络中快速传输。
Description
技术领域
本发明涉及无线传感器的技术领域，特别涉及一种分辨率可调的农业现场图像无线传感器节点及控制方法。
背景技术
目前大部分的图像传感器是针对普通光照来设计的，即所拍摄的图像环境光亮不能太强烈，这些图像传感器在野外环境或农田强烈的日光下所拍摄的图像都会泛白，从而无法得到真实的环境或植物色彩、亮度、饱和度、对比度。当前没有针对农田强光下的图像传感器，此类传感器也不具备无线功能，不能大范围远距离地获取农田的图像数据，更不能用计算机远程控制其进行图像信息采集。
中国实用新型专利ZL201020505792.5（授权公告号为CN202004856U）公开了一种适用于无线传感器网络的节点设备的图像采集处理装置，该图像采集处理装置包括：控制管理单元、与所述控制管理单元相连的存储单元、图像采集处理单元、接口电路、光强控制单元，所述存储单元和所述接口电路分别与所述图像采集处理单元相连接，所述接口电路与无线传感器无线网络节点设备相连接。该图像采集装置可以实现对图像信息的采集功能，而且可以根据应用需求进行模式配置，并灵活控制设备工作状态，但是，上述装置同样不能通过计算机远程对其进行图像信息采集，其分辨率也不可远程调节。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种能远距离操作与控制的、可远程调节30~300万像素分辨率的基于无线传感器网络的农业现场图像传感器节点。
本发明的另一目的在于，提供一种基于上述无线传感器节点的控制方法。
为了达到上述第一发明目的，本发明采用以下技术方案：
本发明一种分辨率可调的农业现场图像无线传感器节点，包括接收图像信号的感知模块、处理器模块、WIFI无线通信模块及供电模块，所述供电模块与感知模块、处理器模块以及无线通信模块连接，所述感知模块与处理器模块的一组I/O端口相连，处理器模块的另一组I/O端口与WIFI无线通信模块连接，各个节点与无线路由器之间形成自组织的无线图像传感器网络，通过无线网络协议与远程计算机终端进行通信。
优选的，所述感知模块由图像感知传感器、镜头及外围电路组成，所述感知模块核心芯片为OV3640，其DATA[9:0]引脚是传感器的10位RGB输出，与外围电路相连，AVDD引脚是2.45V-3V模拟电源，DVDD引脚是1.5V±10%的数字电源，DOVDD引脚是1.7V-3.0V数字I/O电源，所述图像感知传感器外部安装镜头。
进一步的，所述镜头为可变焦距的镜头。
优选的，所述处理器模块核心芯片为S3C6410，其中S3C6410的USBHost模块提供USB接口与WIFI无线通信模块相连，S3C6410的VDD电源域与外部供电模块相连，S3C6410的摄像头接口与感知模块相连。
优选的，所述WIFI无线通信模块核心芯片为RT5370芯片，其中RT5370的USB收发器接口与处理器模块的USB接口相连，RT5370的电源引脚与外部供电模块相连。
为了达到上述第二发明目的，本发明采用以下技术方案：
本发明分辨率可调的农业现场图像无线传感器节点的控制方法，包括下述步骤：
S1、调用open方法打开摄像头设备；
S2、建立一个v4l2_format类型的结构体并接收远程设置图像的分辨率；
S3、调用VIDIOC_S_FMT方法根据步骤S2中的v4l2_format结构体的属性值设置当前驱动的频捕获格式；
S4、调用VIDIOC_STREAMON方法以开始显示视频/图像；
S5、从摄像头中读取一帧数据放入缓冲区；
S6、把缓冲区的数据写入到文件中即可生成需要获取的图像；
S7、调用VIDIOC_STREAMOFF方法以结束视频/图像显示；
S8、调用close方法关闭摄像头设备。
优选的，步骤S2中，所述摄像头的输出格式为RAW、JPG、YUV422中的一种或多种。
优选的，步骤S2中，进一步包括设置图像的亮度、对比度、饱和度。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
（1）分辨率方面，图像传感器模块最大支持300万像素的图像，通过计算机可远程调节分辨率，调节范围在30万像素到300万像素之间，可灵活地采集不同像素的图像，并利用ARM处理器运行各种图像压缩算法，通常情况下文件较小的图像更适合在无线网络中快速传输。
（2）通过符合802.11无线网络国际标准的自组织无线传感器网络可以远程获取农田图像，实现由远程计算机用户对农田现场环境的直观监测与控制，并为计算机分析与决策支持提供基本的图像数据。
（3）整个电路核心控制器采用ARM处理器来控制，利用ARM处理器较强的存储与处理能力，可以运行高效的图像压缩算法来获取农田现场环境的信息，由WIFI无线通信模块构成自组织无线网络来传输，将数据通过无线传感器网络直接传送到计算机进行处理，远程计算机管理用户根据各节点的图像信息，可以决策指导其它精准农业系统。
（4）本农业现场图像无线传感器节点属于自主开发与设计，可通过计算机远程调节分辨率、亮度、饱和度、对比度，适合在农田环境光照变化比较大的场合使用。当农田光照强度较强时，程序自动降低亮度、饱和度和对比度，避免图像泛白；当农田光照强度较弱时，程序又自动增加亮度、饱和度和对比度，使图像色彩更明亮。
附图说明
图1是本发明传感器节点的原理框图；
图2是本发明传感器节点具体的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，本发明提供一种分辨率可调的农业现场图像无线传感器节点，包括接收图像信号的感知模块、处理器模块、WIFI无线通信模块及供电模块，所述供电模块与感知模块、处理器模块以及无线通信模块连接，所述感知模块与处理器模块的一组I/O端口相连，处理器模块的另一组I/O端口与WIFI无线通信模块连接，各个节点与无线路由器之间形成自组织的无线图像传感器网络，通过无线网络协议与远程计算机终端进行通信。
所述感知模块由图像感知传感器和镜头及接收图像信号的外围电路组成，其中图像感知模块连接到处理器模块，还连接至供电模块。所述WIFI无线通信模块连接到处理器模块的另一组端口，并且还连接至供电模块。所述感知模块核心电路为OV3640芯片；所述处理器模块核心电路为SAMSUNGS3C6410芯片，通讯模块核心电路为RT5370芯片。
如图2所示，本实施例中，图像感知OV3640模块通过I/O端口连接到SAMSUNGS3C6410处理器芯片，将图像信号输出到核心处理器进行运算。SAMSUNGS3C6410芯片还与RT5370通信模块的输入输出相连接，通过通信电路可实现与无线路由器的连接，并且自组织形成无线传感器网络。图像感知模块的原理是当农田光照强度较强时，程序自动降低亮度、饱和度和对比度，避免图像泛白；当农田光照强度较弱时，程序又自动增加亮度、饱和度和对比度，使图像色彩更明亮，当图像信号输入到SAMSUNGS3C6410芯片进行处理时，就可以执行各种高效的图像压缩算法，处理后的图像由相连接的RT5370通信模块实现无线网络传输，构成完整的农田图像无线传感器网络。该网络可以实现农田图像的无线收发以及远程传输，并且将图像信息直接传送到远程计算机终端，用户通过远程计算机即可实现直观地对远距离农田环境的监测与控制。
本实施例分辨率可调的农业现场图像无线传感器节点的控制方法，可以获取的图像分辨率较高，获取的图像能通过无线网络传输，节点能够通过网络实现远程控制、调节图像的分辨率、亮度、对比度和饱和度，包括下述步骤：
S1、调用open方法打开摄像头设备；
S2、建立一个v4l2_format类型的结构体并接收远程设置图像的分辨率；设置摄像头支持的RAW、JPG、YUV422等多种输出格式；设置图像的亮度、对比度和饱和度；
S3、调用VIDIOC_S_FMT方法根据操作2中的v4l2_format结构体的属性值设置当前驱动的频捕获格式；
S4、调用VIDIOC_STREAMON方法以开始显示视频/图像；
S5、从摄像头中读取一帧数据放入缓冲区；
S6、把缓冲区的数据写入到文件中即可生成需要获取的图像；
S7、调用VIDIOC_STREAMOFF方法以结束视频/图像显示；
S8、调用close方法关闭摄像头设备。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种分辨率可调的农业现场图像无线传感器节点，包括接收图像信号的感知模块、处理器模块、WIFI无线通信模块及供电模块，所述供电模块与感知模块、处理器模块以及无线通信模块连接，其特征在于，所述感知模块与处理器模块的一组I/O端口相连，处理器模块的另一组I/O端口与WIFI无线通信模块连接，各个节点与无线路由器之间形成自组织的无线图像传感器网络，通过无线网络协议与远程计算机终端进行通信；所述感知模块由图像感知传感器、镜头及外围电路组成，所述感知模块核心芯片为OV3640，其DATA[9:0]引脚是传感器的10位RGB输出，与外围电路相连，AVDD引脚是2.45V-3V模拟电源，DVDD引脚是1.5V±10％的数字电源，DOVDD引脚是1.7V-3.0V数字I/O电源，所述图像感知传感器外部安装镜头；
所述农业现场图像无线传感器节点通过计算机远程调节分辨率、亮度、饱和度、对比度，适用于在农田环境光照变化比较大的场合，当农田光照强度较强时，计算机自动降低亮度、饱和度和对比度，避免农业现场图像泛白，当农田光照强度较弱时，计算机又自动增加亮度、饱和度和对比度，使农业现场图像色彩更明亮。
2.根据权利要求1所述的分辨率可调的农业现场图像无线传感器节点，其特征在于，所述镜头为可变焦距的镜头。
3.根据权利要求1所述的分辨率可调的农业现场图像无线传感器节点，其特征在于，所述处理器模块核心芯片为S3C6410，其中S3C6410的USBHost模块提供USB接口与WIFI无线通信模块相连，S3C6410的VDD电源域与外部供电模块相连，S3C6410的摄像头接口与感知模块相连。
4.根据权利要求1所述的分辨率可调的农业现场图像无线传感器节点，其特征在于，所述WIFI无线通信模块核心芯片为RT5370芯片，其中RT5370的USB收发器接口与处理器模块的USB接口相连，RT5370的电源引脚与外部供电模块相连。
5.一种分辨率可调的农业现场图像无线传感器节点的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：
S1、调用open方法打开摄像头设备；
S2、建立一个v4l2_format类型的结构体并接收远程设置图像的分辨率；
S3、调用VIDIOC_S_FMT方法根据步骤S2中的v4l2_format结构体的属性值设置当前驱动的频捕获格式；
S4、调用VIDIOC_STREAMON方法以开始显示视频/图像；
S5、从摄像头中读取一帧数据放入缓冲区；
S6、把缓冲区的数据写入到文件中即可生成需要获取的图像；
S7、调用VIDIOC_STREAMOFF方法以结束视频/图像显示；
S8、调用close方法关闭摄像头设备。
6.根据权利要求5所述的分辨率可调的农业现场图像无线传感器节点的控制方法，其特征在于，步骤S2中，所述摄像头的输出格式为RAW、JPG、YUV422中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的分辨率可调的农业现场图像无线传感器节点的控制方法，其特征在于，步骤S2中，进一步包括设置图像的亮度、对比度、饱和度。
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