CN103957372A - 基于Windows+RTX的实时图像采集处理系统 - Google Patents

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CN103957372A CN201410200802.7A CN201410200802A CN103957372A CN 103957372 A CN103957372 A CN 103957372A CN 201410200802 A CN201410200802 A CN 201410200802A CN 103957372 A CN103957372 A CN 103957372A
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张沛露
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Abstract

本发明涉及一种基于Windows+RTX的实时图像采集处理系统，采用一定的硬件设备采集被测图像，采集图像采用双缓存写入方式，保证采集数据不丢帧。利用共享内存的方式将Windows进程下采集到的图像数据传送给RTSS进程。由于RTSS进程将独占CPU一核，且不受Windows操作系统调度的影响，保证在RTSS进程下的图像处理速度得到满足。该系统软硬件划分清晰，功能独立，在系统使用的硬件条件下，可以满足相机处理速度的要求。在需要对图像进行实时采集处理的场合具有较好的实用性。

Description

基于Windows+RTX的实时图像采集处理系统
技术领域
本发明属于图像处理领域，特别涉及一种基于Windows+RTX的实时图像采集处理系统。
背景技术
图像处理技术是一个跨学科的领域，在科学研究、工程技术等领域有着广泛地应用。在工程应用领域，通常需要在一定实时条件对图像进行采集并运算处理。构建基于普通计算机的图像采集系统，由于受到Windows操作系统的限制，很难在进行数字图像采集的同时对图像进行实时处理。尤其是高实时特性的图像采集处理技术在工程设计、试验鉴定等领域有着更加紧迫的需求。对于普通的数字相机的图像采集存储可通过双缓冲区交替写入图像的方式进行处理，对于工业用的数字相机的图像采集基本能够满足要求。实时特性的图像采集处理技术的关键是解决Windows操作系统计算机实时性问题。基于Windows操作系统的控制计算机往往会受到系统资源限制，不具备较高的实时性。
在以往的图像采集系统中，采用数字图像采集卡开发工具采集数字图像，采用双缓冲区交替轮流写入的方式将数字图像进行存储。由于软件运行于Windows操作系统下，采集后的图像很难进行实时处理。在采用图像区域处理的算法基础上一般采集处理速度可达到20-30帧/秒，但这种情况要求所需处理的目标在图像中没有较大的位移。然而，很多情况下对采集后的图像进行实时处理又有较大需求。
发明内容
本发明要解决现有技术中的技术问题，提供一种采用基于Windows操作系统的RTX实时扩展软件，利用图像采集卡对数字图像进行采集，将采集后的图像数据进行实时处理的基于Windows+RTX的实时图像采集处理系统，其可以提高数字图像采集处理速度，满足实时性应用要求。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：
一种基于Windows+RTX的实时图像采集处理系统，包括：多核台式计算机、图像采集卡、数字相机；所述数字相机与所述图像采集卡通过连接线相连；所述图像采集卡采用基于双缓存写入的方式对所述数字相机获取的图像进行采集；
图像采集后所述多核台式计算机可利用RTX下的进程对图像进行实时处理。
在上述技术方案中，所述RTX下的进程为Windows操作系统实时扩展的RTSS进程。
在上述技术方案中，所述多核台式计算机采用共享内存方式进行Windows进程和RTSS进程的通讯；通过设置读写标志，确保Windows进程和RTSS进程对共享内存的访问不发生访问冲突。
在上述技术方案中，所述数字相机为1M60相机。
本发明具有以下的有益效果：
本发明的基于Windows+RTX的实时图像采集处理系统，采用RTX实时扩展软件，运行于实时进程中的图像处理算法将不受Windows进程的影响，提高了图像处理的速率。
本发明的基于Windows+RTX的实时图像采集处理系统，利用共享内存的方式将Windows进程下采集到的图像数据传送给RTSS进程；由于RTSS进程将独占CPU一核，且不受Windows操作系统调度的影响，保证在RTSS进程下的图像处理速度得到满足。
本发明的基于Windows+RTX的实时图像采集处理系统，软硬件划分清晰，功能独立，在系统使用的硬件条件下，可以满足相机处理速度的要求，在需要对图像进行实时采集处理的场合具有较好的实用性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的基于Windows+RTX的实时图像采集处理系统的系统结构图。
图2为DVR Express图像采集卡构建图像采集系统的连接方式示意图。
图3为本发明的基于Windows+RTX的实时图像采集处理系统的软件结构图，描述系统软件组成方案。
具体实施方式
本发明的发明思想为：
本发明的硬件部分由一台主流配置多核台式计算机、图像采集卡一块、数字相机一台，相机与采集卡连接线一根。
台式计算机用于安装图像采集卡并运行图像采集软件。本发明中采用DVR图像采集卡，数字相机采用1M60数字相机，采用CamLink数据连接线。DVR图像采集卡提供SDK开发工具包，方便进行图像采集软件的设计。1M60数字相机可提供50Hz，尺寸1024x1024，14位数字图像。
DVR Express数字图像采集记录卡是基于PCI总线控制的高性能数字图像采集记录卡，其将数字视频输入与SCSI磁盘控制器集成在同一块板卡上，从而避开了在图像采集存储当中的PCI总线瓶颈的限制，提高了采集存储的速度。DVR Express数字图像采集存储卡支持Camera Link数字图像输入信号。单卡可支持双字节135MB/s的采集速率(四SCSI硬盘)。
基于RTX的图像采集处理系统在硬件资源基础上，采用基于双缓冲区写入的方式通过DVR图像采集卡对1M60相机图像进行采集；采集后利用RTX下的进程对图像进行实时处理，以达到对图像进行实时采集处理的目的。
1)基于双缓冲区写入的图像采集方法
基于双缓冲区写入图像的采集方法，在Windows进程下开辟优先级较高的图像存储线程，在程序中开辟两块大小相同，能够存储一定时间图像的存储缓冲区。在软件开始采集图像后，先将图像写入内存区域1，待内存区域1被写满后，将图像写入到缓冲区2，同时将缓冲区1的数据写入磁盘文件中。待内存区2被写满后，将图像写入缓冲区1，同时将缓冲区2的数据写入磁盘文件。如此往复，即可顺利完成对图像的采集。
2)基于RTX的实时图像处理技术
RTX向Windows添加一个实时子系统，即RTSS。RTSS从概念上类似于其他Windows子系统(如Win32、POSIX、WOW、DOS)，支持自己的运行环境和API。但是RTSS在一个方面有点重要区别：不是使用Windows调度器，RTSS执行它自己的实时线程调度。更进一步，在一个单处理器环境中，所有的RTSS线程调度都发生在所有Windows调度之前，包括Windows管理的中断和延迟过程调用Deferred Procedure Calls(DPCs)。
3)软件体系结构设计
Windows进程设计
系统软件开发采用MFC的基于对话框的框架设计，程序主线程中进行对话框的消息处理，在对话框初始化过程中，启动采集线程、显示线程和RTSS进程。其中，采集线程具有最高优先级，在软件运行过程中，采集线程利用双缓冲轮流写入的方式进行图像的采集；显示线程赋予较低的优先级即可。
RTSS进程设计
RTSS进程中设计循环结构，在循环中利用RTX的定时功能，按照指定的帧频率读取采集图像，对图像进行直方图统计处理。
Windows与RTSS进程交互设计
软件系统中开启了Windows进程和RTSS进程，Windows进程进行图像的采集，RTSS进程进行图像的处理。两者间图像数据的交互采用共享内存的方式进行。同时设置读写标志数据结构，确保两者不互相冲突。Windows操作系统下图像采集处理的速度，在需要对图像进行高速采集处理的领域有着广泛的需求。
下面结合附图对本发明做以详细说明。
如图1-3所示。图像采集处理系统的功能框图如图1所示，系统软件运行环境为Windows系统和Windows操作系统实时扩展(RTX7.1)，程序设计采用VC6.0、RTX7.1SDK软件开发包等开发工具。
本发明具体实施方法如下：
a)实现图像采集处理系统的硬件方案。
1)安装DVR Express图像采集卡以及相应驱动程序；
2)制作CamLink连接线连接1M60相机，并构建磁盘存储系统；
b)实现图像采集处理系统的软件方案。
1)在计算机中安装程序开发环境Visual Studio6.0以及图像采集卡驱动程序；
2)安装Windows操作系统实时扩展RTX7.1及SDK开发包，在Visual Studio6.0中将自动创建RTSS程序框架；
3)在Visual Studio6.0中利用C++语言开发Windows进程下的图像采集程序，开发基于RTSS进程的图像处理程序。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种基于Windows+RTX的实时图像采集处理系统，其特征在于，包括：多核台式计算机、图像采集卡、数字相机；所述数字相机与所述图像采集卡通过连接线相连；所述图像采集卡采用基于双缓存写入的方式对所述数字相机获取的图像进行采集；
图像采集后所述多核台式计算机可利用RTX下的进程对图像进行实时处理。
2.根据权利要求1所述的基于Windows+RTX的实时图像采集处理系统，其特征在于，所述RTX下的进程为Windows操作系统实时扩展的RTSS进程。
3.根据权利要求2所述的基于Windows+RTX的实时图像采集处理系统，其特征在于，所述多核台式计算机采用共享内存方式进行Windows进程和RTSS进程的通讯；通过设置读写标志，确保Windows进程和RTSS进程对共享内存的访问不发生访问冲突。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的基于Windows+RTX的实时图像采集处理系统，其特征在于，所述数字相机为1M60相机。
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