CN104065905A - 一种可重构的拓扑式实时图像处理系统 - Google Patents

一种可重构的拓扑式实时图像处理系统 Download PDF

Info

Publication number
CN104065905A
CN104065905A CN201410314098.8A CN201410314098A CN104065905A CN 104065905 A CN104065905 A CN 104065905A CN 201410314098 A CN201410314098 A CN 201410314098A CN 104065905 A CN104065905 A CN 104065905A
Authority
CN
China
Prior art keywords
data
fpga
bus
processing unit
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410314098.8A
Other languages
English (en)
Inventor
朱明�
陈东成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Original Assignee
Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS filed Critical Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority to CN201410314098.8A priority Critical patent/CN104065905A/zh
Publication of CN104065905A publication Critical patent/CN104065905A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Image Processing (AREA)
  • Multi Processors (AREA)

Abstract

一种可重构的拓扑式实时图像处理系统属于空间光学图像处理系统领域，该系统包括多个图像处理单元、数据交换控制单元、背板I/O接口板、FPGA网关式后IO板和主控计算机，相机通过第一Camera-Link传输线与FPGA网关式后IO板连接；主控计算机分别通过第二Camera-Link传输线和第一串口总线与FPGA网关式后IO板连接。FPGA网关式后IO板分别通过多条并行数据总线和第二串口总线与背板I/O接口板连接。背板I/O接口板分别通过4×PCIe总线和数据交换控制单元串口总线与数据交换控制单元连接。本发明可重构的拓扑式实时图像处理系统体积小、重量轻，图像处理性能高。

Description

一种可重构的拓扑式实时图像处理系统
技术领域
本发明属于空间光学图像处理系统领域，具体涉及一种可重构的拓扑式实时图像处理系统。
背景技术
搭载在人造卫星等空间探测仪器平台上的光学处理系统通常受到装机空间和重量的限制，因此，需要具有较高的集成度、体积小、重量轻，并且其模块化的不同功能单元应该能够根据需求增加拓展。
现有的空间光学图像处理系统有时无法同时满足上述需求，因此，设计一种综合一体化的，既可以扩展功能、提高性能，又减小体积和重量的拓扑式、可重构实时图像处理系统成为研发课题。
发明内容
为了解决现有空间光学图像处理系统的集成度低、体积和重量大以及功能单元拓展性差，无法满足在装机空间有限、重量严重受限的空间平台上的安装需求的技术问题，本发明提供一种可重构的拓扑式实时图像处理系统。
本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：
一种可重构的拓扑式实时图像处理系统，其特征在于：该系统包括多个图像处理单元、数据交换控制单元、背板I/O接口板、FPGA网关式后IO板和主控计算机，相机通过第一Camera-Link传输线与FPGA网关式后IO板连接；主控计算机分别通过第二Camera-Link传输线和第一串口总线与FPGA网关式后IO板连接；FPGA网关式后IO板分别通过多条并行数据总线和第二串口总线与背板I/O接口板连接；背板I/O接口板分别通过4×PCIe总线和数据交换控制单元串口总线与数据交换控制单元连接；每一个图像处理单元分别通过PCIe总线和SATA总线与数据交换控制单元连接，每一个图像处理单元还分别通过图像处理单元串口总线和4×SRIO总线与背板I/O接口板连接；数据交换控制单元内设有SATA硬盘，每一个图像处理单元所对应的SATA总线均与该SATA硬盘连接；
所述主控计算机通过第一串口总线与FPGA网关式后IO板进行控制命令的双向通讯，主控计算机还通过第二Camera-Link传输线从FPGA网关式后IO板接收多个图像处理单元回传来的最终图像数据；相机通过第一Camera-Link传输线将自身采集到的多种未经处理的图像数据流传送给FPGA网关式后IO板；FPGA网关式后IO板按照主控计算机发来的控制命令对未经处理的图像数据流进行分配并分别通过多条并行数据总线将分配后的图像数据流传输至背板I/O接口板；FPGA网关式后IO板还通过第二串口总线与背板I/O接口板进行控制命令的双向通讯；
所述每一个图像处理单元均可以通过4×SRIO总线从背板I/O接口板上读取未经处理的图像数据流并对图像进行运算处理，若所述当前图像处理单元运算处理后的图像数据是需要其它图像处理单元继续加工的中间图像数据，则当前图像处理单元通过与其对应连接的PCIe总线将该中间图像数据传送给数据交换控制单元进行缓存，后续的其它图像处理单元再通过与其对应连接的PCIe总线从数据交换控制单元上读取所需的前述中间图像数据，并对该中间图像数据进行后续的运算处理；若当前图像处理单元运算处理后的图像数据是最终图像结果数据，则该图像处理单元通过与其对应连接的SATA总线将该最终图像结果数据直接传送给数据交换控制单元内的SATA硬盘进行永久储存；
图像处理单元顺次通过图像处理单元串口总线、背板I/O接口板、第二串口总线、FPGA网关式后IO板和第一串口总线与主控计算机进行控制命令的双向通讯，若主控计算机需要对前述当前图像处理单元的最终图像结果进行实时显示，则根据主控计算机发来的控制命令，当前图像处理单元可以通过与其对应连接的4×SRIO总线将该图像处理单元自身的图像最终结果实时数据传送给背板I/O接口板，再经与该当前图像处理单元对应的并行数据总线传送给FPGA网关式后IO板，最后，该最终图像结果实时数据再由FPGA网关式后IO板通过第二Camera-Link传输线回传至主控计算机另行进行同步显示或存储；
所述数据交换控制单元顺次通过数据交换单元串口总线、背板I/O接口板、第二串口总线、FPGA网关式后IO板和第一串口总线与主控计算机进行控制命令的双向通讯，若主控计算机需要调取前述SATA硬盘所存储的最终图像结果历史数据，则根据主控计算机发来的控制命令，数据交换控制单元可以通过与其对应连接的4×PCIe总线将SATA硬盘所存储的最终图像结果历史数据传送给背板I/O接口板，再经并行数据总线传送给FPGA网关式后IO板，最后，该最终图像结果历史数据再由FPGA网关式后IO板通过第二Camera-Link传输线回传至主控计算机另行进行显示或存储。
所述多条并行数据总线中的一条与数据交换控制单元对应，其余多条与多个图像处理单元一一对应。
所述多个图像处理单元包括现图像拼接单元、图像配准融合单元、图像增强单元、图像去雾单元和图像目标检测单元。
所述4×PCIe总线可以由常规网线代替。
本发明的有益效果是：该可重构的拓扑式实时图像处理系统体积小、重量轻，可根据不同的需求采用拓扑的方式增加或减少图像处理单元的数量和类型从而进一步提高图像处理性能。其外挂SATA存储硬盘优先与主控计算机保存个图像单元最终处理完成后的图像数据，而主控计算机则可根据需要，直接读取和显示不同图像处理单元最终完成的实时的图像，或者从SATA存储调取不同的图像结果历史数据，另行显示和存储，从而避免了主控计算机在实时显示图像的同时还要存储，缓解主控计算机的数据处理压力。
附图说明
图1是本发明一种可重构的拓扑式实时图像处理系统的原理框图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，一种可重构的拓扑式实时图像处理系统，包括多个图像处理单元、数据交换控制单元、背板I/O接口板、FPGA网关式后IO板和主控计算机，相机通过第一Camera-Link传输线与FPGA网关式后IO板连接；主控计算机分别通过第二Camera-Link传输线和第一串口总线与FPGA网关式后IO板连接。FPGA网关式后IO板分别通过多条并行数据总线和第二串口总线与背板I/O接口板连接。背板I/O接口板分别通过4×PCIe总线和数据交换控制单元串口总线与数据交换控制单元连接。每一个图像处理单元分别通过PCIe总线和SATA总线与数据交换控制单元连接，每一个图像处理单元还分别通过图像处理单元串口总线和4×SRIO总线与背板I/O接口板连接；数据交换控制单元内设有SATA硬盘，每一个图像处理单元所对应的SATA总线均与该SATA硬盘连接。
主控计算机通过第一串口总线与FPGA网关式后IO板进行控制命令的双向通讯，主控计算机还通过第二Camera-Link传输线从FPGA网关式后IO板接收多个图像处理单元回传来的最终图像数据。相机通过第一Camera-Link传输线将自身采集到的未经处理的红外线或可见光图像数据流传送给FPGA网关式后IO板。FPGA网关式后IO板按照主控计算机发来的控制命令对未经处理的图像数据流进行分配并分别通过多条并行数据总线将分配后的图像数据流传输至背板I/O接口板；FPGA网关式后IO板还通过第二串口总线与背板I/O接口板进行控制命令的双向通讯。
每一个图像处理单元均可以通过4×SRIO总线从背板I/O接口板上读取未经处理的图像数据流并对图像进行运算处理，若当前图像处理单元运算处理后的图像数据是需要其它图像处理单元继续加工的中间图像数据，则当前图像处理单元通过与其对应连接的PCIe总线将该中间图像数据传送给数据交换控制单元进行缓存，后续的其它图像处理单元再通过与其对应连接的PCIe总线从数据交换控制单元上读取所需的前述中间图像数据，并对该中间图像数据进行后续的运算处理。若当前图像处理单元运算处理后的图像数据是最终图像结果数据，则该图像处理单元通过与其对应连接的SATA总线将该最终图像结果数据直接传送给数据交换控制单元内的SATA硬盘进行永久储存。
图像处理单元顺次通过图像处理单元串口总线、背板I/O接口板、第二串口总线、FPGA网关式后IO板和第一串口总线与主控计算机进行控制命令的双向通讯，若主控计算机需要对前述当前图像处理单元的最终图像结果进行实时显示，则根据主控计算机发来的控制命令，当前图像处理单元可以通过与其对应连接的4×SRIO总线将该图像处理单元自身的图像最终结果实时数据传送给背板I/O接口板，再经与该当前图像处理单元对应的并行数据总线传送给FPGA网关式后IO板，最后，该最终图像结果实时数据再由FPGA网关式后IO板通过第二Camera-Link传输线回传至主控计算机另行进行同步显示或存储。
数据交换控制单元顺次通过数据交换单元串口总线、背板I/O接口板、第二串口总线、FPGA网关式后IO板和第一串口总线与主控计算机进行控制命令的双向通讯，若主控计算机需要调取前述SATA硬盘所存储的最终图像结果历史数据，则根据主控计算机发来的控制命令，数据交换控制单元可以通过与其对应连接的4×PCIe总线将SATA硬盘所存储的最终图像结果历史数据传送给背板I/O接口板，再经并行数据总线传送给FPGA网关式后IO板，最后，该最终图像结果历史数据再由FPGA网关式后IO板通过第二Camera-Link传输线回传至主控计算机另行进行显示或存储。
多条并行数据总线中的一条与数据交换控制单元对应，其余多条与多个图像处理单元一一对应。4×PCIe总线可以由常规网线代替。
多个图像处理单元包括现图像拼接单元、图像配准融合单元、图像增强单元、图像去雾单元和图像目标检测单元。
FPGA网关式后IO板采用可写Altera公司的StratixII系列或更大规模的FPGA并与IO板集成。

Claims (4)

1.一种可重构的拓扑式实时图像处理系统，其特征在于：该系统包括多个图像处理单元、数据交换控制单元、背板I/O接口板、FPGA网关式后IO板和主控计算机，相机通过第一Camera-Link传输线与FPGA网关式后IO板连接；主控计算机分别通过第二Camera-Link传输线和第一串口总线与FPGA网关式后IO板连接；FPGA网关式后IO板分别通过多条并行数据总线和第二串口总线与背板I/O接口板连接；背板I/O接口板分别通过4×PCIe总线和数据交换控制单元串口总线与数据交换控制单元连接；每一个图像处理单元分别通过PCIe总线和SATA总线与数据交换控制单元连接，每一个图像处理单元还分别通过图像处理单元串口总线和4×SRIO总线与背板I/O接口板连接；数据交换控制单元内设有SATA硬盘，每一个图像处理单元所对应的SATA总线均与该SATA硬盘连接；
所述主控计算机通过第一串口总线与FPGA网关式后IO板进行控制命令的双向通讯，主控计算机还通过第二Camera-Link传输线从FPGA网关式后IO板接收多个图像处理单元回传来的最终图像数据；相机通过第一Camera-Link传输线将自身采集到的多种未经处理的图像数据流传送给FPGA网关式后IO板；FPGA网关式后IO板按照主控计算机发来的控制命令对未经处理的图像数据流进行分配并分别通过多条并行数据总线将分配后的图像数据流传输至背板I/O接口板；FPGA网关式后IO板还通过第二串口总线与背板I/O接口板进行控制命令的双向通讯；
所述每一个图像处理单元均可以通过4×SRIO总线从背板I/O接口板上读取未经处理的图像数据流并对图像进行运算处理，若所述当前图像处理单元运算处理后的图像数据是需要其它图像处理单元继续加工的中间图像数据，则当前图像处理单元通过与其对应连接的PCIe总线将该中间图像数据传送给数据交换控制单元进行缓存，后续的其它图像处理单元再通过与其对应连接的PCIe总线从数据交换控制单元上读取所需的前述中间图像数据，并对该中间图像数据进行后续的运算处理；若当前图像处理单元运算处理后的图像数据是最终图像结果数据，则该图像处理单元通过与其对应连接的SATA总线将该最终图像结果数据直接传送给数据交换控制单元内的SATA硬盘进行永久储存；
图像处理单元顺次通过图像处理单元串口总线、背板I/O接口板、第二串口总线、FPGA网关式后IO板和第一串口总线与主控计算机进行控制命令的双向通讯，若主控计算机需要对前述当前图像处理单元的最终图像结果进行实时显示，则根据主控计算机发来的控制命令，当前图像处理单元可以通过与其对应连接的4×SRIO总线将该图像处理单元自身的图像最终结果实时数据传送给背板I/O接口板，再经与该当前图像处理单元对应的并行数据总线传送给FPGA网关式后IO板，最后，该最终图像结果实时数据再由FPGA网关式后IO板通过第二Camera-Link传输线回传至主控计算机另行进行同步显示或存储；
所述数据交换控制单元顺次通过数据交换单元串口总线、背板I/O接口板、第二串口总线、FPGA网关式后IO板和第一串口总线与主控计算机进行控制命令的双向通讯，若主控计算机需要调取前述SATA硬盘所存储的最终图像结果历史数据，则根据主控计算机发来的控制命令，数据交换控制单元可以通过与其对应连接的4×PCIe总线将SATA硬盘所存储的最终图像结果历史数据传送给背板I/O接口板，再经并行数据总线传送给FPGA网关式后IO板，最后，该最终图像结果历史数据再由FPGA网关式后IO板通过第二Camera-Link传输线回传至主控计算机另行进行显示或存储。
2.如权利要求1所述的一种可重构的拓扑式实时图像处理系统，其特征在于：所述多条并行数据总线中的一条与数据交换控制单元对应，其余多条与多个图像处理单元一一对应。
3.如权利要求1所述的一种可重构的拓扑式实时图像处理系统，其特征在于：所述多个图像处理单元包括现图像拼接单元、图像配准融合单元、图像增强单元、图像去雾单元和图像目标检测单元。
4.如权利要求1所述的一种可重构的拓扑式实时图像处理系统，其特征在于：所述4×PCIe总线可以由常规网线代替。
CN201410314098.8A 2014-07-02 2014-07-02 一种可重构的拓扑式实时图像处理系统 Pending CN104065905A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410314098.8A CN104065905A (zh) 2014-07-02 2014-07-02 一种可重构的拓扑式实时图像处理系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410314098.8A CN104065905A (zh) 2014-07-02 2014-07-02 一种可重构的拓扑式实时图像处理系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104065905A true CN104065905A (zh) 2014-09-24

Family

ID=51553412

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410314098.8A Pending CN104065905A (zh) 2014-07-02 2014-07-02 一种可重构的拓扑式实时图像处理系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104065905A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108055460A (zh) * 2017-12-20 2018-05-18 东南大学 高速图像处理和采集系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070033528A1 (en) * 1998-05-07 2007-02-08 Astute Technology, Llc Enhanced capture, management and distribution of live presentations
CN201378851Y (zh) * 2008-11-17 2010-01-06 南京信息工程大学 一种ccd图像数据采集装置
CN102098562A (zh) * 2010-12-17 2011-06-15 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 高速图像实时无损记录存储回放装置
CN102117342A (zh) * 2011-01-21 2011-07-06 中国科学院上海技术物理研究所 基于PCI Express总线的多波段红外图像实时采集系统及方法
CN102202171A (zh) * 2011-04-21 2011-09-28 北京理工大学 一种嵌入式高速多通道图像采集与存储系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070033528A1 (en) * 1998-05-07 2007-02-08 Astute Technology, Llc Enhanced capture, management and distribution of live presentations
CN201378851Y (zh) * 2008-11-17 2010-01-06 南京信息工程大学 一种ccd图像数据采集装置
CN102098562A (zh) * 2010-12-17 2011-06-15 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 高速图像实时无损记录存储回放装置
CN102117342A (zh) * 2011-01-21 2011-07-06 中国科学院上海技术物理研究所 基于PCI Express总线的多波段红外图像实时采集系统及方法
CN102202171A (zh) * 2011-04-21 2011-09-28 北京理工大学 一种嵌入式高速多通道图像采集与存储系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙科林: "基于多核DSP的实时图像处理平台研究", 《中国博士学位论文全文数据库 信息科技辑》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108055460A (zh) * 2017-12-20 2018-05-18 东南大学 高速图像处理和采集系统
CN108055460B (zh) * 2017-12-20 2021-11-02 东南大学 高速图像处理和采集系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108804376B (zh) 一种基于gpu和fpga的小型异构处理系统
CN105263050B (zh) 基于云平台的移动终端实时渲染系统及其方法
CN101916429B (zh) 双目相机的几何校正及视差提取装置
CN102981477B (zh) 基于多摄像头切换技术的冰箱内部查看方法
CN108777798A (zh) 用于图形的基于360邻居的质量选择器、范围调整器、视口管理器和运动估计器
WO2019238114A1 (zh) 动态模型三维重建方法、装置、设备和存储介质
CN209044577U (zh) 综合显示控制模块
CN104284079B (zh) 星载遥感图像智能识别装置
US8511829B2 (en) Image processing apparatus, projection display apparatus, video display system, image processing method, and computer readable storage medium
CN101295235A (zh) 分布式数字处理系统及方法
CN104408014A (zh) 一种计算系统之间处理单元互连的系统及方法
CN102254345A (zh) 基于云计算的自然特征注册方法
CN104023062A (zh) 一种面向异构计算的分布式大数据系统的硬件架构
CN104539679A (zh) 基于分布式闪存技术的集群数据库系统及其数据传输方法
CN104581075B (zh) 基于异构平台的全景视频处理系统及方法
CN104765570A (zh) 一种基于pci-e多主机共享的存储单元
CN104065905A (zh) 一种可重构的拓扑式实时图像处理系统
CN112052785A (zh) 一种巡检机器人智能监测系统
CN110766600A (zh) 一种分布式架构的图像处理系统
US8312234B2 (en) Storage system configured from plurality of storage modules and method for switching coupling configuration of storage modules
CN104102601A (zh) 一种基于fpga的图像数据采集存储系统
CN103607544B (zh) 一种大容量高清sdi无缝矩阵切换器
CN204131657U (zh) 用于微型无人飞行器的视频压缩存储装置
CN209015218U (zh) 一种基于跨平台的实景三维模型管理应用云平台
CN204066193U (zh) 一种视景生成器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140924

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication