CN105847647A - 一种基于Debian的嵌入式水下远程照相系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于Debian的嵌入式水下远程照相系统，包括系统核心控制电路、高清相机、以太网电路、通信电路以及补光灯模块，系统核心控制电路分别与高清相机、以太网电路、通信电路以及补光灯模块电连接，系统核心控制电路用于控制系统整体工作；高清相机用于水下拍摄捕获图像；以太网电路用于实现图片传输；通信电路用于传递控制信号；补光灯模块用于提供水下拍摄光线条件，系统核心控制电路移植安装有Debian，Debian移植安装用于控制相机工作的gPhoto2。本发明拍摄的照片可以达到1800万像素。补光灯电路的设计使得高清照相系统能适应水下昏暗的条件，获得清晰度要求更高的照片。

Description

一种基于Debian的嵌入式水下远程照相系统

技术领域

本发明属于水下照相系统技术领域，尤其涉及一种基于Debian的嵌入式水下远程照相系统。

背景技术

随着对海洋资源的开发，水下高清图像的需求日益加重，各种形式的水下高清照相系统应运而生。例如专利号为CN201410422226.0的发明提供了一种基于MAX16802B的水下相机控制系统，包括电源管理单元、相机、LED驱动单元、单片机，电源管理单元包括CPU供电模块、相机供电模块以及LED供电模块，CPU供电模块为整体系统供电，相机供电模块为相机供电，LED供电模块为LED驱动单元供电，相机、LED驱动单元的信号输入端连接在单片机的信号输出端上，单片机的信号输入端连接有拨码开关，LED驱动单元控制LED灯工作。该系统过于简单，安全性低，相机像素也不详。而专利号为CN201410332027.0的发明专利提供了一种深海水下高清照相系统，包括厚度为15-20mm的耐压玻璃；设置在耐压玻璃后端的16mm定焦摄像头透镜；设置在透镜后端的图像采集模块；设置在图像采集模块后端的图像处理模块；设置在图像处理模块后端的电源管理模块；设置在电源管理后端的接口；其中所述耐压玻璃，透镜，图像采集模块，图像处理模块，电源管理模块和接口采用整体密封耐压的框架封装设置。该系统虽然提供了1400万的像素，但是没有提供水下补光灯模块，无法适应水下昏暗的环境，而且该系统像素无法更新，整个系统可移植性低。

故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，提供一种水下高清照相系统，设置有水下补光灯模块，可以提供高像素的相片，并且具有可移植性高，稳定性强的特点。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于Debian的嵌入式水下远程照相系统，设置有水下补光灯模块，可以提供高像素的相片，并且具有可移植性高，稳定性强的特点。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于Debian的嵌入式水下远程照相系统，包括：系统核心控制电路，高清相机，以太网电路，通信电路以及补光灯模块，所述系统核心控制电路分别与高清相机、以太网电路、通信电路以及补光灯模块电连接，其中：所述系统核心控制电路用于控制系统整体工作；所述高清相机用于水下拍摄捕获图像；所述以太网电路用于实现图片传输；所述通信电路用于传递控制信号；所述补光灯模块用于提供水下拍摄光线条件，所述系统核心控制电路移植安装有Debian，即Debian GNU/Linux，所述Debian移植安装用于控制相机工作的gPhoto2。

优选的，所述Debian移植安装用于控制相机工作的gPhoto2通过以下方式实现：安装设备驱动；安装照片支持文件；安装命令解析文件；安装接口文件；安装g Photo2库文件以及安装gPhoto2。

优选的，一种基于Debian的嵌入式水下远程照相系统还包括用于数据存储的存储电路，所述存储电路与核心控制电路电连接。

优选的，所述核心控制电路以Samsung S5PV210为处理器，采用CortexTM-A8内核，64/32位内部总线结构，32/32KB的数据/指令一级缓存，以及512KB的二级缓存。

优选的，所述高清相机采用型号为Canon EOS 600D的相机，其有效像素为1800万。

优选的，所述以太网电路采用DM9000网卡芯片。

优选的，所述补光灯模块包括补光灯核心控制电路、补光灯通信电路、LED驱动电路以及用于供电的电源电路，所述补光灯核心控制电路分别与LED驱动电路和通信电路电连接。

优选的，所述补光灯核心控制电路采用STM32F103处理器。

优选的，所述补光灯通信电路采用SP3232芯片设计。

优选的，所述LED驱动电路包括LED光源和镇流器，所述LED驱动电路采用RT8482芯片设计，使用PWM数字调光方式调光。

优选的，所述电源电路采用TD1529芯片设计。

与现有技术所采用的水下高清照相系统相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明拍摄的照片可以达到1800万像素，清晰度高，照片质量好。相片的高清多取决于相机，随着相机的更新换代，一些系统性的高清照相系统需要整体更新，但是本系统只需要更新gPhoto2的版本就能支持最新款的相机，更新周期短，经济成本低。

(2)gPhoto2的应用使得本发明的支持的相机型号可以不断更新，稳定性强，可移植性高，适用于多种环境下。

(3)补光灯模块的设计使得高清照相系统能适应水下昏暗的条件，获得清晰度更高要求的照片。

附图说明

图1为本发明一种基于Debian的嵌入式水下远程照相系统的模块组成图。

图2为本发明一种基于Debian的嵌入式水下远程照相系统的补光灯模块组成图。

图3为本发明一种基于Debian的嵌入式水下远程照相系统的Debian移植安装流程图。

图4为本发明一种基于Debian的嵌入式水下远程照相系统的gPhoto2在Debian的安装移植过程流程图。

附图标记说明：10-核心控制电路；20-高清相机；30-以太网电路；40-通信电路；50-补光灯模块；501-补光灯核心控制电路；502-补光灯通信电路；503-LED驱动电路；504-电源电路；60-存储电路。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

如图1-2所示，其分别为本发明实施例的一种基于Debian的嵌入式水下远程照相系统的模块组成图及其补光灯模块组成图，包括：系统核心控制电路10，高清相机20，以太网电路30，通信电路40以及补光灯模块50，系统核心控制电路10分别与高清相机20、以太网电路30、通信电路40以及补光灯模块50电连接，其中：系统核心控制10电路用于控制系统整体工作；高清相机20用于水下拍摄捕获图像；以太网电路30用于实现图片传输；通信电路40用于传递控制信号；补光灯模块50用于提供水下拍摄光线条件，系统核心控制电路10移植安装有Debian，Debian移植安装用于控制相机工作的gPhoto2。通过以上设计的基于Debian的嵌入式水下远程照相系统在工作时，操作人员通过相关的gPhoto2命令控制高清相机20在水下的拍照摄影工作，为了适应水下昏暗的拍摄条件，设计了补光灯模块50来给整个系统提供合适的拍照光线，所拍摄的图片通过以太网电路30利用FTP协议向外传输，核心控制电路10通过RS232协议与通信电路40通信。

如图3所示，其为本发明一种基于Debian的嵌入式水下远程照相系统的Debian移植安装流程图，Debian移植实际上是把整套软件系统平台运行环境从一个硬件平台搬移到另一个硬件平台并运行的过程，Debian移植过程主要包括：交叉编译环境的搭建、u-boot的移植、linux内核的移植以及文件系统的移植。Debian整个系统基础核心非常小，占用硬盘空间小。

如图4所示，其为本发明一种基于Debian的嵌入式水下远程照相系统的gPhoto2在Debian的安装移植过程流程图，基于Debian的嵌入式水下远程照相系统的移植安装通过以下方式实现：安装设备驱动；安装照片支持文件；安装命令解析文件；安装接口文件；安装gPhoto2库文件以及安装gPhoto2。设备驱动即libusb，在Debian安装usb驱动，用于在Debian连接高清相机，使用非常方便，指定ID后，相应设备被打开，得到设备句柄之后，即可调用各种传输操作API对usb设备进行访问。照片支持文件即libexif，libexif中集成了一个用于解析，编辑和保存Exif数据的库，大部分的数码相机都生成Exif格式，实际上Exif格式就是在JPEG格式头部插入了数码照片的信息。所谓Exif(Exchangeable Image File)，即“可交换图像文件”的缩写，当中包含了专门为数码相机的照片而定制的元数据，可以记录数码照片的拍摄参数、缩略图及其他属性信息。libpopt主要是为了解析命令行选项。命令解析文件libpopt支持短风格和长风格选项。一个短风格选项由一个连字符‘-’后面接一个字母或数字组成。一个长风格选项，由两个连字符‘-’后面接一个由字母、数字或连字符组成的字符串。例如，查看gPhoto2的版本可以用短风格命令‘gphoto2-v’或者长风格命令‘gphoto2--version’。接口文件FUSE(Filesystem in Userspace)是一个开源项目，它可以为用户提供编写用户态文件系统的接口，使用FUSE，可以像可执行二进制文件一样来开发文件系统，并不需要了解文件系统的内幕和内核模块编程的知识。gPhoto2库文件libgPhoto2是一款应用程序访问数码相机的库文件。

gPhoto2在Debian的安装移植过程中所需的相关软件包都可以采用如下步骤手动安装：

(1)从官网下载该软件包，解压后，进入该解压目录中，执行./configure来配置安装包。

(2)执行make编译该安装包。

(3)执行make install安装。

由于是在Debian上的移植，所以也可以使用‘apt-get install*’命令直接安装，‘*’代表该软件包的名称，由于gPhoto2的版本不同，支持的相机型号也不同，建议不要使用‘apt-get install*’命令直接安装，可以根据自己的相机型号选择对应的gPhoto2版本。

在高清照相硬件系统上移植Debian，然后再移植安装gPhoto2，移植成功后即可使用相关的gPhoto2命令控制相机拍照。通过移植gPhoto2实现了对各种相机的读写流程，并提供了一系列方便的命令行和图形界面工具，使得Linux用户可以方便的控制高清相机20。gPhoto2支持的相机已经超过2100种，gPhoto2的版本在持续更新，支持的相机型号也在持续更新。通过这整套软件系统平台的移植，可以达到使同样的软件系统平台在不同的硬件环境下运行的目的。

在具体应用实施例中，本发明所公开的基于Debian的嵌入式水下远程照相系统还包括了用于数据存储的存储电路60，存储电路60与核心控制电路10电连接，存储电路60设计为大容量SD卡座，用于存放整个软件系统。

在具体应用实施例中，核心控制电路10以Samsung S5PV210为处理器，采用CortexTM-A8内核，64/32位内部总线结构，32/32KB的数据/指令一级缓存，以及512KB的二级缓存，可以实现每秒20亿条指令集的高性能运算。它是第一款基ARMv7架构的应用处理器，主频可以达到1GHz。

在具体应用实施例中，高清相机20采用型号为Canon EOS 600D的相机，其有效像素为1800万，保证所拍摄的图片的清晰度。当然也可采用Nikon，Sony等高性能数码相机。

在具体应用实施例中，高清相机20拍摄的图片通过以太网电路30向外传输，以太网电路30采用DM9000网卡芯片，它是一款适用于嵌入式开发的网卡芯片，可以自适应10/100M网络。

在具体应用实施例中，补光灯模块50包括补光灯核心控制电路501、补光灯通信电路502、LED驱动电路503以及用于供电的电源电路504，补光灯核心控制电路501分别与LED驱动电路503和补光灯通信电路502电连接。补光灯核心控制电路501通过RS232协议与补光灯通信电路502通信，补光灯通信电路502接收到上位机发送的调光信号后，发送相关信号给补光灯核心控制电路501，补光灯核心控制电路501通过调整端口的输出高低电平占空比来改变LED驱动电路503的导通时间，以此来调节光线的亮度，根据得到的图片清晰度效果来改变调光信号从而调整补光强度，以此得到效果最好的拍摄图片，电源电路504给补光灯模块50中的各电路提供电源。

在具体应用实施例中，补光灯核心控制电路501采用STM32F103处理器。

在具体应用实施例中，补光灯通信电路502采用SP3232芯片设计，当补光灯通信电路502接收到上位机发送的调光信号后，发送相关信号给核心控制电路501核心控制电路501调整端口的输出高低电平占空比而改变LED导通时间来调节亮度，根据得到的图片改变调光信号从而调整补光强度。

在具体应用实施例中，LED驱动电路503选用的是一款LED改造板，包含了LED光源和镇流器，LED5W相当于12W节能灯的亮度，它耗电更少，体积更小。LED驱动电路503采用RT8482芯片设计，使用PWM数字调光方式调光，具有过压保护、过流保护等功能，可以根据得到的图片改变调光信号从而调整补光强度。

在具体应用实施例中，补光灯模块50的电源电路504主要采用TD1529芯片设计，给补光灯模块通信电路502以及补光灯核心控制电路501提供3.3V电源，给LED驱动电路503提供24V电源。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于Debian的嵌入式水下远程照相系统，其特征在于，包括系统核心控制电路、高清相机、以太网电路、通信电路以及补光灯模块，所述系统核心控制电路分别与高清相机、以太网电路、通信电路以及补光灯模块电连接，其中：

所述系统核心控制电路用于控制系统整体工作；

所述高清相机用于水下拍摄捕获图像；

所述以太网电路用于实现图片传输；

所述通信电路用于传递控制信号；

所述补光灯模块用于提供水下拍摄光线条件；

所述系统核心控制电路移植安装有Debian，所述Debian移植安装用于控制相机工作的gPhoto2。

2.如权利要求1所述的基于Debian的嵌入式水下远程照相系统，其特征在于，所述Debian移植安装用于控制相机工作的gPhoto2通过以下方式实现：

安装设备驱动；

安装照片支持文件；

安装命令解析文件；

安装接口文件；

安装gPhoto2库文件以及安装gPhoto2。

3.如权利要求1所述的基于Debian的嵌入式水下远程照相系统，其特征在于，所述基于Debian的嵌入式水下远程照相系统还包括用于数据存储的存储电路，所述存储电路与核心控制电路电连接。

4.如权利要求1-3任一所述的基于Debian的嵌入式水下远程照相系统，其特征在于，所述系统核心控制电路以Samsung S5PV210为处理器，采用CortexTM-A8内核，64/32位内部总线结构，32/32KB的数据/指令一级缓存，以及512KB的二级缓存。

5.如权利要求1-3任一所述的基于Debian的嵌入式水下远程照相系统，其特征在于，所述以太网电路采用DM9000网卡芯片。

6.如权利要求1-3任一所述的基于Debian的嵌入式水下远程照相系统，其特征在于，所述补光灯模块包括补光灯核心控制电路、补光灯通信电路、LED驱动电路以及用于供电的电源电路，所述补光灯核心控制电路分别与LED驱动电路和通信电路电连接。

7.如权利要求6所述的基于Debian的嵌入式水下远程照相系统，其特征在于，所述补光灯核心控制电路采用STM32F103处理器。

8.如权利要求6所述的基于Debian的嵌入式水下远程照相系统，其特征在于，所述补光灯通信电路采用SP3232芯片设计。

9.如权利要求6所述的基于Debian的嵌入式水下远程照相系统，其特征在于，所述LED驱动电路包括LED光源和镇流器，所述LED驱动电路采用RT8482芯片设计，使用PWM数字调光方式调光。

10.如权利要求6所述的基于Debian的嵌入式水下远程照相系统，其特征在于，所述电源电路采用TD1529芯片设计。