CN106572327A - 基于fgpa的高清视频采集传输系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于FGPA的高清视频采集传输系统及方法，该系统包括CameraLink接口、光纤接口、面阵相机、RS422接口。基于FGPA的高清视频采集传输方法包括：步骤一：开始通电；步骤二：默认工作模式(25fps/停止自动曝光/停止自动调焦)；步骤三：通过CameraLink接收模块获取原始分辨率图像；步骤四：通过CameraLink发送模块送至上位机图像显示；步骤五：检测是否收到主机控制指令，是则转步骤六，否则转步骤二等。本发明具有原生视频转存、开窗视频远程传输等功能，多个装置可组成组网形成更大的视频采集传输系统，运行稳定、节约成本、易于维护，具有大分辨率CCD面阵图像的采集与传输，大分辨率CCD面阵图像的开窗处理，开窗数据的光纤传输的功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种采集传输系统，特别是涉及一种基于FGPA的高清视频采集传输系统及方法。
背景技术
在高清视频采集领域，面阵相机对高精度图像实时跟踪时，为得到跟踪物体的高清图像，需要对面阵相机的原始数据进行跟踪及开窗处理，在现有带宽的支持下，得到需求的图像数据。
针对大面阵高分辨率探测器图像采集、图像处理、图像传输等方面，本发明提供一种基于FGPA的高清视频采集传输系统及方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于FGPA的高清视频采集传输系统及方法，其具有原生视频转存、开窗视频远程传输等功能，多个装置可组成组网形成更大的视频采集传输系统，运行稳定、节约成本、易于维护，具有大分辨率CCD面阵图像的采集与传输，大分辨率CCD面阵图像的开窗处理，开窗数据的光纤传输的功能。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种基于FGPA的高清视频采集传输系统，其特征在于，所述基于FGPA的高清视频采集传输系统包括：
CameraLink接口，用于发送面阵相机的原始数据；
光纤接口，用于发送开窗后视频数据；
RS422接口，用于接收远端主机对面阵相机的控制指令数据。
面阵相机，用于采集用户需要的视频信息。
优选地，所述基于FGPA的高清视频采集传输系统还包括：
DDR存储器，用于存储数据；
DDR控制器，负责对片外DDR存储器进行读写，满足时序要求；
AXI互联模块，负责互联软核模块、双通道VDMA模块、网络DMA模块、RS422_UART模块与DDR控制器的数据路由，共享DDR存储器的存储空间；
CameraLink发送模块，用于将外部DDR存储器存储的原始数据，经由双通道VDMA模块再次搬运输出；
CameraLink接收模块，用于接收模块接收接收的CCD面阵相机的采集的原始数据搬运至外部DDR存储器存储；
面阵相机参数设置模块，用于配置面阵相机的控制参数，工作模式等，配置内容是RS422_Uart模块接收的来自远端主机的信息；
双通道VDMA模块，用于将CameraLink接收模块接收接收的CCD面阵相机的采集的原始数据搬运至外部DDR存储器存储；
软核模块，用于根据RS422_UART模块接收的指令决定是配置相机参数还是执行开窗算法，如是执行开窗算法，通知网络DMA模块模块自动搬运存储在外部DDR存储器的开窗后数据，经光纤网络输出；
网络DMA模块，用于自动搬运存储在外部DDR存储器的开窗后数据，经光纤网络输出；
Ethernet MAC模块，是千兆网络SFP接口的主控模块，完成开窗后数据的发送工作；
RS422_UART模块，用于接收指令；
AXI_Lite互联模块，负责软核模块对面阵相机参数设置模块、双通道VDMA模块、网络DMA模块、Ethernet MAC模块、RS422_UART模块的配置；
千兆网络SFP接口，负责光电转换的硬件接口模块。
本发明还提供一种基于FGPA的高清视频采集传输方法，包括以下步骤：
步骤一：开始通电；
步骤二：默认工作模式(25fps/停止自动曝光/停止自动调焦)；
步骤三：通过CameraLink接收模块获取原始分辨率图像；
步骤四：通过CameraLink发送模块送至上位机图像显示；
步骤五：检测是否收到主机控制指令，是则转步骤六，否则转步骤二；
步骤六：通过LVDS接口发送给相机；
步骤七：检测是否收到启动视频开窗算法的指令，是则转步骤八，否则转步骤十；
步骤八：FPGA完成图像开窗1024*1024；
步骤九：通过光纤发送开窗后数据至远端主机；
步骤十：检测是否收到停止视频开窗算法的指令，是则转步骤十一，否则转步骤二；
步骤十一：结束本次视频采集。
本发明的积极进步效果在于：本发明具有原生视频转存、开窗视频远程传输等功能，多个装置可组成组网形成更大的视频采集传输系统，运行稳定、节约成本、易于维护，具有大分辨率CCD面阵图像的采集与传输，大分辨率CCD面阵图像的开窗处理，开窗数据的光纤传输的功能。
附图说明
图1为本发明基于FGPA的高清视频采集传输系统的系统框架图。
图2为本发明基于FGPA的高清视频采集传输系统的内部设计框架图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明公开了一种基于FGPA(现场可编程门阵列)的高清视频采集传输系统，其包括CameraLink(摄像机链路)接口、光纤接口、面阵相机、RS422(平衡电压数字接口电路的电气特性)接口，其中：
CameraLink(基于channelLink的相机数据通信接口)接口102，用于发送面阵相机的原始数据。
光纤接口104，用于发送开窗后视频数据；
RS422接口103，用于接收远端主机对面阵相机的控制指令数据。
面阵相机101，用于采集用户需要的视频信息。
面阵相机可以是CMV20000CCD型(CMV20000电荷耦合元件)面阵相机。
如图2所示，基于FGPA的高清视频采集传输系统还包括DDR存储器(双倍速率同步动态随机存储器)、DDR(双倍速率同步动态随机存储器)控制器、AXI(总线协议)互联模块、CameraLink(摄像机链路)发送模块、CameraLink(摄像机链路)接收模块、CCD(电荷耦合元件)相机参数设置模块、双通道VDMA(直接内存存取)模块、软核(Microblaze/NIOS II)模块、网络DMA(直接内存存取)模块、Ethernet MAC(以太网存取控制器)模块、RS422_UART(平衡电压数字接口电路的电气特性-异步收发传输器)模块、AXI_Lite(简单总线协议)互联模块、千兆网络SFP(将千兆位电信号转换为光信号的小封装可插拔接口器件)接口，其中：
DDR存储器2013，与DDR控制器连接，用于存储数据。
DDR控制器2001，与DDR存储器、AXI互联模块连接，负责对片外DDR存储器2013进行读写，满足时序要求。
AXI互联模块2002，与双通道VDMA模块2006、软核(Microblaze/NIOS II)模块2007、网络DMA模块2008、RS422_UART模块2010连接，通过DDR控制器2001将以上模块的数据缓存至DDR存储器2013，并根据需要进行读取操作。
CameraLink发送模块2003，与双通道VDMA模块2006连接，用于将外部DDR存储器2013的原始数据，经由双通道VDMA模块2006再次搬运输出。
CameraLink接收模块2004，与双通道VDMA模块2006、面阵相机连接，用于接收模块接收接收的CCD面阵相机的采集的原始数据搬运至外部DDR存储器2013。
面阵相机参数设置模块2005，与面阵相机、AXI_Lite互联模块2011连接，接收经由模块2011传输的主机对面阵相机的控制信息。
双通道VDMA模块2006，与AXI互联模块2002、AXI_Lite互联模块2011、CameraLink发送模块2003、CameraLink接收模块2004连接，用于将CameraLink接收模块20接收接收的CCD面阵相机的采集的原始数据搬运至外部DDR存储器2013。
软核(Microblaze/NIOS II)模块2007，与AXI互联模块2002、AXI_Lite互联模块2011连接，用于根据RS422_UART模块2010接收的指令决定是配置相机参数还是执行开窗算法，如是执行开窗算法，通知网络DMA模块2008模块自动搬运存储在外部DDR存储器2013的开窗后数据，经光纤网络输出。
网络DMA模块2008，与AXI互联模块2002、AXI_Lite互联模块2011连接，用于自动搬运存储在外部DDR存储器2013的开窗后数据，经光纤网络输出。
Ethernet MAC模块2009，与AXI互联模块2002、RS422_UART模块2010、千兆网络SFP接口2012连接。
RS422_UART模块2010，与AXI互联模块2002、AXI_Lite互联模块连接，用于接收指令。其中，AXI_Lite互联模块2011发送的是软核模块2007对模块2010的配置信息，模块2010将主机的配置信息通过AXI互联模块2002存储在外部DDR存储器2013中。
AXI_Lite互联模块2011，与RS422_UART模块2010、网络DMA模块2008、、双通道VDMA模块2006、面阵相机参数设置模块2005连接，为软核(Microblaze/NIOS II)模块2007发送配置信息提供通路。
千兆网络SFP接口2012，与Ethernet MAC模块2009连接，是负责光电转换的硬件接口模块。
一种基于FGPA的高清视频采集传输系统的方法，其步骤主要包括：
步骤3001：开始通电；
步骤3002：默认工作模式(25fps/停止自动曝光/停止自动调焦)；
步骤3003：通过CameraLink接收模块获取原始分辨率图像；
步骤3004：通过CameraLink发送模块送至上位机图像显示；
步骤3005：检测是否收到主机控制指令，是则转步骤3009，否则转步骤3002；
步骤3009：通过LVDS接口发送给相机；
步骤3006：检测是否收到启动视频开窗算法的指令，是则转步骤3008，否则转步骤3007；
步骤3008：FPGA完成图像开窗1024*1024；
步骤3010：通过光纤发送开窗后数据至远端主机；
步骤3007：检测是否收到停止视频开窗算法的指令，是则转步骤3011，否则转步骤3002；
步骤3011：结束本次视频采集。
以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种基于FGPA的高清视频采集传输系统，其特征在于，所述基于FGPA的高清视频采集传输系统包括：
CameraLink接口，用于发送面阵相机的原始数据；
光纤接口，用于发送开窗后视频数据；
RS422接口，用于接收远端主机对面阵相机的控制指令数据。
面阵相机，用于采集用户需要的视频信息。
2.如权利要求1所述的基于FGPA的高清视频采集传输系统，其特征在于，所述基于FGPA的高清视频采集传输系统还包括：
DDR存储器，用于存储数据；
DDR控制器，负责对DDR存储器进行读写，满足时序要求；
AXI互联模块，负责互联软核模块、双通道VDMA模块、网络DMA模块、RS422_UART模块与DDR控制器的数据路由，共享DDR存储器的存储空间；
CameraLink发送模块，用于将外部DDR存储器存储的原始数据，经由双通道VDMA模块再次搬运输出；
CameraLink接收模块，用于接收模块接收接收的CCD面阵相机的采集的原始数据搬运至外部DDR存储器存储；
面阵相机参数设置模块，用于配置面阵相机的控制参数，工作模式等，配置内容是RS422_Uart模块接收的来自远端主机的信息；
双通道VDMA模块，用于将CameraLink接收模块接收接收的CCD面阵相机的采集的原始数据搬运至外部DDR存储器存储；
软核模块，用于根据RS422_UART模块接收的指令决定是配置相机参数还是执行开窗算法，如是执行开窗算法，通知网络DMA模块模块自动搬运存储在外部DDR存储器的开窗后数据，经光纤网络输出；
网络DMA模块，用于自动搬运存储在外部DDR存储器的开窗后数据，经光纤网络输出；
Ethernet MAC模块，是千兆网络SFP接口的主控模块，完成开窗后数据的发送工作；
RS422_UART模块，用于接收指令；
AXI_Lite互联模块，负责软核模块对面阵相机参数设置模块、双通道VDMA模块、网络DMA模块、Ethernet MAC模块、RS422_UART模块的配置；
千兆网络SFP接口，负责光电转换的硬件接口模块。
3.一种基于FGPA的高清视频采集传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：开始通电；
步骤二：默认工作模式；
步骤三：通过CameraLink接收模块获取原始分辨率图像；
步骤四：通过CameraLink发送模块送至上位机图像显示；
步骤五：检测是否收到主机控制指令，是则转步骤六，否则转步骤二；
步骤六：通过LVDS接口发送给相机；
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