CN107197132A - 基于嵌入式的智能摄相系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于嵌入式的智能摄相系统及方法，包括光电图像传感器单元、光信号转换单元、普通视频处理单元和显示单元，其中光电图像传感器单元与光信号转换单元连接，普通视频处理单元与显示单元连接，还包括模式选择单元和微信号视频处理单元，其中模式选择单元分别与光信号转换单元、普通视频处理单元和微信号视频处理单元连接，微信号视频处理单元与显示单元连接；本发明智能摄像机具有性能高、功能丰富等特点，可以使细微变化的信号可视化，弥补人眼的缺陷，以观察到人眼无法看到的事物的变化。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于嵌入式的智能摄相系统及方法，属于智能摄像技术领域。
背景技术
随着光电图像传感器技术的快速发展，使得光电图像传感器被广泛应用于数字摄影、天文学，尤其是光学遥测技术（Photometry）、光学与频谱望远镜以及高速摄影技术。
我们生活在一个“变”的世界里，而这些“变”往往是我们不易看到的。例如：桥梁的形变、人的心跳等。生活中的这些无形的变化蕴含着许多信息，而这些信息拥有极大的潜在价值。这些信息可以让我们更好地认识我们的世界。目前，我们所使用的摄像机仅仅能让我们观察到一些宏观的变化，对于一些微小的细节往往是不能获得的，因此对摄像机进行改进，使其能让我们直接观察细节变化是十分必要的。进而分析这些细微的变化，挖掘变化所蕴含的潜在信息。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于嵌入式的智能摄相系统及方法，可将采集来的视频序列信号进行处理，以使细微变化的信号可视化，以克服现有技术的不足。
本发明的技术方案是：一种基于嵌入式的智能摄相系统，包括光电图像传感器单元、光信号转换单元、普通视频处理单元和显示单元，其中光电图像传感器单元与光信号转换单元连接，普通视频处理单元与显示单元连接，还包括模式选择单元和微信号视频处理单元，其中模式选择单元分别与光信号转换单元、普通视频处理单元和微信号视频处理单元连接，微信号视频处理单元与显示单元连接。
所述微信号视频处理单元的处理方法为，先用金字塔分解对图像视频序列进行分解以得到不同频带的视频序列，其次用带通滤波器对视频弱信号进行提取；然后将提取的视频弱信号进行放大处理；最后将放大的视频弱信号与原采集输入的视频信号进行叠加，完成视频信号的重组，使视频弱信号可视化。
所述的金字塔为高斯金字塔。
所述带通滤波器为理想带通滤波器。
本发明的有益效果是：本发明基于嵌入式系统，可以弥补人眼的缺陷，以观察到人眼无法看到的事物的变化。本发明将采集来的视频序列信号进行处理，可以使细微变化的信号可视化。同时本发明智能摄像机具有性能高、功能丰富等特点。
附图说明
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明的微信号的处理流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对发明进行进一步介绍：
参考图1，本发明一种基于嵌入式的智能摄相系统，包括光电图像传感器单元、光信号转换单元、普通视频处理单元和显示单元，其中光电图像传感器单元与光信号转换单元连接，普通视频处理单元与显示单元连接，还包括模式选择单元和微信号视频处理单元，其中模式选择单元分别与光信号转换单元、普通视频处理单元和微信号视频处理单元连接，微信号视频处理单元与显示单元连接，这样可通过模式选择单元在普通视频处理单元和微信号视频处理单元之间转换。
在本发明中，处理单元主要完成图像的处理和工作模式的选择等功能。随着嵌入式芯片技术的快速发展，使得嵌入式芯片种类也越来越多。常用的嵌入式芯片有STM32系列芯片、DSP芯片等。STM32系列芯片片内外设资源丰富、性能高、成本低、功耗低以及控制精度和运算速度都足以满足本设计的需求。综合各方面的因素，本发明的核心处理器选用STM32F103ZET6芯片。显示单元主要用于对各种视频图像的可视化。为提高摄像机显示效果，选用TFT型LCD作为摄像机的显示单元。TFT型LCD包括偏光板、玻璃基板、薄模式晶体管、配向膜、液晶材料、导向板、色滤光板、萤光管等部分。TFT-LCD具有安全性和可靠性提高、低功耗、品种多样，使用方便灵活、维修、更新、升级容易，使用寿命长等特点。
所述微信号视频处理单元的处理方法为，先用金字塔分解对图像视频序列进行分解以得到不同频带的视频序列，其次用带通滤波器对视频弱信号进行提取；然后将提取的视频弱信号进行放大处理；最后将放大的视频弱信号与原采集输入的视频信号进行叠加，完成视频信号的重组，使视频弱信号可视化。
具体地，微小弱信号处理方法包括以下步骤：
1）金字塔分解：用金字塔分解对视频序列进行分解以得到不同频带的视频序列，以便于对各个频段微变信号的提取。为了加快图像的处理速度，可加入图像下采样过程。常用的图像金子塔有拉普拉斯金字塔和高斯金字塔。拉普拉斯金字塔是由高斯金字塔演变而来的，而该金字塔不能保证图像边缘的平滑性。因此本申请优选高斯金字塔来对视频序列图像进行处理。
2）时域滤波：用带通滤波器对微小弱信号进行提取。常用的带通滤波器有巴特沃斯带通滤波器、理想带通滤波器等。微小异常信号一般是在一个较窄的频带内变化。因此对于微小视频弱信号的提取需要一个具有较窄频带的滤波器。而理想带通滤波器能满足这一特点特性，因此本申请优选理想带通滤波器对视频弱信号进行提取。
3）弱信号放大：将提取的微小视频弱信号进行放大处理。由于视频弱信号是微小的，我们无法直接通过肉眼看到。因此需要将时域滤波环节选出来的视频弱信号进行放大。将提取的视频弱信号乘以一个放大倍数，使得视频弱信号的变化得以增强，进而便于可视化。
4）视频合成：将放大的微小异常信号与原采集输入的视频信号进行叠加，完成视频信号的重组，使微小弱信号可视化。
本发明中微小弱信号提取的工作原理是：一幅数字图像可以定义为一个二维函数f(x,y)，其中x和y为空间坐标。则视频序列可以认为二维函数f(x,y)在时间序列上的集合，即f(x,y,t)。图像在每一个坐标点是以灰度值得形式存储的，如果在获得的图像中前后图像在相同的位置灰度值没有发生改变，则说明视频中没有弱信号产生，若视频中前后图像在相同位置的灰度值发生了变化，且我们不能通过肉眼观察，则表明有弱信号产生。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于嵌入式的智能摄相系统，包括光电图像传感器单元、光信号转换单元、普通视频处理单元和显示单元，其中光电图像传感器单元与光信号转换单元连接，普通视频处理单元与显示单元连接，其特征在于：还包括模式选择单元和微信号视频处理单元，其中模式选择单元分别与光信号转换单元、普通视频处理单元和微信号视频处理单元连接，微信号视频处理单元与显示单元连接。
2.如权利要求1所述基于嵌入式的智能摄相系统的处理方法，其特征在于：微信号视频处理单元的处理方法为，先用金字塔分解对图像视频序列进行分解以得到不同频带的视频序列，其次用带通滤波器对采集的视频弱信号进行提取；然后将提取的视频弱信号进行放大处理；最后将放大的视频弱信号与原采集输入的视频信号进行叠加，完成视频信号的重组，使视频弱信号可视化。
3.根据权利要求2所述的基于嵌入式的智能摄相系统的处理方法，其特征在于：所述的金字塔为高斯金字塔。
4.根据权利要求2所述的基于嵌入式的智能摄相系统的处理方法，其特征在于：所述带通滤波器为理想带通滤波器。
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