CN113422883A - 一种特种微光图像处理系统及其装置 - Google Patents

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黄少肃
沈健
屈军
陈文明
沈丙娇
陈召全
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Abstract

本发明公开了一种特种微光图像处理系统及其装置包括图像采集模块、图像处理模块、信号处理模块、图像显示模块；图像采集模块将图像采集输出为图像信号；图像处理模块对图像信号进行格式转化、滤波、降噪、增强等处理并输出优化图像信号；信号处理模块将优化图像信号格式转化为显示器信号；图像显示模块将显示器信号转为显示器图像。本发明通过将传感器采集到的微光图像，按照预期目标，进行具体的处理，并将处理好的图像信号输出，在显示终端上显示出来，可以通过通讯部分，借助上位机发送串口指令实现控制，包括版本号的读取、自检等，从而使得本发明具有很好地适应力和抗干扰能力，解决了由于现有技术在恶劣环境和微光下工作的效率差效果低的缺陷。

Description

一种特种微光图像处理系统及其装置
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域主要涉及一种特种微光图像处理系统及其装置。
技术背景
随着现代图像及视频处理技术的不断发展，图像应用领域的日渐扩张，所以人们对于处理图像处理系统要求也越来越高，在图像处理的实时性、清晰度等性能方面也提出了更高的要求。但是在恶劣的环境之下，图像的处理的困难程度进一步加大，对图像处理系统提出了更高的要求。例如对低照度的情况下，对微光图像的处理，相对比与正常照度情况的图像，微光图像包含的噪声更多。而且在照度进一步下降的情况下，微光图像包含的噪声也是进一步增加，这就对图像处理系统提出了更高的挑战。在低照度的影响之外，环境的温度等因素也是会对图像处理系统造成不利的影响。
针对上述问题，急需在原有图像处理系统技术上进行改进创新。
发明内容
、发明目的
本发明提供一种特种微光图像处理系统及其装置，用以解决上述背景技术中提出的由于现有技术在恶劣环境和微光条件下运行困难并且采集到的图像质量差和噪声多等技术问题
2、技术方案
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种特种微光图像处理系统，包括：图像采集模块，将图像采集输出为图像信号；图像处理模块，对所述图像信号进行格式转化、滤波、降噪、增强等处理并输出优化图像信号；信号处理模块，将所述优化图像信号格式转化为显示器信号。
优选的，所述图像采集模块将采集到的图像以MIPI格式输出所述图像信号，所述图像信号分辨率为1280*1024@60Hz。
优选的，所述图像处理模块包括：图像信号处理模块，将MIPI格式的所述图像信号转化为TTL格式；行场信号产生模块；数据存储模块；通讯模块，设有串口，通过所述串口实现与上位机通讯，实现信息交互，完成读取版本号、自检、工作模式的改变；在线配置模块，通过串口将文件下载到所述图像处理模块中进行程序升级；复位模块，进行系统复位；时钟模块，提供时钟信号。
优选的，所述信号处理模块包括DVI编码配置模块，所述DVI编码配置模块将TTL格式的所述优化图像信号转变成DVI格式的所述显示器信号并输出到所述显示模块，所述DVI编码配置模块由所述图像处理模块控制。
优选的，所述行场信号产生模块用于产生显示需要的行信号、场信号、使能信号。
优选的，所述数据存储模块可将所述图像采集模块采集到的图像进行缓存处理。
优选的，所述在线配置模块实现所述图像处理模块的文件下载和程序升级。
一种特种微光图像处理装置，包括：
CMOS传感器，采集外部信息并将信息以MIPI格式输出图像信号；
FPGA以及FPGA外围模块，对微光图像信号进行处理，并转换图像信号的格式，以TTL格式输出，同时，也对输出的图像的分辨率进行控制；
接口模块，用于连接本系统之外的设备，可连接所述CMOS传感器和所述FPGA以及FPGA外围模块，实现两者间的信号传输；
DVI编码模块，接收经过FPGA以及FPGA外围模块处理之后的图像信号格式转变为DVI格式并输出；
显示设备接口，接收所述DVI编码模块输出的DVI格式信号。
电源模块，用于将输入的12 V电压，转变为这个模块需要的工作电压，并通过消弱外界输入电压的纹波等减小对FPGA、编码芯片等元器件的损害；
通讯模块，设有串口，用于FPGA以及FPGA外围模块与上位机间的信息交互，上位机通过所述串口发送相关指令，进行读取程序版本号、自检、工作模式转变；
存储模块，与所述FPGA以及FPGA外围模块之间进行信号传输，对外扩的存储芯片的读取等操作进行控制。
电源模块，为整个设备提供电能，将外界输入的12 V电压转变为本装置需要的工作电压，并通过消弱外界输入电压的纹波等减小对FPGA、编码芯片等元器件的损害
优选的，所述通讯模块设有串口，所述FPGA模块与上位机通过所述串口进行通讯。
有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用以FPGA为核心处理的图像处理系统，FPGA的数据处理速度很快，加上FPGA是并行处理结构，从而实现对图像的实时处理，可以对输入的微光图像信号进行数字滤波、增强等处理，在10-3lx～10-4lx的照度环境下，图像噪点信息判读无影响，输出画面清晰可见，图像分辨率不小于1.0mrad；本发明中涉及到的元器件均由耐高温和耐寒属性，从而使得本发明整体具有很高的稳定性可以在70摄氏度和－40摄氏度之间的环境下正常工作并输出图像信号；本发明采用的元器件体积小零件少，从而使得整体体积小，重量轻。
附图说明
图1为一种特种微光图像处理系统的信号流向图示意图；
图2为一种特种微光图像处理系统的FPGA逻辑框图；
图3为一种特种微光图像处理系统的硬件部分示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例，请参阅图1-3，一种特种微光图像处理系统，包括：图像采集模块，将图像采集输出为图像信号；图像处理模块，对图像信号进行格式转化、滤波、降噪、增强等处理并输出优化图像信号；信号处理模块，将优化图像信号格式转化为显示器信号。
实施例，请参阅图1-3，图像采集模块将采集到的图像以MIPI格式输出图像信号，图像信号分辨率为1280*1024@60Hz。
实施例，请参阅图1-3，图像处理模块包括：图像信号处理模块，将MIPI格式的图像信号转化为TTL格式；行场信号产生模块；数据存储模块；通讯模块，设有串口，通过串口实现与上位机通讯，实现信息交互，完成读取版本号、自检、工作模式的改变；在线配置模块，通过串口将文件下载到图像处理模块中进行程序升级；复位模块，进行系统复位；时钟模块，提供时钟信号。
实施例，请参阅图1-3，信号处理模块包括DVI编码配置模块，DVI编码配置模块将TTL格式的优化图像信号转变成DVI格式的显示器信号并输出到显示模块，DVI编码配置模块由图像处理模块控制。
实施例，请参阅图1-3，行场信号产生模块用于产生显示需要的行信号、场信号、使能信号。
实施例，请参阅图1-3，数据存储模块可将图像采集模块采集到的图像进行缓存处理。
实施例，请参阅图1-3，在线配置模块实现图像处理模块的文件下载和程序升级。
实施例，请参阅图1-3，一种特种微光图像处理装置，包括：
CMOS传感器，采集外部信息并将信息以MIPI格式输出图像信号；
FPGA以及FPGA外围模块，对微光图像信号进行处理，并转换图像信号的格式，以TTL格式输出，同时，也对输出的图像的分辨率进行控制；
接口模块，用于连接本系统之外的设备，可连接CMOS传感器和FPGA以及FPGA外围模块，实现两者间的信号传输；
DVI编码模块，接收经过FPGA以及FPGA外围模块处理之后的图像信号格式转变为DVI格式并输出；
显示设备接口，接收DVI编码模块输出的DVI格式信号。
电源模块，用于将输入的12 V电压，转变为这个模块需要的工作电压，并通过消弱外界输入电压的纹波等减小对FPGA、编码芯片等元器件的损害；
通讯模块，设有串口，用于FPGA以及FPGA外围模块与上位机间的信息交互，上位机通过串口发送相关指令，进行读取程序版本号、自检、工作模式转变；
存储模块，与FPGA以及FPGA外围模块之间进行信号传输，对外扩的存储芯片的读取等操作进行控制。
电源模块，为整个设备提供电能，将外界输入的12 V电压转变为本装置需要的工作电压，并通过消弱外界输入电压的纹波等减小对FPGA、编码芯片等元器件的损害
实施例，请参阅图1-3，通讯模块设有串口，FPGA模块与上位机通过串口进行通讯。
综上所述，图像信号处理模块用于将CMOS采集到的带有外界信息的图像信号，由原本的MIPI格式转变成TTL格式，然后将图像信号进行预处理，降低外界因素对图像信号产生的影响；行场信号产生模块用于产生显示需要的行信号、场信号、使能信号；数据存储模块用于将CMOS采集到的图像进行缓存处理，当采集输入一帧图像时，FPGA对上一帧图像进行处理；通讯模块用于FPGA与上位机通讯，借助串口进行信息交互，包括读取版本号、自检、工作模式的改变等；DVI编码配置模块用于对DVI编码芯片的寄存器进行配置，当信号进入编码芯片后，编码芯片工作，将TTL信号转变为DVI格式信号；在线配置模块主要作用是通过串口可以在现场直接将FPGA下载文件下载到FPGA中进行程序升级，避免将装配好的微光夜视仪拆开；复位模块用于系统复位；时钟模块用于提供时钟信号。
FPGA及FPGA外围模块，主要是对微光图像信号进行处理，并转换图像信号的格式，以TTL格式输出，同时，也对输出的图像的分辨率进行控制；接口模块主要是用于连接本系统之外的设备，例如与CMOS相连接的接口等；DVI编码模块，主要是将经FPGA处理之后的图像信号格式转变为DVI格式并输出；电源模块，主要用于将输入的12 V电压，转变为这个模块需要的工作电压，并通过消弱外界输入电压的纹波等减小对FPGA、编码芯片等元器件的损害；通讯模块，主要用于信息的交互，上位机通过串口发送相关指令，可以进行读取程序版本号、自检、工作模式转变等；存储控制模块，主要是对外扩的存储芯片的读取等操作进行控制。

Claims (9)

1.一种特种微光图像处理系统，其特征在于，包括：图像采集模块，将图像采集输出为图像信号；图像处理模块，对所述图像信号进行格式转化、滤波、降噪、增强等处理并输出优化图像信号；信号处理模块，将所述优化图像信号格式转化为显示器信号。
2.根据权利要求1所述的一种特种微光图像处理系统，其特征在于：
所述图像采集模块将采集到的图像以MIPI格式输出所述图像信号，所述图像信号分辨率为1280*1024@60Hz。
3.根据权利要求2所述的一种特种微光图像处理系统，其特征在于：所述图像处理模块包括：图像信号处理模块，将MIPI格式的所述图像信号转化为TTL格式；行场信号产生模块；数据存储模块；通讯模块，设有串口，通过所述串口实现与上位机通讯，实现信息交互，完成读取版本号、自检、工作模式的改变；在线配置模块，通过串口将文件下载到所述图像处理模块中进行程序升级；复位模块，进行系统复位；时钟模块，提供时钟信号。
4.根据权利要求1所述的一种特种微光图像处理系统，其特征在于：所述信号处理模块包括DVI编码配置模块，所述DVI编码配置模块将TTL格式的所述优化图像信号转变成DVI格式的所述显示器信号并输出到所述显示模块，所述DVI编码配置模块由所述图像处理模块控制。
5.根据权利要求3所述的一种特种微光图像处理系统，其特征在于：所述行场信号产生模块用于产生显示需要的行信号、场信号、使能信号。
6.根据权利要求3所述的一种特种微光图像处理系统，其特征在于：所述数据存储模块可将所述图像采集模块采集到的图像进行缓存处理。
7.根据权利要求3所述的一种特种微光图像处理系统，其特征在于：所述在线配置模块实现所述图像处理模块的文件下载和程序升级。
8.一种特种微光图像处理装置，其特征在于：包括：
CMOS传感器，采集外部信息并将信息以MIPI格式输出图像信号；
FPGA以及FPGA外围模块，对微光图像信号进行处理，并转换图像信号的格式，以TTL格式输出，同时，也对输出的图像的分辨率进行控制；
接口模块，用于连接本系统之外的设备，可连接所述CMOS传感器和所述FPGA以及FPGA外围模块，实现两者间的信号传输；
DVI编码模块，接收经过FPGA以及FPGA外围模块处理之后的图像信号格式转变为DVI格式并输出；
显示设备接口，接收所述DVI编码模块输出的DVI格式信号；
通讯模块，设有串口，用于FPGA以及FPGA外围模块与上位机间的信息交互，上位机通过所述串口发送相关指令，进行读取程序版本号、自检、工作模式转变；
存储模块，与所述FPGA以及FPGA外围模块之间进行信号传输，对外扩的存储芯片的读取等操作进行控制；
电源模块，为整个设备提供电能，将外界输入的12 V电压转变为本装置需要的工作电压，并通过消弱外界输入电压的纹波等减小对FPGA、编码芯片等元器件的损害。
9.根据权利要求8所述的一种特种微光图像处理装置，其特征在于：所述通讯模块设有串口，所述FPGA模块与上位机通过所述串口进行通讯。
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