CN113542550B - 一种基于fpga的高速图像采集系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于FPGA的高速图像采集系统，包括安装架，所述安装架的顶部设置有活动框，所述活动框的内表面转动连接有限位组件，所述活动框的顶部设置有连接组件，所述连接组件的顶部设置有摄像头外壳；其中，所述摄像头外壳的一侧开设有隐藏槽。本发明提供的基于FPGA的高速图像采集系统通过安装框设置在隐藏槽的内部，不仅便于对FPGA线路板进行防护，而且也便于FPGA线路板与摄像头外壳内部元件的连接，而且通过将FPGA线路板与密封板的连接，便于工作人员手续维修过程中对FPGA线路板进行拆装，不需要工作人员额外打开整个摄像头外壳，进一步提高了维修的便捷性，具有良好的可拆装功能。

Description

一种基于FPGA的高速图像采集系统
技术领域
本发明涉及图像采集领域，尤其涉及一种基于FPGA的高速图像采集系统。
背景技术
FPGA，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
相关技术中，现有的图像采集系统在高速采集为了克服定制电路的不足，通过会设置对应的FPGA，以确保对可编程器件门电路数有限的缺点进行处理，然而现有的高速图像采集系统中的线路板出现故障时，工作人员维修过程中，需要打开整个高速图像采集系统，才能进行维修，不仅操作麻烦，而且容易造成其他位置的损坏，不利于维修。
因此，有必要提供一种基于FPGA的高速图像采集系统解决上述技术问题。
发明内容
本发明提供一种基于FPGA的高速图像采集系统，解决了工作人员维修过程中，需要打开整个高速图像采集系统的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的基于FPGA的高速图像采集系统包括：安装架，所述安装架的顶部设置有活动框，所述活动框的内表面转动连接有限位组件，所述活动框的顶部设置有连接组件，所述连接组件的顶部设置有摄像头外壳；所述摄像头外壳的一侧开设有隐藏槽，所述摄像头外壳的一侧通过螺钉固定连接有密封板，所述密封板的一侧固定连接有导热块，所述导热块位于所述隐藏槽的内部，所述导热块的一侧固定连接有安装框，所述安装框的顶部的两侧均转动连接有卡板，所述安装框的内表面固定连接有支撑套，所述支撑套的顶部和卡板的底部之间放置有FPGA线路板；在FPGA线路板上安装有图像采集转换器，所述图像采集转换器包括：
用于对接收的高速视频信息进行去噪的视频过滤器；
用于接收视频过滤器输出的模拟视频信号的视频编码单元；
用于将视频编码单元初始化的视频编码配置模块；
用于接收视频编码单元和视频编码配置模块信息的图像转换单元；
用于将模拟信号转换为数字信号的数模转换模块；
所述视频过滤器与视频编码单元电性连接，所述视频编码单元与视频编码配置模块电性连接；所述图像转换单元与视频编码单元、视频编码配置模块和数模转换模块均电性连接。
本发明通过螺钉可以有效的将密封板与摄像头外壳进行固定，并且通过安装框设置在隐藏槽的内部，不仅便于对FPGA线路板进行防护，而且也便于FPGA线路板与摄像头外壳内部元件的连接，而且通过将FPGA线路板与密封板7的连接，便于工作人员手续维修过程中对FPGA线路板进行拆装，不需要工作人员额外打开整个摄像头外壳，进一步提高了维修的便捷性。
优选的，所述限位组件包括转动连接于所述活动框内壁的圆形块，所述圆形块的底部的两侧均固定连接有驱动杆。
优选的，所述圆形块的顶部和底部之间开设有吻合口，所述圆形块的底部开设有限位槽，所述限位槽与所述吻合口呈交叉设置。
优选的，所述连接组件包括固定于所述摄像头外壳底部的固定架，所述固定架的底部固定连接有安装板。
优选的，所述安装板的底部固定连接有固定杆，所述固定杆的底端贯穿所述活动框并延伸至所述活动框的内部，所述固定杆延伸至所述活动框内部的一端固定连接有卡紧块。
优选的，所述安装板的底部的两侧均固定连接有弹性挤压垫。
优选的，所述活动框的顶部的两侧均开设有定位槽，所述导热块的另一侧固定连接有导热杆，且导热杆的一端贯穿隐藏槽并延伸至隐藏槽的外部。
优选的，所述图像转换单元包括视频图像采集模块、信号格式转换模块和时序产生模块，所述视频图像采集模块与信号格式转换模块电性连接，所述信号格式转换模块与时序产生模块电性连接，所述视频图像采集模块与视频编码单元和视频编码配置模块均电性连接。
优选的，所述图像转换单元还包括图像帧存储模块，所述图像帧存储模块与视频图像采集模块。
优选的，所述时序产生模块与数模转换模块电性连接。
与相关技术相比较，本发明提供的基于FPGA的高速图像采集系统具有如下有益效果：
1、本发明提供一种基于FPGA的高速图像采集系统，通过螺钉可以有效的将密封板与摄像头外壳进行固定，并且通过安装框设置在隐藏槽的内部，不仅便于对FPGA线路板进行防护，而且也便于FPGA线路板与摄像头外壳内部元件的连接，而且通过将FPGA线路板与密封板的连接，便于工作人员手续维修过程中对FPGA线路板进行拆装，不需要工作人员额外打开整个摄像头外壳，进一步提高了维修的便捷性，具有良好的可拆装功能。
2、本发明采用了专用的转换器装置，它能够对获取的视频信息进行去噪，减少了噪声污染，避免造成画面效果差的情况，进而提高了视频图像的质量，而且对视频信息转换成图形信息，并进行格式转换，减少了传输过程中的数据大小，避免数据过大造成传输堵塞，提高了传输的稳定性和传输效率，进一步的，还能够对图像信息进行存储，避免了数据的丢失，还能够主动进行配置视频编码单元，使得图像采集转换器均有更好的灵活性。
附图说明
图1为本发明提供的基于FPGA的高速图像采集系统的结构示意图；
图2为图1所示的限位组件的结构立体图；
图3为图1所示的固定杆和卡紧块的组合示意图；
图4为图1所示的安装框的结构俯视图；
图5为本发明中图像采集转换器的结构框图。
图中标号：1、安装架；2、活动框；3、限位组件；31、圆形块；32、驱动杆；33、吻合口；34、限位槽；4、连接组件；41、固定架；42、安装板；43、固定杆；44、卡紧块；45、弹性挤压垫；5、摄像头外壳；6、隐藏槽；7、密封板；8、导热块；9、安装框；10、卡板；11、支撑套；12、FPGA线路板；13、定位槽；141、视频过滤器；142、视频编码单元；143、视频编码配置模块；144、图像转换单元；145、视频图像采集模块；146、信号格式转换模块；147、时序产生模块；148、图像帧存储模块；149、数模转换模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请结合参阅图1、图2、图3、图4、图5，本发明的基于FPGA的高速图像采集系统包括：安装架1，所述安装架1的顶部设置有活动框2，所述活动框2的内表面转动连接有限位组件3，所述活动框2的顶部设置有连接组件4，所述连接组件4的顶部设置有摄像头外壳5；
其中，所述摄像头外壳5的一侧开设有隐藏槽6，所述摄像头外壳5的一侧通过螺钉固定连接有密封板7，所述密封板7的一侧固定连接有导热块8，所述导热块8位于所述隐藏槽6的内部，所述导热块8的一侧固定连接有安装框9，所述安装框9的顶部的两侧均转动连接有卡板10，所述安装框9的内表面固定连接有支撑套11，所述支撑套11的顶部和卡板10的底部之间放置有FPGA线路板12；在FPGA线路板12上安装有图像采集转换器，所述图像采集转换器包括：
用于对接收的高速视频信息进行去噪的视频过滤器141。
用于接收视频过滤器141输出的模拟视频信号的视频编码单元142。
用于将视频编码单元142初始化的视频编码配置模块143。
用于接收视频编码单元142和视频编码配置模块143信息的图像转换单元144。
用于将模拟信号转换为数字信号的数模转换模块149。
本发明中，视频过滤器141获取CCD摄像机采集的视频信息，并对视频进行进行去噪，减少了噪声污染，避免造成画面效果差的情况，进而提高了视频图像的质量，经过去噪的视频信息传输至视频编码单元142，视频编码配置模块143将视频编码单元142初始化，然后视频编码单元142将输入的模拟视频信号转换成模拟图像信号，由图像转换单元144对图像信号进行格式转换，并通过数模转换模块149将模拟图像信息转换为数字信号，传输至显示器，通过图像转换单元144能够将视频转换图像，减少了传输过程中的数据大小，避免数据过大造成传输堵塞，提高了传输的稳定性和传输效率，同时，能够对图像信息进行存储，避免了数据的丢失，还能够通过视频编码配置模块143主动进行配置视频编码单元142，使得图像采集转换器均有更好的灵活性。
视频过滤器141与视频编码单元142电性连接，视频编码单元142与视频编码配置模块143电性连接，在本实施例中，由视频过滤器141对获取的视频信息进行去噪，将去噪后的视频信息传输至视频编码单元142，视频编码配置模块143将视频编码单元142初始化，由视频编码单元142将输入的模拟视频信号转换成模拟图像信号。
所述图像转换单元144与视频编码单元142、视频编码配置模块143和数模转换模块149均电性连接，在本实施例中，图像转换单元144对图像信号进行格式转换，并由数模转换模块149将模拟图像信息转换为数字信号，同时，图像转换单元144控制视频编码配置模块143对视频编码单元142进行初始化。
所述图像转换单元144包括视频图像采集模块145、信号格式转换模块146和时序产生模块147，视频图像采集模块145与信号格式转换模块146电性连接，信号格式转换模块146与时序产生模块147电性连接，视频图像采集模块145与视频编码单元142和视频编码配置模块143均电性连接，在本实施例中，信号格式转换模块146能够将图像信息转换成标准的ITU656格式信息，保障了信号的兼容性，视频图像采集模块145在控制信号的控制下采集有效图像数据，并将有效数据送入图像帧存储模块148中，当图像需要显示时，由视频编码配置模块143发出请求图像数据信号。
所述图像转换单元144还包括图像帧存储模块148，图像帧存储模块148与视频图像采集模块145，在本实施例中，由图像帧存储模块148对视频图像进行存储，避免了数据的丢失。
所述时序产生模块147与数模转换模块149电性连接，在本实施例中，时序产生模块147产生时序，使得视频编码配置模块143发出请求图像数据信号。
本发明中，图像采集转换器的安装属于常规操作，本领域的技术人员只需将其安装连接在FPGA线路板12即可。所述图像采集转换器工作时，视频过滤器141获取CCD摄像机采集的视频信息，并对视频进行去噪，减少了噪声污染，避免造成画面效果差的情况，进而提高了视频图像的质量，经过去噪的视频信息传输至视频编码单元142，当图像需要显示时，时序产生模块147产生时序，使得视频编码配置模块143发出请求图像数据信号，视频编码配置模块143将视频编码单元142初始化，然后视频编码单元142将输入的模拟视频信号转换成模拟图像信号，视频图像采集模块145在控制信号的控制下采集有效图像数据，并将有效数据送入图像帧存储模块148中，信号格式转换模块146对图像信号进行格式转换，并通过数模转换模块149将模拟图像信息转换为数字信号，传输至显示器，能够避免数据过大造成传输堵塞，提高了传输的稳定性和传输效率，同时能够主动进行配置视频编码单元142，使得图像采集转换器均有更好的灵活性。
本发明通过将FPGA线路板12与密封板7的连接，便于工作人员手续维修过程中对FPGA线路板12进行拆装，不需要工作人员额外打开整个摄像头外壳5，进一步提高了维修的便捷性，具有良好的可拆装功能；
FPGA，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
所述限位组件3包括转动连接于所述活动框2内壁的圆形块31，所述圆形块31的底部的两侧均固定连接有驱动杆32。
所述圆形块31的顶部和底部之间开设有吻合口33，所述圆形块31的底部开设有限位槽34，所述限位槽34与所述吻合口33呈交叉设置；
通过限位组件3的设置，便于对插入的连接组件4进行卡紧，保证摄像头外壳5与安装架1连接的稳定性。
所述连接组件4包括固定于所述摄像头外壳5底部的固定架41，所述固定架41的底部固定连接有安装板42；
通过固定架41的设置，便于与摄像头外壳5的安装。
所述安装板42的底部固定连接有固定杆43，所述固定杆43的底端贯穿所述活动框2并延伸至所述活动框2的内部，所述固定杆43延伸至所述活动框2内部的一端固定连接有卡紧块44；
通过卡紧块44的设置，用于插入吻合口33中，贯穿圆形块31，使得卡紧块44位于圆形块31的底部，再配合圆形板31的旋转，就会使吻合口33与卡紧块44交错，再使卡紧块44与限位槽34吻合，通过弹性挤压垫45的设置，便于对安装板42进行挤压，进而使得卡紧块44位于限位槽34内部的稳定性，进而提高了高速图像采集系统安装的效果，便于工作人员对高速图像采集系统的拆装，不需要过多的辅助工具进行安装，提高了安装的便捷性。
所述安装板42的底部的两侧均固定连接有弹性挤压垫45；
弹性挤压垫45的设置，便于对安装板42进行挤压，进而使得卡紧块44位于限位槽34内部的稳定性，进而提高了高速图像采集系统安装的效果。
所述活动框2的顶部的两侧均开设有定位槽13，所述导热块8的另一侧固定连接有导热杆，且导热杆的一端贯穿隐藏槽6并延伸至隐藏槽6的外部；
通过定位槽13的设置，便于对弹性挤压垫45进行定位，而且通过导热杆可以将导热块8上的热量进行导出，进而提高隐藏槽6内部的散热效果。
本发明提供的基于FPGA的高速图像采集系统的工作原理如下：
通过连接组件4上的固定杆43和卡紧块44插入到活动框2内部的限位组件3中，当固定杆43插入到圆形块31的底部时，就会带动卡紧块44插入圆形块31的底部，通过卡紧块44的设置，用于插入吻合口33中，贯穿圆形块31，使得卡紧块44位于圆形块31的底部，再配合圆形板31的旋转，就会使吻合口33与卡紧块44交错，再使卡紧块44与限位槽34吻合，通过弹性挤压垫45的设置，便于对安装板42进行挤压，进而使得卡紧块44位于限位槽34内部的稳定性，进而完成高速图像采集系统的安装；
通过螺钉可以有效的将密封板7与摄像头外壳5进行固定，并且通过安装框9设置在隐藏槽6的内部，不仅便于对FPGA线路板12进行防护，而且也便于FPGA线路板12与摄像头外壳5内部元件的连接，而且通过导热杆可以将导热块8上的热量进行导出，进而提高隐藏槽6内部的散热效果。
与相关技术相比较，本发明提供的基于FPGA的高速图像采集系统具有如下有益效果：
通过螺钉可以有效的将密封板7与摄像头外壳5进行固定，并且通过安装框9设置在隐藏槽6的内部，不仅便于对FPGA线路板12进行防护，而且也便于FPGA线路板12与摄像头外壳5内部元件的连接，而且通过将FPGA线路板12与密封板7的连接，便于工作人员手续维修过程中对FPGA线路板12进行拆装，不需要工作人员额外打开整个摄像头外壳5，进一步提高了维修的便捷性，具有良好的可拆装功能。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明技术方案进行的修改或者等同替换，不能脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种基于FPGA的高速图像采集系统，包括：安装架(1)，其特征在于，所述安装架(1)的顶部设置有活动框(2)，所述活动框(2)的内表面转动连接有限位组件(3)，所述活动框(2)的顶部设置有连接组件(4)，所述连接组件(4)的顶部设置有摄像头外壳(5)；其中，所述摄像头外壳(5)的一侧开设有隐藏槽(6)，所述摄像头外壳(5)的一侧通过螺钉固定连接有密封板(7)，所述密封板(7)的一侧固定连接有导热块(8)，所述导热块(8)位于所述隐藏槽(6)的内部，所述导热块(8)的一侧固定连接有安装框(9)，所述安装框(9)的顶部的两侧均转动连接有卡板(10)，所述安装框(9)的内表面固定连接有支撑套(11)，所述支撑套(11)的顶部和卡板(10)的底部之间放置有FPGA线路板(12)；在FPGA线路板(12)上安装有图像采集转换器，所述图像采集转换器包括：
用于对接收的高速视频信息进行去噪的视频过滤器(141)；
用于接收视频过滤器(141)输出的模拟视频信号的视频编码单元(142)；
用于将视频编码单元(142)初始化的视频编码配置模块(143)；
用于接收视频编码单元(142)和视频编码配置模块(143)信息的图像转换单元(144)；
用于将模拟信号转换为数字信号的数模转换模块(149)；
所述视频过滤器(141)与视频编码单元(142)电性连接，所述视频编码单元(142)与视频编码配置模块(143)电性连接；所述图像转换单元(144)与视频编码单元(142)、视频编码配置模块(143)和数模转换模块(149)均电性连接；所述限位组件(3)包括转动连接于所述活动框(2)内壁的圆形块(31)，所述圆形块(31)的底部的两侧均固定连接有驱动杆(32)，所述圆形块(31)的顶部和底部之间开设有吻合口(33)，所述圆形块(31)的底部开设有限位槽(34)，所述限位槽(34)与所述吻合口(33)呈交叉设置，所述连接组件(4)包括固定于所述摄像头外壳(5)底部的固定架(41)，所述固定架(41)的底部固定连接有安装板(42)，所述安装板(42)的底部固定连接有固定杆(43)，所述固定杆(43)的底端贯穿所述活动框(2)并延伸至所述活动框(2)的内部，所述固定杆(43)延伸至所述活动框(2)内部的一端固定连接有卡紧块(44)；所述安装板(42)的底部的两侧均固定连接有弹性挤压垫(45)；所述活动框(2)的顶部的两侧均开设有定位槽(13)，所述导热块(8)的另一侧固定连接有导热杆，且导热杆的一端贯穿隐藏槽(6)并延伸至隐藏槽(6)的外部；所述图像转换单元(144)包括视频图像采集模块(145)、信号格式转换模块(146)和时序产生模块(147)，所述视频图像采集模块(145)与信号格式转换模块(146)电性连接，所述信号格式转换模块(146)与时序产生模块(147)电性连接，所述视频图像采集模块(145)与视频编码单元(142)和视频编码配置模块(143)均电性连接，所述图像转换单元(144)还包括图像帧存储模块(148)，所述图像帧存储模块(148)与视频图像采集模块(145)电性连接，所述时序产生模块(147)与数模转换模块(149)电性连接。
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