CN201904871U - 新型嵌入式图像采集处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型嵌入式图像采集处理装置，它采集处理装置包括有图像采集单元(1)，处理器单元(2)，图像处理单元(3)，图像传输单元(4)。图像采集单元用以获取图像，处理器单元用来采集存储图像，图像处理单元(3)用来对采集到图像进行处理，图像传输单元(4)用来传输图像，监控中心利用采集到图像进行监控。图像采集装置结构紧凑、体积小巧、并具有一定的图像处理能力和多种通讯接口，可以满足多种应用场合的需要。
Description
技术领域
本实用新型专利是关于嵌入式图像采集处理的装置，特别适用于机器人控制、环境检测等对图像采集处理装置要求体积小、功能强、具有网络、RS232串口、GPRS多种通讯接口的应用场合。
背景技术
随着科学技术的发展，人们对图像采集处理装置的需要越来越多。对于嵌入式图像实时采集，国内外的相关开发很多集中于利用ARM(或DSP)+FPGA(或CPLD)双处理器+CMOS传感器，或采用ARM+USB摄像头，或采用单片FPGA+CMOS传感器来实现图像采集与处理。双处理器结构，系统较复杂，需要协调好两处理器工作；采用USB摄像头的话，系统集成度不高，不易将图像采集装置做的很小，同时受限于USB传输速度，采集速度不易很高；而采用FPGA的系统无法利用通用处理器丰富的外围接口。为此，本实用新型设计一种结构紧凑、小巧轻便，同时又具有很高采集处理能力，可采用通用ARM处理器+CMOS传感器的图像采集装置，可以用在各种图像采集处理场合。
通用分组无线业务(GPRS，General Packet Radio service)是在GSM网络的基础上叠加一个新的网络而形成的逻辑实体，是在现有GSM系统基础上发展出来的一种新的分组数据承载业务。它的最大传输速度能够达到171.2kbps，能够永远在线，并且通过流量计费，为远程无线图像传输提供了有力的技术支持。
以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准，组建于七十年代早期。Ethernet(以太网)是一种常用的局域网(LAN)标准，可以用来实现图像的高速远程传输。
RS-232是个人计算机上的通讯接口之一，由电子工业协会(Electronic Industries Association，EIA)所制定的异步传输标准接口，其接口简单，使用于近距离低速图像的传输。
实用新型内容
为了使图像采集装置结构紧凑、体积小巧、并具有一定的图像处理能力和多种通讯接口，本实用新型设计采用ARM处理器+CMOS传感器的方案。ARM采用Intel Xscale系列PXA270处理器，CMOS采用Omnivison公司的OV9650传感器，二者之间通过高性能图像采集接口Quick Capture接口连接，并通过嵌入到采集装置中图像处理单元对图像进行相应的处理，通过串口、以太网、GPRS通讯接口进行图像传输，便于采用监控终端进行监控。
本实用新型的嵌入式图像采集处理装置，包括有图像采集单元(1)、处理器单元(2)、 图像处理单元(3)、图像传输单元(4)，其中：处理器单元(2)用来存储图像采集单元(1)采集到的图像，图像处理单元(3)对采集到的图像进行处理，处理后的图像通过图像传输单元(4)传输到监控中心。
其中，图像采集单元(1)由CMOS图像传感器(11)、镜头(12)和二自由度云台(13)组成，CMOS图像传感器(11)连接镜头(12)和二自由度云台(13)
其中，处理器单元(2)由PXA270处理器(21)、Nor Flash存储器(22)、同步动态随机存取存储器(23)以及电源供电电路(24)组成，PXA270处理器(21)连接Nor Flash存储器(22)、同步动态随机存取存储器(23)和电源供电电路(24)。
其中，图像传输单元(4)由串口接口电路(41)、以太网接口控制器DM9000(42)、以太网接口电路(43)和GPRS模块(44)组成，串口接口电路(41)连接图像处理单元(3)与监控中心，以太网接口控制器DM9000(42)与以太网接口电路(43)相连，以太网接口电路(43)连接图像处理单元(3)，以太网接口控制器DM9000(42)连接监控中心，GPRS模块(44)连接图像处理单元(3)和监控中心。
本实用新型的嵌入式图像采集处理装置优点为：
1嵌入式图像采集处理装置仅采用了COMS传感器和ARM处理器硬件，设备使用简单，结构小巧紧凑，控制可靠性高。
2在数据传输上充分利用ARM处理器的片上高速图像采集接口功能(Quick Capture接口)，提高了系统的图像采集速度与效率。
3可以采用接口简单的串口传输图像，使得监控终端接口简单化，也可采用以太网、GPRS方式传输图像，使得监控中心可以远程化监控。
4软件上采用Linux系统作为操作系统，增强了系统软件的可靠性、扩展性与开放性。
5可以采用多种图像处理方式对图像进行处理，满足多种应用场合的需要。
附图说明
图1是本实用新型的嵌入式图像采集处理装置的系统组成图。
图2是本实用新型的嵌入式图像采集处理装置的系统详细结构图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。
参见图1所示，本实用新型一种嵌入式图像采集处理装置，该图像采集处理装置包括有图像采集单元(1)，处理器单元(2)，图像处理单元(3)，图像传输单元(4)。
在本实用新型中，图像采集单元(1)由CMOS图像传感器(11)、镜头(12)和二自由度云台(13)组成，图像传感器采用低功耗CMOS传感器OV9650，处理器单元(2)由PXA270 处理器(21)、Nor Flash存储器(22)、同步动态随机存取存储器(23)以及电源供电电路(24)组成，图像传输单元(4)可以根据需要实现通过RS232串口、以太网传输方式、GPRS网络传输方式几种不同通讯方式实现图像的传输，具体由串口接口电路(41)、以太网控制器DM9000(42)、以太网接口电路(43)、GPRS模块(44)以及相应通讯软件(45)组成。
结合系统详细结构图2，本新型一种嵌入式图像采集处理装置中各个单元实现的功能作如下所述：
(一)图像采集单元(1)
图像传感单元(1)用于采集图像信息，为摄像器件视野范围内的图像信息。环境中图像经过镜头(12)聚焦到CMOS图像传感器(11)感光部分上，CMOS图像传感器将光信号转化YUV422(Y表示明高度，UV表示色差，U和V是构成彩色的两个分量，422表示YUV图像数据的打包格式，即将码流Y0，U0，Y1，V1，Y2，U2，Y3，V3影射为四个像素：[Y0，U0，V1]，[Y1，U0，V1]，[Y2，U2，V3]，[Y3，U2，V3])格式的图像信息，并可通过调整二自由度云台(13)来调整监控范围。
(二)处理器单元(2)
处理器单元(2)把采集的图像存储到系统内存中，便于系统做进一步的处理。Intel PXA270系列ARM处理器(21)为系统处理器，实现图像采集与处理功能，Nor Flash存储器(22)用来作为系统的程序存储器，以便将程序固化在硬件平台上，SDRAM(同步动态随机存取存储器)(23)作为系统内存，保证系统运行时所需的内存空间，电源供电电路(24)为整个系统提供电源。
(三)图像处理单元(3)
图像处理单元(3)依据不同场景和处理速度要求对接收到的YUV422格式图像，进行图像格式的转换，图像的边缘检测等处理。
(四)图像传输单元(4)
图像传输单元(4)可以根据需要实现通过RS232串口、以太网传输方式、GPRS网络传输方式几种不同通讯方式实现图像的传输，具体由串口接口电路(41)、以太网控制器DM9000(42)、以太网接口电路(43)、GPRS模块(44)以及相应通讯软件(45)组成。串口接口电路通过MAX3232芯片实现串行接口TTL电平到RS232电平转换，以太网控制器DM9000通过并行32位总线与ARM处理器通信，将图像传感器通过以太网传输出去。以太网接口电路由H1102网络变压器实现。GPRS模块采用SimCom公司的Sim330C系列GPRS模块实现，可以将图像通过GPRS方式无线远程传输到控制中心。相应通讯软件负责与主机通信，接收监控控制中心的控制命令，以及图像的发送。
本实用新型是一种新型嵌入式图像采集处理装置，该系统采用了较为简单的设备CMOS传感器与ARM处理器，特别适用于机器人控制、环境检测等对图像采集处理装置要求体积小、功能强、具有网络、RS232串口、GPRS多种通讯接口的应用场合。
Claims (4)
1.一种新型嵌入式图像采集处理装置，其特征在于：该新型图像采集处理装置包括有图像采集单元(1)、处理器单元(2)、图像处理单元(3)、图像传输单元(4)，其中：处理器单元(2)用来存储图像采集单元(1)采集到的图像，图像处理单元(3)对采集到的图像进行处理，处理后的图像通过图像传输单元(4)传输到监控中心。
2.按照权利要求1所述的新型嵌入式图像采集处理装置，其特征在于：所述的图像采集单元(1)由CMOS图像传感器(11)、镜头(12)和二自由度云台(13)组成，CMOS图像传感器(11)连接镜头(12)和二自由度云台(13)
3.按照权利要求1所述的新型嵌入式图像采集处理装置，其特征在于：所述的处理器单元(2)由PXA270处理器(21)、Nor Flash存储器(22)、同步动态随机存取存储器(23)以及电源供电电路(24)组成，PXA270处理器(21)连接Nor Flash存储器(22)、同步动态随机存取存储器(23)和电源供电电路(24)。
4.按照权利要求1所述的新型嵌入式图像采集处理装置，其特征在于：所述的图像传输单元(4)由串口接口电路(41)、以太网接口控制器DM9000(42)、以太网接口电路(43)和GPRS模块(44)组成，串口接口电路(41)连接图像处理单元(3)与监控中心，以太网接口控制器DM9000(42)与以太网接口电路(43)相连，以太网接口电路(43)连接图像处理单元(3)，以太网接口控制器DM9000(42)连接监控中心，GPRS模块(44)连接图像处理单元(3)和监控中心。
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| WO2021017083A1 (zh) * | 2019-07-28 | 2021-02-04 | 南京驭逡通信科技有限公司 | 一种工业机器人建图定位系统及机器人 |
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