CN207677868U - 一种高分辨率全景视频图像采集与处理系统 - Google Patents
一种高分辨率全景视频图像采集与处理系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种高分辨率全景视频图像采集与处理系统，包括成像模块、图像采集与处理模块和显示屏，所述成像模块包括非球面反射镜、摄像头模块和成像透镜，所述图像采集与处理模块包括摄像头接口、SPI FLASH、SDRAM、显示器接口、可编程逻辑门整列、数字信号处理器、时钟模块、NOR FLASH、DDR2 SDRAM和电源模块，所述成像模块和图像采集与处理模块电连接，所述图像采集与处理模块和显示屏电连接。该系统仅用单个摄像头能实现水平360°，垂直80°高分辨率全景视频图像实时采集，并且能将采集到的环形图像实时展开成便于人眼观察的正常图像并显示。
Description
技术领域
本实用新型涉及图像采集与处理技术领域，尤其涉及一种全景视频图像采集与处理系统。
背景技术
普通摄像机的视野范围有限，只能捕获摄像机前方某一固定角度空间内的场景，无法顾及周围360°范围内发生的所有事件，不可避免出现盲区。全景成像技术能够在任一时间点同时感知360°范围内的场景信息，消除视觉盲区，因此已经在军事、视频监控、机器视觉等领域得到广泛应用。
全景成像技术主要包括：图像拼接全景成像技术、鱼眼全景成像技术、折反射全景成像技术。图像拼接全景成像技术，需要拍摄多幅图像，通过图像拼接软件作后期处理以获得全景图像。鱼眼全景成像，图像畸变严重，去畸变难度大。随着全景成像技术的应用领域的拓展，也要求全景成像系统向着便携式和小型化方向发展。折反射全景成像系统利用反射光学元件扩大成像系统的视场，可以一次获得全景图像，并且具有大于半球空间的视场、成本低、装置设计简单、利于小型化等优点。
折反射全景成像系统所获得的原始全向图像呈圆环型，存在畸变，不适合人眼直接观察，需要将其展开为符合人眼视觉的柱面全景图像。这是一个复杂的过程，需要对全向图像进行大量复杂的处理，对硬件平台的要求很高，因此目前已开发的折反射全景成像系统也多采用PC机进行处理，利用PC机丰富的资源和超强的运算能力，通过软件实现全景图像快速展开。但是，PC机存在体积大、可移动性差、功耗高等缺点，使得在要求小体积、低功耗、高移动性的场所，如装甲车辆侦察、机器人视觉系统等，无法运用。针对上述的情况，人们设计了嵌入式的折反射全景成像处理系统，其采用专用集成电路实现了折反射全景成像处理系统的微型化、便携化，使全景成像技术可以应用到更多的场合。但对于高分辨率折反射全景成像处理，其全景成像处理速度有限，难以达到视频帧速率的全景成像处理速度。
实用新型内容
针对现有高分辨率折反射全景成像处理技术中，图像处理速度难以达到视频帧速率的问题，本实用新型提供一种高分辨率全景视频图像采集与处理系统，该系统仅用单个摄像头能实现水平360°，垂直80°高分辨率全景视频图像实时采集，并且能将采集到的环形图像实时展开成便于人眼观察的正常图像并显示。
为了实现上述目的，本实用新型技术方案如下：
构建一种高分辨率全景视频图像采集与处理系统，包括成像模块、图像采集与处理模块和显示屏，所述成像模块包括非球面反射镜、摄像头模块和成像透镜，所述图像采集与处理模块包括摄像头接口、SPI FLASH、SDRAM、显示器接口、可编程逻辑门整列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、时钟模块、NOR FLASH、DDR2SDRAM和电源模块，所述成像模块和图像采集与处理模块电连接，所述图像采集与处理模块和显示屏电连接。
进一步的，所述非球面反射镜为凸面镜。
进一步的，所述摄像头模块像素大于800万，帧率大于25fps。
进一步的，所述摄像头接口为USB接口或Camera Link接口，将环形图像数据传到FPGA。
进一步的，所述SPI FLASH容量不小于64Mbit，用于存储FPGA的程序和配置数据。
进一步的，所述SDRAM容量不小于1Gbit，用于存储图像预处理过程中的数据。
进一步的，所述NOR FLASH容量不小于64Mbit，用于存储DSP的程序和配置数据。
进一步的，所述DDR2SDRAM容量不小于1Gbit,用于存储环形图像展开与去畸变过程中的数据。
进一步的，所述显示器接口为DVI接口或以太网接口。
本实用新型的有益效果在于：该高分辨率全景视频图像采集与处理系统充分发挥FPGA和DSP各自的优势，大幅提高了图像采集与处理速度，实现了单个摄像头对水平360°，垂直80°高分辨率全景视频图像实时采集，并且能将采集到的环形图像实时展开成便于人眼观察的正常图像并显示。
附图说明
图1为系统结构示意图。
图2为系统成像原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参阅图1，一种高分辨率全景视频图像采集与处理系统，包括成像模块1、图像采集与处理模块2和显示屏3，所述成像模块1包括非球面反射镜101、摄像头模块102和成像透镜103，所述图像采集与处理模2块包括摄像头接口201、SPI FLASH 202、SDRAM 203、显示器接口204、可编程逻辑门整列(FPGA)205、数字信号处理器(DSP)206、时钟模块207、NOR FLASH208、DDR2SDRAM 209和电源模块210，所述成像模块1和图像采集与处理模块2电连接，所述图像采集与处理模块2和显示屏3电连接。
参阅图2，水平方向360°范围内的光线经非球面反射镜101反射，照射到下方成像透镜103上，光线经成像透镜103汇聚，在摄像头模块102上成环形图像。
摄像头模块102传感器件为SONY公司的IMX179，像素为800万，帧率为30fps。
摄像头接口201为USB2.0接口，通过该接口可将IMX179采集到的图像数据传给FPGA205。
所述FPGA 205为Xilinx公司的Spartan6 XC6SLX16。SPI FLASH 202为ST公司的M25P64，其容量为64Mbit，用于存储FPGA 205的程序和配置数据。SDRAM 203为Micron公司的MT47H64M16HR，其容量为1Gbit，用于存储FPGA 205图像预处理过程中的数据。
所述DSP 206为TI公司的TMS320C6748，其主频为450M Hz。NOR FLASH 208为SST公司的SST39VF6401，其容量为64Mbit，用于存储DSP 206的程序和配置数据。DDR2 SDRAM 209为SAMSUNG公司的K4T1G164QF，其容量为1Gbit，用于存储DSP 206图像展开与去畸变过程中的数据。
时钟模块207核心器件为有源晶振，为FPGA 205提供50M Hz的外部振荡源，为DSP206提供25M Hz的外部振荡源。FPGA 205和DSP 206通过内部PPL倍频达到工作频率。
系统采用外部5V电源供电，电源模块210采用电源芯片LM26480，输出1.2V、1.8V、3.3V电压，给系统各个部分供电。
DSP 206通过EMIFA和FPGA 205通信，FPGA 205将采集到的视频解码得到环形图像，并将环形图像发送到DSP 206。DSP 206将环形图像展开并进行去畸变处理，将处理后的图像发回FPGA 205。FPGA 205将展开后的图像压缩编码成视频格式，将视频数据通过显示器接口204输出。显示器接口204为DVI接口，显示屏3接收显示器接口204传来的视频数据并实时显示。
该高分辨率全景视频图像采集与处理系统充分发挥FPGA和DSP各自的优势，实现了单个摄像头对水平360°，垂直80°高分辨率全景视频图像实时采集，并且能将采集到的环形图像实时展开成便于人眼观察的正常图像并显示。
以上内容结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而非限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
Claims (9)
1.一种高分辨率全景视频图像采集与处理系统，其特征在于：包括成像模块、图像采集与处理模块和显示屏；
所述成像模块包括非球面反射镜、摄像头模块和成像透镜；
所述图像采集与处理模块包括摄像头接口、SPI FLASH、SDRAM、显示器接口、可编程逻辑门整列、数字信号处理器、时钟模块、NOR FLASH、DDR2 SDRAM和电源模块；
所述成像模块和图像采集与处理模块电连接，所述图像采集与处理模块和显示屏电连接。
2.根据权利要求1所述的高分辨率全景视频图像采集与处理系统，其特征在于：所述非球面反射镜为凸面镜。
3.根据权利要求1所述的高分辨率全景视频图像采集与处理系统，其特征在于：所述摄像头模块像素大于800万，帧率大于25fps。
4.根据权利要求1所述的高分辨率全景视频图像采集与处理系统，其特征在于：所述摄像头接口为USB接口或Camera Link接口。
5.根据权利要求1所述的高分辨率全景视频图像采集与处理系统，其特征在于：所述SPI FLASH容量不小于64Mbit。
6.根据权利要求1所述的高分辨率全景视频图像采集与处理系统，其特征在于：所述SDRAM容量不小于1Gbit。
7.根据权利要求1所述的高分辨率全景视频图像采集与处理系统，其特征在于：所述NOR FLASH容量不小于64Mbit。
8.根据权利要求1所述的高分辨率全景视频图像采集与处理系统，其特征在于：所述DDR2 SDRAM容量不小于1Gbit。
9.根据权利要求1所述的高分辨率全景视频图像采集与处理系统，其特征在于：所述显示器接口为DVI接口或以太网接口。
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