DE3855440T2 - Daten/Bilder-Erfassungssystem - Google Patents

Daten/Bilder-Erfassungssystem

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DE3855440T2 DE19883855440 DE3855440T DE3855440T2 DE 3855440 T2 DE3855440 T2 DE 3855440T2 DE 19883855440 DE19883855440 DE 19883855440 DE 3855440 T DE3855440 T DE 3855440T DE 3855440 T2 DE3855440 T2 DE 3855440T2
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Anthony Harold Downing
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Northern Telecom Ltd
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T1/00General purpose image data processing
    • G06T1/0007Image acquisition

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Input (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Rechner-System, bei dem eine Daten-/Bild-Erfassung erforderlich ist. Eine Anwendung eines derartigen Systems ergibt sich bei Abbildungssystemen zur Verwendung in industriellen Überprüfungs- und Erkennungssystemen.
  • Bei Systemen der vorstehend genannten Art werden Daten über eine Kamera vom Fernsehtyp erfaßt und in einen Speicher überführt, um zur Durchführung von Messungen, zur Identifikation von Teilen oder zur Erkennung fehlender Bauteile verarbeitet zu werden. Ein System dieser Art ist in der UK-B-2 187 004 beschrieben.
  • Derartige Abbildungssysterne erfassen Bilder von dem Fernsehsystem typischerweise in einem Helligkeitsbereich von 256 Pegeln und Auflösungen von 512 Zeilen mit jeweils 512 Pixeln (Bildelementen). Hierbei ist eine Pixel-Digitalisierungs-Rate von 15 MByte/s erforderlich. Flash-Analog-/Digital-(A/D)- Wandler können diesen Durchsatz verarbeiten, doch waren die bisher verfügbaren Prozessoren nicht in der Lage, Daten mit dieser Rate anzunehmen. Es wurden zwei Lösungen verwendet, nämlich Bildrahmenspeicher und direkter Speicherzugriff (DMA).
  • Ein Bildrahmenspeicher ist eine Gruppe von Hochgeschwindigkeitsspeichern, denen die Rechner- und Bildpixel-Adressen im Multiplexverfahren zugeführt werden. Während der Bilderfassung sind die Speicheradressen diejenigen jeder Pixelposition, und die Daten von dem A/D Wandler werden in den Speicher eingeschrieben. Nach Abschluß dieses Vorganges adressiert der Rechner den Budrahmenspeicher mit seiner eigenen Rate, entweder als Teil eines Speicherabbildes oder über einen Eingangs-/Ausgangs-Anschluß. Ein derartiges Bildrahmenspeicher-Konzept ist in der Veröffentlichung 'Proceedings of the 9th World Computer Congress 19A (23. September 1983)', S. 169 bis 172 'Automated Label Inspection', J. Yamamura, Fuji Electric Co. beschrieben. Hierbei sind komplizierte Speichersteuereinrichtungen erforderlich. Der direkte Speicherzugriff (DMA) vereinfacht das Multiplexen durch Stoppen des Prozessors. Die Pixeladressen werden auf den Adressenbus gelegt und die Daten werden erfaßt. Der Prozessor startet das Bild dann in seinem Hauptspeicher neu. Auch hier muß der Prozessor warten, bis das gesamte Bild eingeführt wurde, bevor er irgendeine Verarbeitung ausführen kann.
  • Ein Ziel der Erfindung besteht darin, ein Daten-/Bild-Erfassungsverfahren zu schaffen, bei dem die Nachteile der vorstehend angegebenen Verfahren zu einem Minimum gemacht oder sogar beseitigt sind.
  • Gemäß der Erfindung wird eine Daten-/Bilderfassungsanordnung für ein Abbildungssystem geschaffen, bei dem ankommende Video- Daten überprüft werden, um festzustellen, welche Teile des ankommenden Datenstroms gültige Daten enthalten, wobei eine Zähleinrichtung unter der Steuerung des ankommenden Datenstroms Adressen-Offset-Werte bestimmt, die die Zeilenposition für diese gültigen Daten festlegen, wobei diese Offset-Werte einem Prozessor zugeführt werden, und wobei die Anordnung dadurch gekennzeichnet ist, daß der Prozessor Adressen erzeugt, an denen die gültigen Daten in Speichereinrichtungen zu speichern sind, daß diese Adressen einer Speicher-Verwaltungseinheit (MMU) zugeführt werden, die den Speicher steuert, daß die gültigen Daten über einen Puffer der MMU zugeführt werden, und daß die MMU die ihr von dem Puffer zugeführten Daten in Speicherplätze in den Speichereinrichtungen lenkt, die durch diese Adressen definiert sind, während das Bild, dem die ankommenden Daten entsprechen, in dem Speicher neu geschaffen wird.
  • Dies nutzt die Verfügbarkeit von Hochleistungs-32-Bit-Prozessoren und insbesondere von RISC- (Rechner mit eingeschränktem Befehlsvorrat) Maschinen aus. Der im Handel erhältliche ARM(Acorn RISC Maschinen-) Chip-Satz ermöglicht Datenübertragungen zwischen seinen Coprozessor-Modulen und dem Speicher mit Geschwindigkeiten von mehr als 30 MBytes/s. Daher wird diese Fähigkeit ausgenutzt, um die direkte Erfassung von Bilddaten durch den ARM-Chip-Satz zu ermöglichen. Weiterhin wird eine die derzeit digitalisierte Zeile anzeigende Logik als Adressierungs- Offset-Wert verwendet, wodurch die Notwendigkeit entfällt, auf den Beginn eines neuen Bildrahmens zu warten, um ein vollständiges statisches Bild zu erfassen.
  • Ein Vorteil besteht in der geringen Bauteilanzahl, weil kein Bildrahmenspeicher oder externer schneller Speicher vorhanden ist. Ein weiterer Vorteil besteht in den wiederholt hohen Erfassungsgeschwindigkeiten, weil sich kein eine veränderliche Länge aufweisender Rahmen-Wartevorgang für die Zeile 0 und das Feld 0 ergibt. Weiterhin werden die Bilder in einen virtuellen Speicher gebracht, weil die Erfassung unter der Prozessor-/Speicherverwaltungseinheit-Steuerung erfolgt. Zusätzlich ist eine flexible, ein variables Format aufweisende Datenerfassung unter Einschluß einer Puffer-Logik (siehe weiter unten) möglich, wobei die Bildeingänge und Speichereingänge asynchron sind, was alternative Datenformate und Digitalisierungsraten ermöglicht, beispielsweise 256 x 256 oder 50/60 Perioden.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf das beigefügte, sehr stark schematisierte Blockschaltbild beschrieben.
  • Die dargestellte Anordnung verwendet einen im Handel erhältlichen Hybrid-Video-Digitalisierer, der ein Kamerasignal puffert, die Synchronisierimpulse ableitet, Pixel-Taktimpulse erzeugt und die Schwingungsform in Pixel abtastet und digitalisiert. Ein derartiges Bauelement ist bei 1 gezeigt, wobei die Synchronisationsabtrennschaltung Horizontal- und Vertikal- Synchronisationssignale an eine Pixel-Erfassungslogik 2 liefert. Die letztere empfängt weiterhin die Pixel-Zeitsteuersignale von dem Block 1. Nicht alle Zeilen eines Videosignals führen gültige Bilddaten, so daß zusätzliche Logikeinrichtungen verwendet werden, um ein gültiges Fenster zu identifizieren, in dem Daten auftreten. Signale, die derartige Zeilen anzeigen und weiterhin gültige Pixel identifizieren, erscheinen jeweils an den Ausgängen von dem Block 2.
  • Der gültige Zeilen anzeigende Ausgang gelangt zu einem Zeilenwandler 3, von dem aus die Zeilenidentität zu einem Prozessor 4 übertragen wird. Der Ausgang für gültige Pixel wird einem FIFO- Puffer 5 (Puffer bei dem zuerst eingespeicherte Daten auch zuerst ausgelesen werden). Dies ermöglicht es zusammen mit einem Dateneingang von dem Block 1, daß der FIFO 5 lediglich gültige Daten empfängt.
  • Der Prozessor 4 liest den Inhalt des Pixel-Zeilen-Zählers 3, um zu identifizieren, welche Zeile von Daten sich in dem FIFO 5 befindet, und er verwendet diese Zeilenzahl als Adressen- Offset-Wert, so daß das Bild korrekt im Speicher 6 neu geschaffen wird. Somit leitet der Prozessor 4 die Adressen, die mit Hilfe des gerade erwähnten Adressen-Offset-Wertes bestimmt wurden, an einen Speicheradressen-Verwaltungsblock 7. Dieser Block empfängt weiterhin die Daten von dem FIFO 5 und führt die auf diese Weise erfaßten Daten und Adressen dem Speicher 6 zu.
  • Der verwendete ARM-Prozessor weist eine Pipeline-Verarbeitung auf, so daß eine Logik erforderlich ist, um die ausgeführten Befehle zu verfolgen. Hierzu wird der Block 8 verwendet, der seine Befehle von dem Prozessor 4 empfängt. Der Ausgang des Blockes 8 wird an den FIFO 5 geliefert. Damit 'sagen' die Befehle für eine Coprozessor-Datenübertragung dem ARM, daß er Adressen erzeugen soll, die von der Speicherverwaltungseinheit 7 interpretiert werden, während die die Befehle des Prozessors verfolgende Logik 8 den Ausgang des FIFO 5 so steuert, daß Pixeldaten auf den Datenbus an den Block 7 und von diesem in den virtuellen Speicher gebracht werden.
  • Das auf diese Weise erneut in dem Speicher 6 geschaffene Bild steht dann in der erforderlichen Weise zur Verarbeitung und Anzeige zur Verfügung.

Claims (3)

1. Daten-/Bild-Erfassungsanordnung für ein Abbildungssystem, bei dem ankommende Videodaten überprüft werden, um festzustellen, welche Teile der ankommenden Datenströme gültige Daten enthalten, wobei eine Zähleinrichtung unter der Steuerung des ankommenden Datenstroms Adressen-Offset-Werte bestimmt, die Positionsinformationen für diese gültigen Daten angeben, wobei diese Offset-Werte einem Prozessor (4) zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor Adressen erzeugt, an denen die gültigen Daten in Speichereinrichtungen (6) zu speichern sind, daß diese Adressen einer Speicherverwaltungseinheit (MMU) (7) zugeführt werden, die den Speicher steuert, daß die genannten gültigen Daten über einen Puffer (5) der MMU zugeführt werden, und daß die MMU die ihr von dem Puffer zugeführten Daten in durch die genannten Adressen definierte Speicherplätze in den Speichereinrichtungen lenkt, so daß das Bild, dem die ankommenden Daten entsprechen, in dem Speicher erneut geschaffen wird.
2. Daten-/Bild-Erfassungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ankommenden Videodaten digitalisiert werden, um digitale Codes zu erzeugen, die sich jeweils auf ein Pixel des Bildes für diese Daten beziehen, und daß eine erste Logikeinheit (2) aus den ankommenden Daten identifiziert, welche Gruppen von Pixeln, die jeweils eine Zeile des Bildes bilden, gültige Daten enthalten.
3. Daten-/Bild-Erfassungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Logikeinheit (8) unter der Steuerung des Prozessors Signale an den FIFO-Puffer (5) anlegt, um zu bewirken, daß Zeilen von Pixeln von dem FIFO-Puffer (5) an die MMU abgegeben werden.
DE19883855440 1987-12-15 1988-08-23 Daten/Bilder-Erfassungssystem Expired - Fee Related DE3855440T2 (de)

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DE3855440D1 DE3855440D1 (de) 1996-08-29
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SE9101089L (sv) * 1990-11-27 1992-05-30 Knut Christian Achates Scherma Foerfarande foer framstaellning av fraemst byggprojekteringsunderlag
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EP0321070B1 (de) 1996-07-24
DE3855440D1 (de) 1996-08-29
GB2214036A (en) 1989-08-23
EP0321070A2 (de) 1989-06-21
EP0321070A3 (de) 1991-10-09
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