[发明专利]仿生眼视觉图像处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于仿生眼球的嵌入式视觉图像处理系统。

背景技术

近年来，智能机器人正在以前所未有的速度走向社会生活的各个领域：如服务机器人、仿人机器人、蛇形机器人、水下机器人、飞行机器人等。他们的运动环境、自身姿态变化和机体振动等对机器人的视觉系统提出了全新的要求。目前，机器人的视觉跟踪系统多采用机电伺服系统，但这种系统在颠簸环境中的适应性不强。而人眼具有在运动时仍然可以跟着注视运动中的物体而且图像清晰的视觉优点。通过对人眼研究表明，这是因为人眼眼球在其神经回路的控制下，可以实现急动性眼球运动、平滑性眼球运动、前庭动眼反射、视机性反射等运动形式。因此，从神经回路的生理学本质上进行仿生眼的研究，研制出具有类似人眼功能仿生眼球对机器人视觉的发展具有突破性的意义。人的眼球运动系统可以看作是视觉-眼动系统在一定刺激下的输出，因此，研究人员都在努力研制出一个实时性好、成像清晰、外型小的视觉图像处理系统，并最终作为仿生眼的一部分嵌入到仿生眼球中。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的问题，提供一种仿生眼视觉图像处理系统，可制成一块基于仿生控制的视觉图像处理板卡，该板卡作为一个嵌入式视频图像处理系统，用于实时处理从摄像头采集过来的视频图像，实现目标识别并提取出目标位置参数等信息，并将该参数信息反馈给眼动控制器。该板卡最终将作为仿生眼球的一部分嵌入到仿生眼球中去。

为达到上述目的，本发明的构思是：人的眼球运动系统可以看作是视觉-眼动系统在一定刺激下的输出，它包括两个部分：一是视觉图像处理系统；另一个是眼动控制系统。因此，视觉图像处理系统用于获取外部信息，其性能好坏直接影响到仿生眼球研制的成败。该图像处理系统采用DSP作为核心处理器，由CCD摄像头作为视觉传感器获取外部信息，编写适当的视频图像处理算法提取出运动目标，并计算出目标的位置参数，将该位置信息通过串口反馈给眼动控制器。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种仿生眼视觉图像处理系统，包括一个CCD摄像头和一个图像处理器，其特征在于所述CCD摄像头的输出端经一个视频解码芯片连接所述图像处理器的输入端，所述图像处理器的两个输出端分别连接一个视频编码芯片和一个串口的输入端；所述CCD摄像头采集的视频图像，经过所述视频解码芯片转化为便于图像处理器处理的视频码流，在图像处理器中进行图像处理：图像处理算法分割、识别出运动目标，并计算出目标的位置参数；然后通过所述串口将位置参数发送给眼动控制模块，并经所述视频编码芯片输出视频码流到显示器实时显示。

上述摄像头采用型号为XL-3130CP4的数字CCD摄像头；

上述视频解码芯片采用TVP5150PBS芯片；

上述图像处理器的核心芯片采用TI公司推出的C6000DSP系列中的TMS320DM642这款高性能的DSP。

上述视频编码芯片采用SAA7121H芯片；

上述系统制成板卡布成4层PCB板。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：第一，为嵌入到仿生眼球内，本系统采用最小化结构设计，硬件剪裁到最小，即不进行不必要的外扩，以免影响系统的稳定性，并在不影响电路板上各芯片运行性能的前提下，将该PCB板尺寸布得尽量小；第二，其他的图像处理系统：如基于PC机的图像处理系统实时性不能保证也不能嵌入到仿生眼球中；基于FPGA的结构虽然有速度快的优势，但是目前在图像处理领域的应用还不成熟，开发难度大；而选用以TMS320DM642这款高性能的DSP为核心处理器，具有实时性好，接口丰富，处理速度快，性价比高等优点，各个方面都能满足系统设计的需要。系统中，DSP以25fps的速度进行视频图像的处理，基本达到实时为控制模块反馈跟踪目标的位置信息。

附图说明

图1是视觉图像处理系统结构图

图2是视觉图像处理器的电路连接结构框图

图3是视频解码模块电路图

图4是视频编码模块电路图

图5是FLASH接口电路图

图6是SDRAM接口电路图

图7是串口通信模块电路图

图8是电源模块电路图

图9是时钟模块电路图

具体实施方式

本发明的一个优选实施例结合附图说明如下：