[发明专利]一种图像数据的图像处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理与图像采集，图像通信领域，尤其涉及基于可编程逻辑门阵列FPGA与数字信号处理器DSP实现的Camera link接口类型的图像数据的高速实时采集，基于外部存储器接口EMIF和千兆网收发模块Ethernet MAC的高速实时传输与显示装置。

背景技术

在传统的图像处理中，图像采集往往是其中的第一个环节，一般的采集装置是图像采集卡与个人计算机配合使用，把采集卡插入到个人计算机的PCI插槽，将采集到的图像数据存储到个人计算机的硬盘上，然后再对采集到的图像进行分析与处理，包括图像增强，图像压缩，图像通信等处理方式。这样的采集装置有以下几个不足：空间体积大，已不能适应电子设备小型化的发展趋势；非实时性，采集到的图像要先转存到硬盘上，一般是事后从硬盘读取数据，对数据进行分析，不利于现场分析与调试；带宽有限，一般计算机的PCI插槽只有32位宽度，频率也只有33MHz，以80％的利用率计算，只有约100MB/s的带宽，已不满足高帧频，高分辨率的图像数据的实时采集；设备升级繁琐，如果要升级图像采集及传输显示设备，需同时更换采集卡与计算机，费时费力，且性价比不高。

发明内容

针对传统图像采集，传输与显示系统的不足，本发明的目的是提供一种基于可编程逻辑门阵列FPGA(Field programmable gate array)和数字信号处理器DSP(Digital Signal Processor)作为实现平台，实现图像数据的高速实时采集，传输与显示。

为实现所述目的，本发明的一种图像数据的图像处理装置由CCD相机、可编程逻辑门阵列、数字信号处理器、数据组合模块和显示模块组成，所述可编程逻辑门阵列含有依序串联连接的图像数据采集模块、缓存模块和传输模块；所述数字信号处理器含有依序串联连接的接收数据模块、数据搬移模块和千兆网发送模块，其中：

可编程逻辑门阵列与CCD相机连接，CCD相机摄取的图像数据通过Camera link接口不断的进入到可编程逻辑门阵列内的图像采集模块，图像数据采集模块将实时采集到的图像有效数据放入缓存模块中，当缓存模块中的图像有效数据量达到某一数值时，将调用传输模块输出图像有效数据；

数字信号处理器的输入端与可编程逻辑门阵列的输出端连接，图像有效数据传输到数字信号处理器输入端的接收数据模块，接收数据模块负责接收从可编程逻辑门阵列传输过来的图像有效数据，并通过数据搬移模块，将图像有效数据从外部存储器接口的地址区间搬移到数字信号处理器的片外内存双倍动态存储器中，当搬移完成一帧后，千兆网发送模块发送图像有效数据；

数据组合模块与数字信号处理器的千兆网发送模块连接，接收图像有效数据，对图像有效数据进行移位、组合，组合成图像显示模块需要的格式；

显示模块与数据组合模块连接，用于接收并显示组合后的图像数据。

优选实施例，所述可编程逻辑门阵列，采集具有Camera link接口类型的不同帧频、不同分辨率的CCD相机的数据；CCD相机通过MDR26连接器和可编程逻辑门阵列相连，在可编程逻辑门阵列设置不同的帧频和分辨率，可编程逻辑门阵列中的数据采集模块实时采集任何帧频和分辨率的CCD相机的数据。

优选实施例，基于可编程逻辑门阵列与数字信号处理器实现实时传输平台，通过外部存储器接口传输数据，将可编程逻辑门阵列作为外部存储器接口的主设备，数字信号处理器作为外部存储器接口的从设备；外部存储器接口可配置为8位、16位、32位或64位宽度，外部存储器接口配置为同步方式。

优选实施例，所述的实时传输平台还包含二个通用输入输出管脚，其中第一通用输入输出管脚用于帧信号的传输，第二通用输入输出管脚用于采集缓存模块的可读标志的传输；通过所述通用输入输出管脚保证图像数据的对齐。

优选实施例，数字信号处理器通过千兆网发送模块将图像数据传输给数据组合模块。

优选实施例，显示模块实时接收通过千兆网发送模块传输进来的数据，由于CCD相机具有不同的深度级，因此，需要经过移位，进行数据组合，才能显示在计算机的屏幕上。

本发明提供的装置与传统方法相比有以下几个优点：

空间体积小：通过可编程逻辑门阵列FPGA与数字信号处理器DSP实现的图像采集，传输与显示装置是嵌入式系统，嵌入式系统的优点之一就是体积小，可裁减。在这种装置上，只保留与图像采集，传输和显示有关的功能与器件，其它无关的器件尽可悉数去掉。

实时性：可编程逻辑门阵列FPGA有丰富的资源，通过这些资源，完全可以实现图像的实时采集，实时传输，实时显示，利于现场分析与调试。