[实用新型]用于高速目标测量的大视场高帧频系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型高速目标测量的智能相机，特别是一种大视场捕获和超高频图像处理及采集的目标探测成像系统。

背景技术

目前靶场应用于目标捕获跟踪、图像采集的光学测量设备主要是光电经纬仪，它由跟踪机架、成像系统、测角系统、微机控制与处理系统组成。光电经纬仪结构复杂并且具有很大的转动惯量，很难实现对高速目标的捕获跟踪。

反射镜目标跟踪器是在摄像机前适当处放置一面较小的平面反射镜，目标经过反射镜反射至摄像机中，通过对反射镜转动的控制，达到观测目标的目的。因为反射镜转动惯量小，可以具备高的角速度和角加速度，从而实现对高速目标的跟踪及图像采集。但是反射镜目标跟踪器需要高精度编码器、天幕靶、时统终端，数据采集及伺服控制系统等，结构复杂，成本较高。

当前CMOS图像传感器主要朝着高分辨率、高动态范围、高灵敏度、超微型化方向发展。多家图像传感器制造商已经生产出高达16M像元的高分辨CMOS图像传感器，为设计大视场、高分辨率CMOS相机提供了条件，但是高分辨也带来了低帧频的缺点。CMOS图像传感器在图像输出时设置了行和列开关，它们的选通是通过两个方向上的地址译码器控制的，因此我们可以通过它选择需要的区域进行高帧频目标图像输出

实用新型内容

为了解决背景技术中所存在的技术问题，本实用新型提出了一种用于高速目标测量的大视场高帧频系统，用于高速目标捕获跟踪系统，特别适合高速飞行目标的高速成像和实时高精度测量。

本实用新型的技术解决方案是：用于高速目标测量的大视场高帧频系统，其特征在于：包括依次连接的前端成像单元、FPGA逻辑控制电路单元、DSP信号处理电路单元以及供电电路，供电电路分别与前端成像单元、FPGA逻辑控制电路单元、DSP信号处理电路单元连接。

上述前端成像单元包括镜头、CMOS图像传感器以及其驱动电路，驱动电路按照CMOS图像传感器生产厂商推荐电路进行设计。

上述FPGA逻辑控制电路单元除了连接CMOS图像传感器还连接以太网控制器88E1111芯片以及多片Flash闪存芯片构成存储阵列，FPGA电路单元通过以太网控制器88E1111芯片连接PC机。

上述DSP信号处理电路单元通过EMIF总线接收FPGA发送图像数据、通过McBSP串口将位置信息回传给FPGA，另外还连接SDRAM用做图像数据缓存。

本实用新型的优点是：

1）本实用新型用于高速目标捕获跟踪系统，特别适合高速飞行目标的高速成像和实时高精度测量；

2）本实用新型利用大面阵、高分辨率CMOS图像传感器结合合适的光学系统可实现大视场目标捕获；

3）本实用新型利用CMOS图像传感器特有的开窗口模式，根据目标选定合适的开窗尺寸，可实现目标区域图像的超高帧频采集、记录和输出，有效分辨目标高速运动过程；

4）本实用新型对目标区域图像实现高帧频采集，可实现目标相关数据的超高频率测量，当用于控制系统的测量反馈数据输入，可有效提高系统控制精度；

5）本实用新型是一种将常规的目标跟踪系统和图像采集系统相结合的新技术，具有结构简单、体积小、成本低的特点。

附图说明

图1是本实用新型的技术方案原理图；

图2是本实用新型FPGA和DSP电路原理框图；

具体实施方式

参见图1、图2，本实用新型用于高速目标测量的大视场高帧频系统，可分为三个单元：前端成像单元1、FPGA逻辑控制电路单元2和DSP信号处理电路单元3；供电电路4。

前端成像单元1主要有由镜头11、CMOS12及其外围电路13构成，根据CMOS像元尺寸和像元数选择合适焦距的镜头，可构成所需的大视场图像采集。FPGA逻辑控制电路单元2由闪存阵列21、FPGA配置电路22、以太网控制器23以及FPGA24构成，DSP信号处理电路单元3由DSP配置电路31、数据缓存32和DSP33构成，FPGA逻辑控制电路单元和DSP信号处理电路单元主要完成CMOS图像传感器的时序控制、图像信号的采集、存储与传输、目标的捕获、跟踪和处理等功能。供电电路4主要为各电路提供所需伏值的电源。