[发明专利]一种基于全可编程SOC的USB3.0超高速相机及其工作方法

说明书

本公开提供了基于全可编程SOC的USB3.0超高速相机及其工作方法，该相机包括相机壳体，其上设置有镜头和USB Type C接口，相机壳体内设置有高速图像传感器和全可编程SOC；镜头与高速图像传感器构成图像采集模块，图像采集模块将图像数据以LVDS差分信号传输至全可编程SOC；全可编程SOC用于：对LVDS差分信号进行校准后进行串并转换，得到同步数据；根据同步数据的帧头、帧尾、行头和行尾信息，解析出像素数据，并将像素数据拼接成原始图像数据缓存至DDR3存储模块；从DDR3存储模块中顺序获取图像数据，按USB3.0控制逻辑编码格式进行编码形成图像数据帧，并等待USB3.0控制逻辑握手发送；DDR3存储模块与USB3.0通信模块相连，USB3.0通信模块用于图像数据帧通过USB Type C接口传输至USB3.0主机。

技术领域

本公开属于超高速成像领域，尤其涉及一种基于全可编程SOC的USB3.0超高速相机及其工作方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着机器视觉技术的不断发展，针对运动物体的高速相机越来越多的应用在智能生产、微观科研和运动分析等行业场景中。高速相机能够通过极高的fps把运动场景完整的捕捉并以极慢的速度进行回放。通过高速运动相机，可精准清晰的拍摄到大量连续的运动物体图像，从而详细和准确的记录物体的运动形态和轨迹变化，对于运动物体的动态分析和预测具有极为重要的意义。

目前的普通数码相机主要包括镜头、图像传感器、AD转换器、CPU、存储芯片、LCD和输出接口等部分。工作时，相机中的镜头将光线会聚到CCD或CMOS等感光器件上，感光器件代替传统相机中胶卷的作用，其功能是将光信号转变为电信号，由此产生了对应于拍摄景物的电子图象，继而对该图像进行模数处理获得数字图像信号，然后由MPU对数字信号进行处理并转化为JPEG等特定的图象格式，最后图象文件被存储在内置存储器中或者通过USB等输出接口传到其他设备中。LCD屏可用于显示拍摄的图像或视频。普通数码相机的图像采集密度低，fps较小，通常用于记录物体的静态图像，适用于对物体运动过程要求较低的场景中，无法准确的记录高速运动物体的运动过程。

超高速相机的主要特性是单位时间内输出的图像数量多，因为超高速相机的高帧率输出，所以前端传感器通常具有两个方面的特点，一是数据通道多，二是单个通道的数据率高，这对数据获取模块的涉及提出了很高的要求。为了接口的方便性，高速相机一般采用USB或者网络的方式将数据传递给PC机，而超高速相机瞬时产生的图像数量十分巨大，这之间就造成了数据输出速率无法跟上数据产生速率的矛盾，所以超高速相机内部必须提供大容量缓存对瞬时产生的大量图像进行存储，这就涉及到高速存储器电路涉及，更进一步增加了电路设计复杂性。无丢帧的数据传输即保存在相机内部存储器中的数据图像必须全部传递给PC机，不能丢失一副图像数据，这通常需要较高可靠性的数据传输技术。发明人发现，对于超高速相机的设计，主要有如下几个方面的难点：(1)前端高速传感器的数据读取；(2)大容量数据缓存；(3)无丢帧的数据传输。

发明内容

为了解决上述问题，本公开的第一个方面提供一种基于全可编程SOC的USB3.0超高速相机，其通过全可编程SOC进行图像处理，大幅提升了图像的处理速度；通过USB3.0对外输出视频流，大幅提升了视频流的传输速度。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一种基于全可编程SOC的USB3.0超高速相机，包括：

相机壳体，所述相机壳体上设置有镜头和USB Type C接口，所述相机壳体内设置有高速图像传感器和全可编程SOC；所述镜头与高速图像传感器构成图像采集模块，所述图像采集模块将图像数据以LVDS差分信号传输至全可编程SOC；所述全可编程SOC用于：

对LVDS差分信号进行校准，将校准后的LVDS差分信号进行串并转换，得到同步数据；