專利名稱：新型嵌入式圖像采集處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型專利是關(guān)于嵌入式圖像采集處理的裝置，特別適用于機器人控制、環(huán) 境檢測等對圖像采集處理裝置要求體積小、功能強、具有網(wǎng)絡(luò)、RS232串口、GPRS多種通訊 接口的應用場合。
背景技術(shù)：
隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人們對圖像采集處理裝置的需要越來越多。對于嵌入式圖 像實時采集，國內(nèi)外的相關(guān)開發(fā)很多集中于利用ARM(或DSP)+FPGA(或CPLD)雙處理器 +CMOS傳感器，或采用ARM+USB攝像頭，或采用單片F(xiàn)PGA+CM0S傳感器來實現(xiàn)圖像采集與處 理。雙處理器結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)較復雜，需要協(xié)調(diào)好兩處理器工作；采用USB攝像頭的話，系統(tǒng)集成 度不高，不易將圖像采集裝置做的很小，同時受限于USB傳輸速度，采集速度不易很高；而 采用FPGA的系統(tǒng)無法利用通用處理器豐富的外圍接口。為此，本實用新型設(shè)計一種結(jié)構(gòu)緊 湊、小巧輕便，同時又具有很高采集處理能力，可采用通用ARM處理器+CMOS傳感器的圖像 采集裝置，可以用在各種圖像采集處理場合。通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS，General Packet Radio service)是在GSM網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ) 上疊加一個新的網(wǎng)絡(luò)而形成的邏輯實體，是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展出來的一種新的分 組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)。它的最大傳輸速度能夠達到171. 21ApS，能夠永遠在線，并且通過流量計 費，為遠程無線圖像傳輸提供了有力的技術(shù)支持。以太網(wǎng)是當今現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標準，組建于七十年代早期。 Ethernet (以太網(wǎng))是一種常用的局域網(wǎng)(LAN)標準，可以用來實現(xiàn)圖像的高速遠程傳輸。RS-232是個人計算機上的通訊接口之一，由電子工業(yè)協(xié)會(Electronic Industries Association,EIA)所制定的異步傳輸標準接口，其接口簡單，使用于近距離低 速圖像的傳輸。

實用新型內(nèi)容為了使圖像采集裝置結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧、并具有一定的圖像處理能力和多種通 訊接口，本實用新型設(shè)計采用ARM處理器+CMOS傳感器的方案。ARM采用^itel Xscale系 列PXA270處理器，CMOS采用Omnivison公司的0V9650傳感器，二者之間通過高性能圖像 采集接口 Quick Capture接口連接，并通過嵌入到采集裝置中圖像處理單元對圖像進行相 應的處理，通過串口、以太網(wǎng)、GPRS通訊接口進行圖像傳輸，便于采用監(jiān)控終端進行監(jiān)控。本實用新型的嵌入式圖像采集處理裝置，包括有圖像采集單元(1)、處理器單元 (2),圖像處理單元(3)、圖像傳輸單元，其中處理器單元( 用來存儲圖像采集單元 (1)采集到的圖像，圖像處理單元C3)對采集到的圖像進行處理，處理后的圖像通過圖像傳 輸單元(4)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。其中，圖像采集單元(1)由CMOS圖像傳感器(11)、鏡頭(12)和二自由度云臺(13) 組成，CMOS圖像傳感器(11)連接鏡頭(12)和二自由度云臺(13)
3[0009]其中，處理器單元O)由PXA270處理器Ql) ,Nor Flash存儲器(22)、同步動態(tài)隨 機存取存儲器03)以及電源供電電路04)組成，PXA270處理器連接Nor Flash存 儲器(22)、同步動態(tài)隨機存取存儲器和電源供電電路04)。其中，圖像傳輸單元(4)由串口接口電路01)、以太網(wǎng)接口控制器DM9000(42)、以 太網(wǎng)接口電路和GPRS模塊04)組成，串口接口電路Gl)連接圖像處理單元(3)與監(jiān) 控中心，以太網(wǎng)接口控制器DM900(K42)與以太網(wǎng)接口電路03)相連，以太網(wǎng)接口電路03) 連接圖像處理單元(3)，以太網(wǎng)接口控制器DM900(K4》連接監(jiān)控中心，GPRS模塊04)連接 圖像處理單元C3)和監(jiān)控中心。本實用新型的嵌入式圖像采集處理裝置優(yōu)點為1嵌入式圖像采集處理裝置僅采用了 COMS傳感器和ARM處理器硬件，設(shè)備使用簡 單，結(jié)構(gòu)小巧緊湊，控制可靠性高。2在數(shù)據(jù)傳輸上充分利用ARM處理器的片上高速圖像采集接口功能(Quick Capture接口)，提高了系統(tǒng)的圖像采集速度與效率。3可以采用接口簡單的串口傳輸圖像，使得監(jiān)控終端接口簡單化，也可采用以太 網(wǎng)、GPRS方式傳輸圖像，使得監(jiān)控中心可以遠程化監(jiān)控。4軟件上采用Linux系統(tǒng)作為操作系統(tǒng)，增強了系統(tǒng)軟件的可靠性、擴展性與開放 性。5可以采用多種圖像處理方式對圖像進行處理，滿足多種應用場合的需要。
圖1是本實用新型的嵌入式圖像采集處理裝置的系統(tǒng)組成圖。圖2是本實用新型的嵌入式圖像采集處理裝置的系統(tǒng)詳細結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明。參見圖1所示，本實用新型一種嵌入式圖像采集處理裝置，該圖像采集處理裝置 包括有圖像采集單元(1)，處理器單元( ，圖像處理單元C3)，圖像傳輸單元(4)。在本實用新型中，圖像采集單元(1)由CMOS圖像傳感器(11)、鏡頭(12)和二自由 度云臺(13)組成，圖像傳感器采用低功耗CMOS傳感器0V9650，處理器單元O)由PXA270 處理器01)、Nor Flash存儲器0 、同步動態(tài)隨機存取存儲器以及電源供電電路 (24)組成，圖像傳輸單元⑷可以根據(jù)需要實現(xiàn)通過RS232串口、以太網(wǎng)傳輸方式、GPRS網(wǎng) 絡(luò)傳輸方式幾種不同通訊方式實現(xiàn)圖像的傳輸，具體由串口接口電路G1)、以太網(wǎng)控制器 DM9000(42)、以太網(wǎng)接口電路(43)、GPRS模塊04)以及相應通訊軟件05)組成。結(jié)合系統(tǒng)詳細結(jié)構(gòu)圖2，本新型一種嵌入式圖像采集處理裝置中各個單元實現(xiàn)的 功能作如下所述(一 )圖像采集單元(1)圖像傳感單元(1)用于采集圖像信息，為攝像器件視野范圍內(nèi)的圖像信息。環(huán)境 中圖像經(jīng)過鏡頭(1 聚焦到CMOS圖像傳感器(11)感光部分上，CMOS圖像傳感器將光信 號轉(zhuǎn)化YUV422 (Y表示明高度，UV表示色差，U和V是構(gòu)成彩色的兩個分量，422表示YUV圖像數(shù)據(jù)的打包格式，即將碼流Y0, U0, Yl, VI, Y2，U2，Y3，V3影射為四個像素[Y0，U0, VI]， [Y1，U0，V1]，[Y2，U2，V3]，[Y3，U2，V3])格式的圖像信息，并可通過調(diào)整二自由度云臺(13) 來調(diào)整監(jiān)控范圍。( 二)處理器單元O)處理器單元(2)把采集的圖像存儲到系統(tǒng)內(nèi)存中，便于系統(tǒng)做進一步的處理。 Intel PXA270系列ARM處理器為系統(tǒng)處理器，實現(xiàn)圖像采集與處理功能，Nor Flash存 儲器0 用來作為系統(tǒng)的程序存儲器，以便將程序固化在硬件平臺上，SDRAM(同步動態(tài)隨 機存取存儲器M23)作為系統(tǒng)內(nèi)存，保證系統(tǒng)運行時所需的內(nèi)存空間，電源供電電路04) 為整個系統(tǒng)提供電源。(三)圖像處理單元(3)圖像處理單元C3)依據(jù)不同場景和處理速度要求對接收到的YUV422格式圖像，進 行圖像格式的轉(zhuǎn)換，圖像的邊緣檢測等處理。(四)圖像傳輸單元圖像傳輸單元⑷可以根據(jù)需要實現(xiàn)通過RS232串口、以太網(wǎng)傳輸方式、GPRS網(wǎng) 絡(luò)傳輸方式幾種不同通訊方式實現(xiàn)圖像的傳輸，具體由串口接口電路Gl)、以太網(wǎng)控制器 DM9000(42)、以太網(wǎng)接口電路03)、GPRS模塊04)以及相應通訊軟件05)組成。串口接 口電路通過MAX3232芯片實現(xiàn)串行接口 TTL電平到RS232電平轉(zhuǎn)換，以太網(wǎng)控制器DM9000 通過并行32位總線與ARM處理器通信，將圖像傳感器通過以太網(wǎng)傳輸出去。以太網(wǎng)接口電 路由H1102網(wǎng)絡(luò)變壓器實現(xiàn)。GPRS模塊采用SimCom公司的Sim330C系列GPRS模塊實現(xiàn)， 可以將圖像通過GPRS方式無線遠程傳輸?shù)娇刂浦行摹Ｏ鄳ㄓ嵻浖撠熍c主機通信，接收 監(jiān)控控制中心的控制命令，以及圖像的發(fā)送。本實用新型是一種新型嵌入式圖像采集處理裝置，該系統(tǒng)采用了較為簡單的設(shè)備 CMOS傳感器與ARM處理器，特別適用于機器人控制、環(huán)境檢測等對圖像采集處理裝置要求 體積小、功能強、具有網(wǎng)絡(luò)、RS232串口、GPRS多種通訊接口的應用場合。
權(quán)利要求1.一種新型嵌入式圖像采集處理裝置，其特征在于該新型圖像采集處理裝置包括有 圖像采集單元(1)、處理器單元O)、圖像處理單元(3)、圖像傳輸單元，其中處理器單 元( 用來存儲圖像采集單元(1)采集到的圖像，圖像處理單元C3)對采集到的圖像進行 處理，處理后的圖像通過圖像傳輸單元(4)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。
2.按照權(quán)利要求1所述的新型嵌入式圖像采集處理裝置，其特征在于所述的圖像采 集單元(1)由CMOS圖像傳感器(11)、鏡頭(12)和二自由度云臺(13)組成，CMOS圖像傳感 器(11)連接鏡頭(12)和二自由度云臺(13)
3.按照權(quán)利要求1所述的新型嵌入式圖像采集處理裝置，其特征在于所述的處理器 單元O)由PXA270處理器(21)、Nor Flash存儲器(22)、同步動態(tài)隨機存取存儲器Q3)以 及電源供電電路04)組成，PXA270處理器連接Nor Flash存儲器(22)、同步動態(tài)隨 機存取存儲器和電源供電電路04)。
4.按照權(quán)利要求1所述的新型嵌入式圖像采集處理裝置，其特征在于所述的圖像傳 輸單元⑷由串口接口電路(41)、以太網(wǎng)接口控制器DM9000 (42)、以太網(wǎng)接口電路03)和 GPRS模塊04)組成，串口接口電路Gl)連接圖像處理單元(3)與監(jiān)控中心，以太網(wǎng)接口 控制器DM900(K42)與以太網(wǎng)接口電路03)相連，以太網(wǎng)接口電路03)連接圖像處理單元 (3)，以太網(wǎng)接口控制器DM900(K42)連接監(jiān)控中心，GPRS模塊04)連接圖像處理單元(3) 和監(jiān)控中心。
專利摘要本實用新型公開了一種新型嵌入式圖像采集處理裝置，它采集處理裝置包括有圖像采集單元(1)，處理器單元(2)，圖像處理單元(3)，圖像傳輸單元(4)。圖像采集單元用以獲取圖像，處理器單元用來采集存儲圖像，圖像處理單元(3)用來對采集到圖像進行處理，圖像傳輸單元(4)用來傳輸圖像，監(jiān)控中心利用采集到圖像進行監(jiān)控。圖像采集裝置結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧、并具有一定的圖像處理能力和多種通訊接口，可以滿足多種應用場合的需要。
文檔編號H04N9/64GK201904871SQ20102017426
公開日2011年7月20日 申請日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者丑武勝, 劉佳 申請人:北京航空航天大學