[發明專利]基于USB2.0的紅外攝像機與計算機間數據采集系統

無效

• 申請號: 200910022714.1
• 申請日: 2009-05-26
• 公開（公告）號: CN101567979A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 郭雷;趙天云;余博;錢曉亮
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H04N5/33
• 分類號: H04N5/33;G06F13/38
• 代理公司: 西北工業大學專利中心
• 代理人: 王鮮凱

所屬技術領域

本發明涉及一種基于USB2.0的紅外攝像機與計算機間數據采集系統。適合于武 漢高德公司生產帶數字接口的各種型號紅外攝像機。

背景技術

當前，對于紅外圖像及視頻研究和實驗日益增多，對紅外數據需求越來越大，同 時對紅外數據的質量的要求也越來越高。目前通常獲取紅外數據的方法有以下三種。 一是通過互聯網或其他渠道拷貝所需要的紅外數據；二是向相關公司或部門購買相關 的紅外數據；三是購買紅外攝像機根據自己需求進行拍攝。上述方法第三種最為靈活 也最為常用，但是目前市場上紅外攝像機數據采集的主要方法是通過AV模擬輸出， 使用模擬顯示器、電視卡或者視頻采集器進行紅外數據的觀測和錄制，這樣存在一個 很大的問題，首先，獲得的數據是對模擬圖像進行采集后的數據，而不是紅外攝像機 的原始數據，這樣會降低數據可信度；其次，采用這種方法得到的數據不便保存，即 使保存下來，但由于保存格式的限制不易后期數據處理；最后，傳統的圖像采集設備 大都基于PCI、ISA等總線，使用起來安裝拆卸不便，受計算機插槽數量、地址、中 斷資源限制，可擴展性差。針對上述問題，本文設計了基于FPGA的高速實時圖像數 據采集系統，能夠借用USB2.0達到高速并且實時的數據傳輸要求；同時該圖像采集 系統克服了傳統設備的缺點，具有廣泛的應用前景。

發明內容

為了能直接得到紅外攝像機內部原始數據，同時方便與計算機連接，本發明提出 了一種基于USB2.0的高紅外數據采集器。本采集器通過紅外攝像機的數字接口獲取 攝像機內部每像素16bit的原始數據，通過USB2.0接口將每像素16bit數據傳輸給計 算機，同時為了方便后期對數據的處理，在計算機上開發配套軟件可以存儲為不同格 式的連續幀圖片或者視頻流。

本發明的基本思想是：通過已知的紅外攝像機接口管腳規范(附表1)和數字接 口數據時序(附圖1)編寫相應的FPGA代碼進行數據接收，同時根據不同型號紅外 攝像機和其不同的分辨率，編寫不同的顯示、存儲和操作程序。

本發明的技術特征在于：USB接口芯片采用Cypress?CY7C68013A-128AXC系列 處理器，符合USB2.0規范，480Mbps高速傳輸協議標準；FPGA采用Cyclone EP1C6Q240C8N，具有豐富FPGA資源，采集處理部分利用FPGA完成，大大提高了 系統處理速度，增強了系統靈活性和適應性；同時外擴兩片256K*16bit?SRAM，采用 雙SRAM作為數據交換區，FPGA采用乒乓技術傳輸數據，可實時處理紅外攝像機原始 16bit、50幀/秒、分辨率可高達320*256的圖像數據；由于采用FPGA可編程邏輯器件 采集與處理數據，對于不同的視頻圖像信號，只要對FPGA邏輯稍作修改，便可輕松 實現信號采集，當前可接收不同型號攝像機分辨率為256*256或320*256的圖像數據， 同時還可根據需要可保存為單幀圖像數據或者是連續的視頻數據；FPGA的外圍硬件 電路簡單，不需要外部額外設備和額外電源，與通過USB接口與計算機相連、通過 50芯電纜與紅外攝像機相連接即可使用。

本發明具有兩個明顯優點：一、數據精確度高。由于紅外攝像機數字接口輸出為 原始每像素16bit的溫度信息，這樣所得到的數據未經過任何處理和變換，可靠性和 精確度高；二、系統的適應性和靈活性強。本系統采用FPGA作為采集處理部分，對 不同的視頻圖像信號，只要對FPGA進行修改，即可實現信號采集，大大增強系統的 靈活性和適應性。三、操作簡單使用方便。本采集器操作軟件可進行紅外數據的實時 顯示和保存，同時根據需要可保存為一幀一幀的圖像格式或者連續的視頻流，圖像和 視頻格式可根據自己需求定制；最后本設備采用USB2.0接口與計算機連接，采用 USB電源供電，不需要外加電源，只需要一臺普通的計算機即可進行數據的接收、 實時顯示和保存，方便使用，同時可視化的交互界面也方便操作。

附圖附表說明

圖1系統結構圖

圖2FPGA內部模塊

具體實施方式

1.FPGA部分

FPGA是整個系統的時序控制中心和數據交換橋梁，而且能夠實現對圖像數據的 快速底層處理，如附圖2所示。

FPGA控制模塊