[發明專利]基于近紅外智能相機的大尺度粒子圖像測速儀

有效

• 申請號: 201210345003.X
• 申請日: 2012-09-18
• 公開（公告）號: CN102914667A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 張振;王鑫;徐立中;陳婷;姚嵐;賈浪;嚴錫君;樊棠懷
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01P5/26
• 分類號: G01P5/26;H04N5/33
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 虞希光

1.一種基于近紅外智能相機的大尺度粒子圖像測速儀，采用智能相機的系統架構，由處理器模塊、圖像傳感器模塊、光學系統、網絡通信模塊和電源模塊組成，其特征在于：處理器模塊以一片32位定點DSP芯片TMS320DM642為核心，用于圖像數據的處理及傳輸；圖像傳感器模塊采用分辨率為130萬像素的單色CMOS圖像傳感器MT9M001，用于圖像數據的采集；光學系統由雙濾鏡切換器、電動三可變鏡頭、紅外LED補光燈、電機驅動模塊及照明控制模塊構成，用于實現近紅外波段或全光譜波段下光學成像的遠程控制；采用PoE方式供電，可以和數據傳輸共用一根電纜。

2.根據權利要求1所述的一種基于近紅外智能相機的大尺度粒子圖像測速儀，其特征在于：所述的處理器模塊在DSP內集成了視頻口VPORT1、外部存儲器接口EMIFA、增強型媒體存取控制器EMAC和I²C總線等功能模塊用于連接各種外設；在DSP的CE0空間通過EMIFA接口外擴四片32M×16bit的SDRAM存儲芯片MT48LC32M16A2，使數據存儲器空間達到256MB；在DSP的CE1空間外擴一片4MB的FLASH存儲芯片AM29LV033C作為程序存儲器；采用一片CPLD芯片EPM570擴展連接外設的數字接口，包括三根譯碼控制線用于擴展FLASH芯片的地址總線，四路PWM信號分別用于電動三可變鏡頭的變焦、對焦、光圈調節和雙濾鏡切換器控制，一組開關信號用于照明控制模塊的驅動。

3.根據權利要求1所述的一種基于近紅外智能相機的大尺度粒子圖像測速儀，其特征在于：所述的圖像傳感器模塊中CMOS圖像傳感器通過10-bit并行數字接口和DSP的視頻口VPORT1相連，輸出像素數據D[9:0]；通過SCL和SDA接口和DSP的I²C接口相連，用于內部寄存器的配置，實現圖像大小、位置、曝光時間及亮度增益的調節；CMOS傳感器的像素時鐘信號PIXCLK和行同步信號LINE_VALID分別和DSP的VPORT1接口中的VP1CLK0和VP1CTL0引腳相連；CPLD向CMOS傳感器提供48MHz的主時鐘CLKIN，通過內嵌的可編程脈沖信號發生器輸出快門觸發信號TRIGGER，并接收來自CMOS傳感器的補光燈觸發信號STROBE。

4.根據權利要求1所述的一種基于近紅外智能相機的大尺度粒子圖像測速儀，其特征在于：所述的雙濾鏡切換器安裝于CMOS傳感器前，具有C型標準鏡頭座用于連接光學鏡頭；內嵌8mm（長度）×8mm（寬度）×0.5mm（厚度）的近紅外長通濾光片（波長850-1050nm）和全光譜濾光片（波長400-1050nm）各一片，分別用于光照充足和光照不足的場合。

5.根據權利要求1所述的一種基于近紅外智能相機的大尺度粒子圖像測速儀，其特征在于：所述的電動三可變鏡頭具有1/2-inch的C型標準接口，焦距調節范圍為8mm-80mm，對焦調節范圍為1.5m-∞，光圈調節范圍為F1.2-F22。

6.根據權利要求1所述的一種基于近紅外智能相機的大尺度粒子圖像測速儀，其特征在于：所述的紅外LED補光燈采用波長為850nm的LED燈管；具有鋁質及強化玻璃的防水封裝；供電電源為12V直流，額定功率小于15W，有效照明距離大于50m。

7.根據權利要求1所述的一種基于近紅外智能相機的大尺度粒子圖像測速儀，其特征在于：所述的電機驅動模塊具有四組相同且獨立的帶光耦隔離的H橋驅動電路；模塊的輸入為CPLD提供的四路脈寬為0.1s的PWM信號；模塊的輸出為四路放大信號，一路FILTER信號用于驅動雙濾鏡切換器中的旋轉式磁控體產生旋轉，實現雙濾鏡的切換，另外三路ZOOM、IRIS和FOCUS信號分別用于電動三可變鏡頭的變焦、光圈和對焦的調節。

8.根據權利要求1所述的一種基于近紅外智能相機的大尺度粒子圖像測速儀，其特征在于：所述的照明控制模塊的輸入為CPLD輸出的3.3V開關信號，開關信號經光耦隔離后驅動12V直流繼電器的初級線圈，進而控制和繼電器次級線圈串聯的紅外LED補光燈的通斷。