[實用新型]用于高速目標測量的大視場高幀頻系統

有效

• 申請號: 201320881668.2
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN203691506U
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 劉文;張欣;李瑛;高雄;魏宇;井峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;H04N5/3745;H04N5/378
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 倪金榮

技術領域

本實用新型涉及一種新型高速目標測量的智能相機，特別是一種大視場捕獲和超高頻圖像處理及采集的目標探測成像系統。

背景技術

目前靶場應用于目標捕獲跟蹤、圖像采集的光學測量設備主要是光電經緯儀，它由跟蹤機架、成像系統、測角系統、微機控制與處理系統組成。光電經緯儀結構復雜并且具有很大的轉動慣量，很難實現對高速目標的捕獲跟蹤。

反射鏡目標跟蹤器是在攝像機前適當處放置一面較小的平面反射鏡，目標經過反射鏡反射至攝像機中，通過對反射鏡轉動的控制，達到觀測目標的目的。因為反射鏡轉動慣量小，可以具備高的角速度和角加速度，從而實現對高速目標的跟蹤及圖像采集。但是反射鏡目標跟蹤器需要高精度編碼器、天幕靶、時統終端，數據采集及伺服控制系統等，結構復雜，成本較高。

當前CMOS圖像傳感器主要朝著高分辨率、高動態范圍、高靈敏度、超微型化方向發展。多家圖像傳感器制造商已經生產出高達16M像元的高分辨CMOS圖像傳感器，為設計大視場、高分辨率CMOS相機提供了條件，但是高分辨也帶來了低幀頻的缺點。CMOS圖像傳感器在圖像輸出時設置了行和列開關，它們的選通是通過兩個方向上的地址譯碼器控制的，因此我們可以通過它選擇需要的區域進行高幀頻目標圖像輸出

實用新型內容

為了解決背景技術中所存在的技術問題，本實用新型提出了一種用于高速目標測量的大視場高幀頻系統，用于高速目標捕獲跟蹤系統，特別適合高速飛行目標的高速成像和實時高精度測量。

本實用新型的技術解決方案是：用于高速目標測量的大視場高幀頻系統，其特征在于：包括依次連接的前端成像單元、FPGA邏輯控制電路單元、DSP信號處理電路單元以及供電電路，供電電路分別與前端成像單元、FPGA邏輯控制電路單元、DSP信號處理電路單元連接。

上述前端成像單元包括鏡頭、CMOS圖像傳感器以及其驅動電路，驅動電路按照CMOS圖像傳感器生產廠商推薦電路進行設計。

上述FPGA邏輯控制電路單元除了連接CMOS圖像傳感器還連接以太網控制器88E1111芯片以及多片Flash閃存芯片構成存儲陣列，FPGA電路單元通過以太網控制器88E1111芯片連接PC機。

上述DSP信號處理電路單元通過EMIF總線接收FPGA發送圖像數據、通過McBSP串口將位置信息回傳給FPGA，另外還連接SDRAM用做圖像數據緩存。

本實用新型的優點是：

1）本實用新型用于高速目標捕獲跟蹤系統，特別適合高速飛行目標的高速成像和實時高精度測量；

2）本實用新型利用大面陣、高分辨率CMOS圖像傳感器結合合適的光學系統可實現大視場目標捕獲；

3）本實用新型利用CMOS圖像傳感器特有的開窗口模式，根據目標選定合適的開窗尺寸，可實現目標區域圖像的超高幀頻采集、記錄和輸出，有效分辨目標高速運動過程；

4）本實用新型對目標區域圖像實現高幀頻采集，可實現目標相關數據的超高頻率測量，當用于控制系統的測量反饋數據輸入，可有效提高系統控制精度；

5）本實用新型是一種將常規的目標跟蹤系統和圖像采集系統相結合的新技術，具有結構簡單、體積小、成本低的特點。

附圖說明

圖1是本實用新型的技術方案原理圖；

圖2是本實用新型FPGA和DSP電路原理框圖；

具體實施方式

參見圖1、圖2，本實用新型用于高速目標測量的大視場高幀頻系統，可分為三個單元：前端成像單元1、FPGA邏輯控制電路單元2和DSP信號處理電路單元3；供電電路4。

前端成像單元1主要有由鏡頭11、CMOS12及其外圍電路13構成，根據CMOS像元尺寸和像元數選擇合適焦距的鏡頭，可構成所需的大視場圖像采集。FPGA邏輯控制電路單元2由閃存陣列21、FPGA配置電路22、以太網控制器23以及FPGA24構成，DSP信號處理電路單元3由DSP配置電路31、數據緩存32和DSP33構成，FPGA邏輯控制電路單元和DSP信號處理電路單元主要完成CMOS圖像傳感器的時序控制、圖像信號的采集、存儲與傳輸、目標的捕獲、跟蹤和處理等功能。供電電路4主要為各電路提供所需伏值的電源。