[發明專利]一種基于FPGA的Gige Vision接口圖像傳輸系統與方法

有效

• 申請號: 201811029173.0
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109089029B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 易清明;陳若峰;石敏
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: H04N5/225
• 分類號: H04N5/225;H04L29/12;H04L29/08;H04L29/06;H04L1/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

本發明公開了一種基于FPGA的Gige Vision接口圖像傳輸系統與方法，包括圖像傳感器、上位機、局域千兆以太網絡、基于Gige接口的嵌入式圖像采集設備，其中基于Gige接口的嵌入式圖像采集設備為系統的核心設備，包括FPGA芯片、PHY芯片；其中FPGA信號輸入端與圖像傳感器輸出信號端連接；FPGA與PHY芯片互相信號連接；PHY芯片與RJ45接口互相連接，RJ45接口通過網線與PC上位機相連接。本發明實現的基于FPGA與Gige接口的圖像采集嵌入式系統，傳輸效率高、傳輸距離遠，且對比起工業界中同類的IP核，具有占用邏輯資源較少、硬件需求較低等優點。

技術領域

本發明涉及數字圖像處理技術領域，特別涉及一種基于FPGA的Gige Vision接口圖像傳輸系統與方法。

背景技術

隨著計算機網絡通信與多媒體技術的不斷發展，圖像處理技術的進步與成熟，在醫療、生物特征識別、機器視覺、軍事、遙感監控等領域中，圖像處理系統的應用越來越廣泛，而無論在哪個領域中，圖像處理系統中的數據傳輸研究向來是研究的關鍵點之一。對比起傳統的傳輸技術，如百兆以太網技術、RS232接口等旨在傳輸簡單信息的接口，現有的高速接口技術如USB接口、Camera Link接口、IEEE 1394、GigE千兆以太網接口等所能提供的帶寬更大，且更能滿足高清化及大數據化所需的大數據需求。相比其他接口，千兆以太網接口在圖像傳輸上有著帶寬大、傳輸距離遠、可無縫升級到萬兆以太網的優勢。而FPGA強大的并行數據處理能力、在線可編性、以及動態系統重構靜態可編程等先天特性使其在圖像傳輸領域有著廣泛的應用。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種基于FPGA的GigeVision接口圖像傳輸系統，結合千兆以太網與FPGA，并采用Gige Vision作為傳輸協議，可有效改善目前傳統嵌入式圖像傳輸存在的硬件成本高、傳輸距離較短、運行功耗大的問題。

本發明的另一目的在于提供一種基于FPGA的Gige Vision接口圖像傳輸方法。

本發明的目的通過以下的技術方案實現：

一種基于FPGA的Gige Vision接口圖像傳輸系統，包括：圖像傳感器、上位機、局域千兆以太網絡、基于Gige接口的嵌入式圖像采集設備，其中基于Gige接口的嵌入式圖像采集設備為系統的核心設備，包括FPGA芯片、PHY芯片；其中FPGA芯片信號輸入端與圖像傳感器輸出信號端連接；FPGA芯片與PHY芯片互相信號連接；PHY芯片與上位機相連接；

FPGA芯片包括：圖像采集模塊(1)、圖像格式處理模塊(2)、GVCP控制模塊(3)、以太網協議棧模塊(4)以及以太網控制模塊(5)；

系統的工作過程包括：

1)攝像頭、嵌入式圖像采集設備和上位機連接到同一個局域網內，系統上電初始化、上位機讀取設備狀態、配置設備參數、自動發出發現指令與開啟指令，系統開始工作；

2)攝像頭獲取圖像數據，傳輸至嵌入式圖像采集設備，對應嵌入式圖像采集設備根據獲取數據包，經過解析和預處理后進行格式封裝，待上位機與設備的信令交互完成后，將數據和參數上傳至上位機；

3)上位機實時顯示所選攝像頭圖像和圖像參數。

優選的，圖像采集模塊(1)，將嵌入式圖像采集設備與圖像傳感器相連接，負責對CMOS圖像傳感器進行設備配置與圖像數據采集；

圖像格式處理模塊(2)，對圖像傳感器采集到的圖像進行預處理，實現功能包括對輸入圖像數據進行切包、格式封裝，使其滿足GVSP數據流協議的傳輸標準；

GVCP控制模塊(3)，負責與上位機發送的GVCP控制協議相交互；