【摘要】：在公共安防、廣域監(jiān)控、航天遙感、全景成像等應(yīng)用領(lǐng)域,需要硬件設(shè)備獲得大視場及高分辨率圖像,因此多孔徑圖像采集處理系統(tǒng)近年來得到了廣泛的關(guān)注與發(fā)展。目前該類系統(tǒng)普遍借助計算機對圖像信息做進一步的處理,同時存在硬件成本高、開發(fā)難度大、可擴展性低等缺點。本文圍繞這一問題,研制了一套可連接36個相機的多孔徑圖像信息處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)成本低、結(jié)構(gòu)緊湊、可擴展性強,能夠應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。本文主要工作內(nèi)容如下。(1)國內(nèi)外該類系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀分析,主要包括實現(xiàn)功能、性能指標(biāo)以及硬件設(shè)計結(jié)構(gòu)。通過對比和分析相應(yīng)設(shè)計架構(gòu)的優(yōu)劣,確定了本文采用的功能相互獨立的模塊化設(shè)計方案。該方案將圖像采集、管理、分發(fā)以及信息處理四個主要功能劃分至不同的電路模塊,能夠最大化硬件資源利用率,有效降低系統(tǒng)開發(fā)、維護和升級成本,提高系統(tǒng)的可擴展性。(2)根據(jù)總體方案分別設(shè)計了基于FPGA的圖像采集模塊、基于FPGA+MCU的圖像管理模塊、基于DVI分路器的圖像分配模塊以及基于FPGA+ARM的圖像信息處理模塊。為了降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠布杀疽约伴_發(fā)難度,模塊間主要采用DVP接口以及DVI發(fā)送和接收器傳輸圖像數(shù)據(jù)流。此外采用IIC、SPI以及UART通信接口構(gòu)建系統(tǒng)的控制信息傳輸網(wǎng)絡(luò)。同時為了配合硬件系統(tǒng)的工作,設(shè)計了一套上位機軟件用以調(diào)節(jié)相機參數(shù)、配置系統(tǒng)工作模式以及顯示處理結(jié)果等。(3)根據(jù)各個模塊的功能需求,詳細設(shè)計了圖像數(shù)據(jù)流在不同模塊間的傳輸邏輯,實現(xiàn)過程中大量采用乒乓操作和總線仲裁方式保證數(shù)據(jù)流的準確與高效傳輸;結(jié)合不同模塊接收的控制信息數(shù)據(jù)包的各自特點,分別設(shè)計了不同模塊中SPI接口以及IIC接口的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。(4)配合上位機軟件以及光學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)設(shè)備中不同模塊的分步測試,測試結(jié)果以圖像顯示的形式呈現(xiàn)。大量測試結(jié)果表明本文設(shè)計的系統(tǒng)能夠滿足應(yīng)用課題的功能要求,實現(xiàn)了29路分辨率為752×480@25fps圖像數(shù)據(jù)的采集和顯示,具備對視場內(nèi)運動目標(biāo)進行實時檢測的能力。得益于創(chuàng)新的設(shè)計架構(gòu),本文所研制的系統(tǒng)通用性及可擴展性較高,最大能夠采集36路總速率不高于1GB/s的圖像數(shù)據(jù),具備較強的圖像信息處理能力。該系統(tǒng)可應(yīng)用于導(dǎo)引頭、廣域監(jiān)控、大視場成像、公共安防等領(lǐng)域,具有較高的應(yīng)用和設(shè)計參考價值。
【圖文】：

.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在多孔徑圖像采集處理系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域，國外起步早，相應(yīng)的系統(tǒng)目前已經(jīng)得泛應(yīng)用。該類系統(tǒng)正在向支持相機數(shù)目多、獲取總像素數(shù)大的方向發(fā)展，主要領(lǐng)域包含大視場成像、三維成像和廣域監(jiān)控等。在大視場及三維成像應(yīng)用領(lǐng)域，斯坦福大學(xué) Bennett Wilburn 團隊于 2005 年制了一套由 100 個分辨率為 640×512 的相機組成的成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以根據(jù)布間隙的不同分別應(yīng)用于全景成像、光場相機、合成孔徑成像等。系統(tǒng)中的每 均 與 一 個 圖 像 采 集 板 相 連 ， 該 圖 像 采 集 板 主 要 由 現(xiàn) 場 可 編 程 門 陣Field-Programmable GateArray，F(xiàn)PGA）、微控制器（Microcontroller Unit，MCU像編碼芯片、同步動態(tài)隨機存儲器（Synchronous Dynamic Random Access MemoRAM）以及 IEEE1394 數(shù)據(jù)傳送芯片組成。由于采集傳輸單元較多，系統(tǒng)體龐大，，經(jīng)過壓縮后的圖像數(shù)據(jù)由 4 臺普通的個人電腦進行處理[4-5]。

AWARE-2系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP751

【共引文獻】

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本文編號：2667492