【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(chǎng)及高分辨率圖像,因此多孔徑圖像采集處理系統(tǒng)近年來(lái)得到了廣泛的關(guān)注與發(fā)展。目前該類(lèi)系統(tǒng)普遍借助計(jì)算機(jī)對(duì)圖像信息做進(jìn)一步的處理,同時(shí)存在硬件成本高、開(kāi)發(fā)難度大、可擴(kuò)展性低等缺點(diǎn)。本文圍繞這一問(wèn)題,研制了一套可連接36個(gè)相機(jī)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(kuò)展性強(qiáng),能夠應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。本文主要工作內(nèi)容如下。(1)國(guó)內(nèi)外該類(lèi)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀分析,主要包括實(shí)現(xiàn)功能、性能指標(biāo)以及硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)比和分析相應(yīng)設(shè)計(jì)架構(gòu)的優(yōu)劣,確定了本文采用的功能相互獨(dú)立的模塊化設(shè)計(jì)方案。該方案將圖像采集、管理、分發(fā)以及信息處理四個(gè)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(kāi)發(fā)、維護(hù)和升級(jí)成本,提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。(2)根據(jù)總體方案分別設(shè)計(jì)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_(kāi)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(shí)為了配合硬件系統(tǒng)的工作,設(shè)計(jì)了一套上位機(jī)軟件用以調(diào)節(jié)相機(jī)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(gè)模塊的功能需求,詳細(xì)設(shè)計(jì)了圖像數(shù)據(jù)流在不同模塊間的傳輸邏輯,實(shí)現(xiàn)過(guò)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(zhǔn)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(diǎn),分別設(shè)計(jì)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(jī)軟件以及光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備中不同模塊的分步測(cè)試,測(cè)試結(jié)果以圖像顯示的形式呈現(xiàn)。大量測(cè)試結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠滿(mǎn)足應(yīng)用課題的功能要求,實(shí)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(duì)視場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)的能力。得益于創(chuàng)新的設(shè)計(jì)架構(gòu),本文所研制的系統(tǒng)通用性及可擴(kuò)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(qiáng)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(chǎng)成像、公共安防等領(lǐng)域,具有較高的應(yīng)用和設(shè)計(jì)參考價(jià)值。
【圖文】：

.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在多孔徑圖像采集處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，國(guó)外起步早，相應(yīng)的系統(tǒng)目前已經(jīng)得泛應(yīng)用。該類(lèi)系統(tǒng)正在向支持相機(jī)數(shù)目多、獲取總像素?cái)?shù)大的方向發(fā)展，主要領(lǐng)域包含大視場(chǎng)成像、三維成像和廣域監(jiān)控等。在大視場(chǎng)及三維成像應(yīng)用領(lǐng)域，斯坦福大學(xué) Bennett Wilburn 團(tuán)隊(duì)于 2005 年制了一套由 100 個(gè)分辨率為 640×512 的相機(jī)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(chǎng)相機(jī)、合成孔徑成像等。系統(tǒng)中的每 均 與 一 個(gè) 圖 像 采 集 板 相 連 ， 該 圖 像 采 集 板 主 要 由 現(xiàn) 場(chǎng) 可 編 程 門(mén) 陣Field-Programmable GateArray，F(xiàn)PGA）、微控制器（Microcontroller Unit，MCU像編碼芯片、同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)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(guò)壓縮后的圖像數(shù)據(jù)由 4 臺(tái)普通的個(gè)人電腦進(jìn)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TP751

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2667492