多孔径图像信息处理系统设计

发布时间：2020-05-16 23:09

【摘要】：在公共安防、广域监控、航天遥感、全景成像等应用领域,需要硬件设备获得大视场及高分辨率图像,因此多孔径图像采集处理系统近年来得到了广泛的关注与发展。目前该类系统普遍借助计算机对图像信息做进一步的处理,同时存在硬件成本高、开发难度大、可扩展性低等缺点。本文围绕这一问题,研制了一套可连接36个相机的多孔径图像信息处理系统。该系统成本低、结构紧凑、可扩展性强,能够应用于诸多领域。本文主要工作内容如下。(1)国内外该类系统的研究现状分析,主要包括实现功能、性能指标以及硬件设计结构。通过对比和分析相应设计架构的优劣,确定了本文采用的功能相互独立的模块化设计方案。该方案将图像采集、管理、分发以及信息处理四个主要功能划分至不同的电路模块,能够最大化硬件资源利用率,有效降低系统开发、维护和升级成本,提高系统的可扩展性。(2)根据总体方案分别设计了基于FPGA的图像采集模块、基于FPGA+MCU的图像管理模块、基于DVI分路器的图像分配模块以及基于FPGA+ARM的图像信息处理模块。为了降低数据传输的硬件成本以及开发难度,模块间主要采用DVP接口以及DVI发送和接收器传输图像数据流。此外采用IIC、SPI以及UART通信接口构建系统的控制信息传输网络。同时为了配合硬件系统的工作,设计了一套上位机软件用以调节相机参数、配置系统工作模式以及显示处理结果等。(3)根据各个模块的功能需求,详细设计了图像数据流在不同模块间的传输逻辑,实现过程中大量采用乒乓操作和总线仲裁方式保证数据流的准确与高效传输;结合不同模块接收的控制信息数据包的各自特点,分别设计了不同模块中SPI接口以及IIC接口的数据传输协议。(4)配合上位机软件以及光学系统实现设备中不同模块的分步测试,测试结果以图像显示的形式呈现。大量测试结果表明本文设计的系统能够满足应用课题的功能要求,实现了29路分辨率为752×480@25fps图像数据的采集和显示,具备对视场内运动目标进行实时检测的能力。得益于创新的设计架构,本文所研制的系统通用性及可扩展性较高,最大能够采集36路总速率不高于1GB/s的图像数据,具备较强的图像信息处理能力。该系统可应用于导引头、广域监控、大视场成像、公共安防等领域,具有较高的应用和设计参考价值。
【图文】：

斯坦福大学,相机,高性能,阵列

.2 国内外研究现状在多孔径图像采集处理系统设计领域，国外起步早，相应的系统目前已经得泛应用。该类系统正在向支持相机数目多、获取总像素数大的方向发展，主要领域包含大视场成像、三维成像和广域监控等。在大视场及三维成像应用领域，斯坦福大学 Bennett Wilburn 团队于 2005 年制了一套由 100 个分辨率为 640×512 的相机组成的成像系统。该系统可以根据布间隙的不同分别应用于全景成像、光场相机、合成孔径成像等。系统中的每均与一个图像采集板相连，该图像采集板主要由现场可编程门阵Field-Programmable GateArray，FPGA）、微控制器（Microcontroller Unit，MCU像编码芯片、同步动态随机存储器（Synchronous Dynamic Random Access MemoRAM）以及 IEEE1394 数据传送芯片组成。由于采集传输单元较多，系统体庞大，，经过压缩后的图像数据由 4 台普通的个人电脑进行处理[4-5]。

多孔径图像信息处理系统设计

AWARE-2系统
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP751

【共引文献】