[发明专利]基于USB2.0的红外摄像机与计算机间数据采集系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种基于USB2.0的红外摄像机与计算机间数据采集系统。适合于武 汉高德公司生产带数字接口的各种型号红外摄像机。

背景技术

当前，对于红外图像及视频研究和实验日益增多，对红外数据需求越来越大，同 时对红外数据的质量的要求也越来越高。目前通常获取红外数据的方法有以下三种。 一是通过互联网或其他渠道拷贝所需要的红外数据；二是向相关公司或部门购买相关 的红外数据；三是购买红外摄像机根据自己需求进行拍摄。上述方法第三种最为灵活 也最为常用，但是目前市场上红外摄像机数据采集的主要方法是通过AV模拟输出， 使用模拟显示器、电视卡或者视频采集器进行红外数据的观测和录制，这样存在一个 很大的问题，首先，获得的数据是对模拟图像进行采集后的数据，而不是红外摄像机 的原始数据，这样会降低数据可信度；其次，采用这种方法得到的数据不便保存，即 使保存下来，但由于保存格式的限制不易后期数据处理；最后，传统的图像采集设备 大都基于PCI、ISA等总线，使用起来安装拆卸不便，受计算机插槽数量、地址、中 断资源限制，可扩展性差。针对上述问题，本文设计了基于FPGA的高速实时图像数 据采集系统，能够借用USB2.0达到高速并且实时的数据传输要求；同时该图像采集 系统克服了传统设备的缺点，具有广泛的应用前景。

发明内容

为了能直接得到红外摄像机内部原始数据，同时方便与计算机连接，本发明提出 了一种基于USB2.0的高红外数据采集器。本采集器通过红外摄像机的数字接口获取 摄像机内部每像素16bit的原始数据，通过USB2.0接口将每像素16bit数据传输给计 算机，同时为了方便后期对数据的处理，在计算机上开发配套软件可以存储为不同格 式的连续帧图片或者视频流。

本发明的基本思想是：通过已知的红外摄像机接口管脚规范(附表1)和数字接 口数据时序(附图1)编写相应的FPGA代码进行数据接收，同时根据不同型号红外 摄像机和其不同的分辨率，编写不同的显示、存储和操作程序。

本发明的技术特征在于：USB接口芯片采用Cypress CY7C68013A-128AXC系列 处理器，符合USB2.0规范，480Mbps高速传输协议标准；FPGA采用Cyclone EP1C6Q240C8N，具有丰富FPGA资源，采集处理部分利用FPGA完成，大大提高了 系统处理速度，增强了系统灵活性和适应性；同时外扩两片256K*16bit SRAM，采用 双SRAM作为数据交换区，FPGA采用乒乓技术传输数据，可实时处理红外摄像机原始 16bit、50帧/秒、分辨率可高达320*256的图像数据；由于采用FPGA可编程逻辑器件 采集与处理数据，对于不同的视频图像信号，只要对FPGA逻辑稍作修改，便可轻松 实现信号采集，当前可接收不同型号摄像机分辨率为256*256或320*256的图像数据， 同时还可根据需要可保存为单帧图像数据或者是连续的视频数据；FPGA的外围硬件 电路简单，不需要外部额外设备和额外电源，与通过USB接口与计算机相连、通过 50芯电缆与红外摄像机相连接即可使用。

本发明具有两个明显优点：一、数据精确度高。由于红外摄像机数字接口输出为 原始每像素16bit的温度信息，这样所得到的数据未经过任何处理和变换，可靠性和 精确度高；二、系统的适应性和灵活性强。本系统采用FPGA作为采集处理部分，对 不同的视频图像信号，只要对FPGA进行修改，即可实现信号采集，大大增强系统的 灵活性和适应性。三、操作简单使用方便。本采集器操作软件可进行红外数据的实时 显示和保存，同时根据需要可保存为一帧一帧的图像格式或者连续的视频流，图像和 视频格式可根据自己需求定制；最后本设备采用USB2.0接口与计算机连接，采用 USB电源供电，不需要外加电源，只需要一台普通的计算机即可进行数据的接收、 实时显示和保存，方便使用，同时可视化的交互界面也方便操作。

附图附表说明

图1系统结构图

图2FPGA内部模块

具体实施方式

1.FPGA部分

FPGA是整个系统的时序控制中心和数据交换桥梁，而且能够实现对图像数据的 快速底层处理，如附图2所示。

FPGA控制模块