超高分辨率相机成像检测系统及方法技术方案

本发明专利技术属于电子信息学科领域，特别涉及超高分辨率相机成像检测系统及方法。本发明专利技术提供的超高分辨率相机成像检测系统，设有与相机的多路感光单元分别连接的多路海量图像数据采集通道，及图形工作站，每路海量图像数据采集通道包含以下部分，信号匹配单元，接口电路，Ｉ／Ｏ控制模块，前端数据接收模块，海量存储设备控制模块，海量图像快视处理器；所述图形工作站与各路海量图像数据采集通道连接，用于整个系统的控制和全通道图像显示以及各种功能操作。本发明专利技术还提供了一种超高分辨率相机成像检测方法，多路海量图像数据采集通道的采集结果送到图形工作站，在图形工作站对采集结果进行综合处理，实现全局图像的显示和缩放。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子信息学科领域，特别涉及。
技术介绍
随着各种高速相机的发展，对所拍图像的采集速率要求不断提高，对连续实时存储时间要求不断加长，但目前的超高分辨率图像采集产品对图像数据采用单路信道存取方式，吞吐量不足，不能满足所拍摄海量图像数据的高速实时采集和存储的要求，尤其是卫星遥感这类采用多个超高分辨率相机连续监视拍摄的情况，所获取的数据数量大，处理困难。例如若想观察高空拍摄的图像细节或者全局图像，就需要对这些大容量的图像数据进行综合处理，现有技术缺乏有效手段，无法实时提供缩放，直接影响到图像的利用，限制了遥感相机的发展。如何针对超高分辨率相机成像提供高效的海量数据采集和处理手段，已经成为遥感影像技术中的性能突破瓶颈。
技术实现思路
本专利技术目的在于解决现有技术不足，提供一种能高速率采集图像数据并能即时处理的超高分辨率相机成像检测方案。为实现上述目的，本专利技术提供的超高分辨率相机成像检测系统，设有与相机的多路感光单元分别连接的多路海量图像数据采集通道，及图形工作站，每路海量图像数据采集通道包含以下部分， A.信号匹配单元，用于对来自相机感光单元的图像信号进行提取和解码；B.接口电路，用于电平转换和接口转换；C.I/O控制模块，用于控制相机工作模式；D.前端数据接收模块，用于图像数据的实时采集、缓存和发送；E.海量存储设备控制模块，用于图像数据的海量存储；F.海量图像快视处理器，用于该通道获取的图像数据实时显示；所述图形工作站与各路海量图像数据采集通道的海量图像快视处理器连接，用于整个系统的控制和全通道图像显示以及各种功能操作。而且，所述信号匹配单元包括下行匹配单元和上行匹配单元，所述下行匹配单元用于去掉图像数据中的特定数据包头，提取其中的图像信号，并控制各个通道之间的采集同步，将匹配后的信号发送到接口电路；所述上行匹配单元用于将I/O控制模块发送过来的控制信号转换成相机能识别的命令后发送给相机，控制相机的状态。而且，所述接口电路接收来自下行匹配单元的图像数据信号，并将信号电平转换为前端数据接收模块所适用的电平后发送给前端数据接收模块。而且，所述I/O控制模块接收来自图形工作站对于相机的控制命令，然后将其发送给下行的匹配单元。而且，所述前端数据接收模块将高速的图像数据分解为若干个低速图像数据发送至海量存储设备控制模块以便进行实时存储；或将图像数据实时发送至海量图像快视处理器以便进行实时显示。而且，所述海量存储设备控制模块将前端数据接收处理模块发送过来的图像数据实时存储到海量存储设备；当出现来自海量图像快视处理器或图形工作站的读取存储图像命令要求时，将命令中所指定的图像块数据发送到海量图像快视处理器或图形工作站。本专利技术还提供了一种采用上述超高分辨率相机成像检测系统的超高分辨率相机成像检测方法，多路海量图像数据采集通道的采集结果送到图形工作站，在图形工作站对采集结果进行综合处理，实现全局图像的显示和缩放。而且，缩小图像时，采用图像金字塔结构对图像数据进行处理，从底层原始图像数据层开始，在每层的基础上抽样生成上一层金字塔图像，上一层的图像大小为相邻下层的1/4，同时按其位置的对应关系对相邻下层进行重采样得到图像的像素色彩值，依此重复构造，直至生成顶层图像数据层。而且，放大图像时，在原图样本中添加插入采样点，令插入采样点的灰度值映射到原始图像矩阵中的特定点位，该采样点的点位坐标由缩放比确定，插入采样点的灰度值由映射点周围像素的灰度值确定。而且，插入采样点的灰度值采用图像双线性插值算法确定，算法过程为(1)假设当前层图像的横向及纵向的采样频率相同，并且将需要显示的原图像区域R左上角的像素点a00作为采样的初始像素；(2)确定插入采样点b11在x轴方向投影b01左边最邻近的像素点a00，假设像素点a00与插入采样点b01的横向间距为Δx；(3)确定插入采样点b11在y轴方向投影b10上面最邻近的像素点a00，假设a00与b10的纵向间距为Δy；(4)确定像素点a00在x轴方向上的下一个像素点a01，像素点a00是在y轴方向上的下一个像素点a10，以及像素点a10在x轴方向上的下一个像素点a11；(5)依据下式求出插值点b11的灰度值g(b11) g(b11)＝(1-Δy)+Δyg(b11)表示插入采样点b11的灰度值，f(a00)、f(a01)、f(a10)和f(a11)分别表示由插入采样点b11周围四个像素点a00，a01，a10，a11的灰度值。本专利技术提供的超高分辨率相机成像检测系统能够同时采集多路图像数据，并由图形工作站进行综合处理，在高速图像数据采集、存储上实现质的突破。本专利技术还提供了超高分辨率相机成像检测方法，在图形工作站对采集结果进行综合处理，实现全局图像的显示和缩放。本专利技术提供的方案可以解决超高分辨率相机的图像数据高速采集、实时存储、快速回放、实时浏览、漫游和无级缩放等关键技术问题，不仅实现了高速图像数据采集存储，还使超高分辨率图像的采集和读图测试人员能充分利用采集存储数据的处理结果进行海量图像的实时记录及数据分析，高效准确地识别图像和获得相关信息。附图说明图1是本专利技术超高分辨率相机成像检测系统示意图。图2是本专利技术图像金字塔结构示意图。图3是本专利技术图像双线性插值算法示意图。图4是本专利技术实施例系统电路结构图。具体实施例方式本专利技术提供的超高分辨率相机成像检测系统，设有与相机的多路感光单元分别连接的多路海量图像数据采集通道，及图形工作站，每路海量图像数据采集通道包含以下部分， A.信号匹配单元，用于对来自相机感光单元的图像信号进行提取和解码；B.接口电路，用于电平转换和接口转换；C.I/O控制模块，用于控制相机工作模式；D.前端数据接收模块，用于图像数据的实时采集、缓存和发送；E.海量存储设备控制模块，用于图像数据的海量存储；F.海量图像快视处理器，用于该通道获取的图像数据实时显示；所述图形工作站与各路海量图像数据采集通道连接，用于整个系统的控制和全通道图像显示以及各种功能操作。本专利技术具体实施时，可用图形工作站与每路海量图像数据采集通道的海量图像快视处理器连接，通过海量图像快视处理器向通道中各部分转发控制命令。超高分辨率相机的光学接口提供多路光学信号(一般采用1～20个)，相应设置了多路感光单元将光学信号转换为电信号，现有技术中的超高分辨率图像采集产品采用单通道进行采集存储，然后传输到PC机进行存储、显示，传输速率受限于PC机的PCI总线结构，吞吐量不足。而本专利技术设置为每路感光单元配置专用通道并行采集，因此通道数目与具体实施时采用的超高分辨率相机具体结构相应。每个通道的传输速率可达到400MB/s，并且扩展通道后不影响采集的总速度。比如20通道最高可达8GB/s，因此采集数据效率特别高。并且本专利技术在多通道的基础上设计了各通道的结构，每路通道均可实时存储该通道的图像数据和显示图像数据，图形工作站则综合各路通道取得的图像数据，可以显示全局图像。不仅如此，图形工作站还可作为系统控制核心，通过控制命令反向控制相机的工作模式，也可主动要求调用各路通道的图像数据。可见本专利技术提供的超高分辨率相机成像检测系统综合提供了数据实时采集、数据实时存储、图像实时显示方案，不仅可以处理单路通道的数据，也可以整合各路通本文档来自技高网...

【技术保护点】
超高分辨率相机成像检测系统，其特征在于：设有与相机的多路感光单元分别连接的多路海量图像数据采集通道，及图形工作站，　　　　每路海量图像数据采集通道包含以下部分，　　　　Ａ．信号匹配单元，用于对来自相机感光单元的图像信号进行提取和解码；　　　　Ｂ．接口电路，用于电平转换和接口转换；　　　　Ｃ．Ｉ／Ｏ控制模块，用于控制相机工作模式；　　　　Ｄ．前端数据接收模块，用于图像数据的实时采集、缓存和发送；　　　　Ｅ．海量存储设备控制模块，用于图像数据的海量存储；　　　　Ｆ．海量图像快视处理器，用于该通道获取的图像数据实时显示；　　　　所述图形工作站与各路海量图像数据采集通道连接，用于整个系统的控制和全通道图像显示以及各种功能操作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓德祥，吴敏渊，曹庆源，石文轩，张青林，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]