一种相机图像自动化采集系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种相机图像自动化采集系统及方法，其中，相机图像自动化采集系统包括PC端相机管理模块、信号集成模块、数据传输器、图像采集器、工业相机、传感器和电源模块。相机图像自动化采集方法包括相机图像自动化采集系统的搭建；初始化操作；相机参数的设置；图像自动化采集；结束图像自动化采集；资源的释放等步骤。本发明专利技术提供了一种信号集成化、方便、传输速率快、低成本、高效、稳定的相机图像自动化采集系统及方法。本发明专利技术改进了DMA技术保证数据的高速传输以及稳定的数据的存储。据的高速传输以及稳定的数据的存储。据的高速传输以及稳定的数据的存储。

【技术实现步骤摘要】
一种相机图像自动化采集系统及方法


[0001]本专利技术属于视觉测量的
，尤指一种相机图像自动化采集系统及方法。

技术介绍

[0002]随着现代信息技术发展，计算机视觉技术发展飞速，应用广泛。计算机视觉需要大量的图像数据支持，因此图像数据采集至关重要。图像数据的采集的速度、误码率等指标对处理结果产生极大的影响，因此高效、快捷、便利、自动、稳定的图像数据采集传输有实际的价值意义，这也是计算机视觉问题中经典的技术难题。
[0003]传统的图像采集系统因为各个硬件所需信号的类型不同，因此需要对各个硬件提供不同的接口与计算机相连，造成连接线路杂乱无章，且每次测试系统都需要连接各个硬件的接口，操作繁琐。对于基于计算机的图像采集系统，该类系统采用与计算机相对独立的图像采集设备完成图像的数据化，数字图像数据经过各种接口传输到计算机进行单独处理，更适合构建灵活遍历的图像采集系统，但是对于大数据量的图像数据采集，兼容性差，传输速率较慢，需要人工介入，且操作繁琐。
[0004]对于上述数据采集系统一些研究机构和大学也从事了大量这方面的研究工作，其中包括中北大学任勇峰
[1]等人提出了一种基于高速FPGA、低功耗CMOS图像传感器设计高性能、小型化、低功耗的图像采集系统的设计方案(任勇峰,王国忠,储成群,焦新泉.基于CMOS传感器的高性能图像采集系统设计[J].仪表技术与传感器,2019(01):64
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67)，该方案虽然性能高、功率小，但不适合于大量图片数据的采集，需要人工操作。西安工业大学辛光泽[2]等人提出了一种基于Camera Link接口的高速视频图像采集方案(辛光泽,侯宏录,李飞,齐晶晶.基于Camera Link接口的高速视频图像采集系统[J].国外电子测量技术,2014,33(03):85
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88.)，该方案成本高且不稳定，可能会造成图像数据的丢失以及堵塞。四川大学的戴伟明[3]等人设计了一种基于VFW的USB摄像图像采集系统，实现了自动聚焦，图像的自动采集(戴伟明,李晋川,邹远文,樊瑜波.显微镜自动载物台及图像采集自动化研究[J].实验室研究与探索,2005(10):47
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49+52.)。但是此方案性能低，传输速率慢。因此需要寻找一种信号集成化、方便、传输速率快、低成本、高效的基于计算机图像数据采集的一种相机图像自动化采集系统及方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术主要解决高效、稳定的进行大量图像数据的自动化采集，提供了一种相机图像自动化采集系统及方法。本专利技术所提供的系统具体包括PC端相机管理模块、传感器、信号集成模块、数据传输器、图像采集器、工业相机、电源模块。所述PC端相机管理模块包含相机初始化模块、相机控制系统。相机控制系统包括连续图像采集指令发生器、停止连续图像指令发生器、相机参数设置指令发生器、电源开关指令发生器、自动化采集指令发生器以及相机关闭指令发生器，如图1所示。所述信号集成模块由信号指令识别器及信号发生器。功能为识别信号和指令并根据目标硬件所需的信号类型发送相应的信号。所述数据传输器功
能包括信号的增强以及保证数据和信号的并发高速传输。所述图像采集器包含存储模块、处理模块、控制模块以保证图像的自动化高速采集。所述的电源模块主要保证图像采集器和工业相机的供电。本专利技术所提供的方法主要采用上述系统，为解决图像连续采集，本专利技术采用指令发生器，经信号集成模块处理，发送目标硬件所需的信号类型发送相应的信号，经数据传输器扩大后的信号传输到图像采集器的控制模块，开启图像连续采集，将采集的图像数据封装成帧对象并转到相机缓存。为解决图像数据的自动化存储，本专利技术基于DMA高速数据传输技术进行改进，采用循环队列创建准备队列、DMA队列、处理队列，增加数据读写器。基于准备队列监控DMA队列是否溢出进行改进，本专利技术采用准备队列监控DMA队列，并记录DMA队列信息并向处理队列发送中断通知，告知处理队列对数据读取器进行停止读取操作；基于DMA技术的处理队列操控DMA队列进行入队出队操作进行改进，本专利技术在保证原有功能的基础上，在处理队列与数据读写器和DMA控制器之间建立信息传输通路，并采用处理程序进行信息传输，保证数据信息的及时反馈、数据的高速传输以及稳定的图像数据自动化采集；基于DMA高速传输技术的DMA控制器进行改进，本专利技术采用DMA控制器通过传感器传输信号，向处理队列发送处理通知，处理程序控制数据读写器在DMA队列与存储模块以及处理模块直接之间读写数据，将处理模块获取的相机缓存数据自动保存到存储模块的指定位置，从而实现相机高速大数据图像的自动化采集。本专利技术提出的方法成本低、能高效、高速的实现大量图像数据的自动化采集。
[0006]本专利技术的技术方案为：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种相机图像自动化采集系统，其包括PC端相机管理模块、信号集成模块、数据传输器、图像采集器、工业相机、传感器和电源模块。其中，所述PC端相机管理模块和传感器均通过数据传输线与信号集成模块建立双向连接；信号集成模块与数据传输器通过数据传输线建立双向连接；数据传输器与图像采集器的控制模块通过数据传输线建立双向连接；图像采集器与工业相机通过数据传输线建立双向连接；图像采集器中的处理模块分别与控制模块以及存储模块通过数据传输线建立双向连接；电源模块通过数据传输线连接工业相机和图像采集器。
[0008]所述PC端相机管理模块包含相机初始化模块和相机控制系统。其中，相机控制系统包括连续图像采集指令发生器、停止连续图像指令发生器、相机参数设置指令发生器、电源开关指令发生器、自动化采集指令发生器以及相机关闭指令发生器。相机初始化模块与相机控制系统并联，相机初始化模块负责相机的初始化。相机控制系统负责发送相机功能操作指令以及反馈信号的接受。
[0009]所述信号集成模块包括信号指令识别器和信号发生器。信号指令识别器分别与所述相机控制系统中的各指令发生器通过数据传输线建立双向连接，并且与传感器通过数据传输线建立双向连接；所述信号指令识别器与信号发生器通过数据传输线建立双向连接；所述信号集成模块的信号指令识别器识别PC端相机管理模块发送的指令，并根据目标的不同由信号发生器发送不同类型的信号；所述信号指令识别器识别传感器发送的信号，并根据目标的不同由信号发生器发送不同的信号。
[0010]所述数据传输器为数据盒，所述数据传输器与信号集成模块中的信号发生器以及图像采集器中的控制模块建立双向连接，用于信号的增强以及保证数据的并发高速传输。
[0011]所述图像采集器包含存储模块、处理模块和控制模块；其中，所述存储模块用于存
储采集的大量的图像数据，并与处理模块通过数据传输线进行双向交互；所述处理模块包括DMA控制器、数据队列和数据读写器；其中，所述DMA控制器采用队列当作中介来完成数据的处理和传输；所述数据读写器用于数据的采集和发送，并通过数据传输线与存储模块与控制模块进行双向交互；所述控制模块用于相机控制，控制模块与处理模块以及工业相机通过数据传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相机图像自动化采集系统，其特征在于，所述的相机图像自动化采集系统包括PC端相机管理模块、信号集成模块、数据传输器、图像采集器、工业相机、传感器和电源模块；其中，所述PC端相机管理模块和传感器均通过数据传输线与信号集成模块建立双向连接；信号集成模块与数据传输器通过数据传输线建立双向连接；数据传输器与图像采集器的控制模块通过数据传输线建立双向连接；图像采集器与工业相机通过数据传输线建立双向连接；图像采集器中的处理模块分别与控制模块以及存储模块通过数据传输线建立双向连接；电源模块通过数据传输线连接工业相机和图像采集器；所述PC端相机管理模块包含相机初始化模块和相机控制系统；其中，相机控制系统包括连续图像采集指令发生器、停止连续图像指令发生器、相机参数设置指令发生器、电源开关指令发生器、自动化采集指令发生器以及相机关闭指令发生器；相机初始化模块与相机控制系统并联，相机初始化模块负责相机的初始化；相机控制系统负责发送相机功能操作指令以及反馈信号的接受；所述信号集成模块包括信号指令识别器和信号发生器；信号指令识别器分别与所述相机控制系统中的各指令发生器通过数据传输线建立双向连接，并且与传感器通过数据传输线建立双向连接；所述信号指令识别器与信号发生器通过数据传输线建立双向连接；所述信号集成模块的信号指令识别器识别PC端相机管理模块发送的指令，并根据目标的不同由信号发生器发送不同类型的信号；所述信号指令识别器识别传感器发送的信号，并根据目标的不同由信号发生器发送不同的信号；所述数据传输器为数据盒，所述数据传输器与信号集成模块中的信号发生器以及图像采集器中的控制模块建立双向连接，用于信号的增强以及保证数据的并发高速传输；所述图像采集器包含存储模块、处理模块和控制模块；其中，所述存储模块用于存储采集的大量的图像数据，并与处理模块通过数据传输线进行双向交互；所述处理模块包括DMA控制器、数据队列和数据读写器；其中，所述DMA控制器采用队列当作中介来完成数据的处理和传输；所述数据读写器用于数据的采集和发送，并通过数据传输线与存储模块与控制模块进行双向交互；所述控制模块用于相机控制，控制模块与处理模块以及工业相机通过数据传输线双向交互，以将采集的图像数据进行传输；所述电源模块用于图像采集器和工业相机的供电。2.一种相机图像自动化采集方法，其特征在于，所述的相机图像自动化采集方法包括以下步骤：步骤1：相机图像自动化采集系统的搭建搭建如权利要求1所述的相机图像自动化采集系统；步骤2：初始化操作针对步骤1中的所搭建的相机图像自动化采集系统，初始化PC端相机管理模块和图像采集器中的存储模块、处理模块、控制模块，遍历相机列表找到相机并连接；使用数组创建循环队列，动态开辟所需要大小的数组空间，并采用两个标记来标记头和尾，采用数组实现循环，当走到数组结尾处，标记位再次更新，采用取模的操作来使其合法；启动处理模块中的DMA控制器，其中，采用循环队列构建DMA队列、准备队列和处理队
列；步骤3：相机参数的设置针对步骤2中进行初始化操作后的相机图像自动化采集系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，王鹏，王彩红，王腾森，高松，吕庆佳，周德鑫，李林军，龚剑凯，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：发明
国别省市：