高分辨率成像仪数据实时采集系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种高分辨率成像仪数据实时采集系统及方法．用于高速数据采集的数据采集卡和用于高速数据存储的计算机，数据采集卡包括接口单元、缓存单元、数据发送单元和控制单元；接口单元与成像仪相连接，可将ＬＶＤＳ信号转换为ＴＴＬ电平信号。本发明专利技术解决了现有图像采集及存储系统不能满足高分辨率图像数据的实时采集和存储要求的技术问题。本发明专利技术具有使用体积小，便于携带，简单方便、工作性能稳定、可靠等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高分辨率干涉型成像光谱仪图像数据采集系统及方法。
技术介绍
高分辨率成像技术的发展要求高效的图像采集及存储系统。随着高分辨率成像技术的发展，对高效可靠的图像采集及存储系统的需要更加迫切。目前，高分辨率成像仪的空间分辨率、时间分辨率都大大提高。普通图像采集及存储系统的吞吐量严重不足，不能满足高分辨率图像数据的实时采集和存储要求。若不能很好的解决该类数据传输及存储的问题，将严重阻碍高分辨率成像技术的发展。因此，设计一种高效的图像数据实时采集及存储系统，实现对高分辨率成像仪数据的高速采集、传输和存储，可以为高分辨率成像技术提供有利的技术支持。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种，其解决了现有图像采集及存储系统不能满足高分辨率图像数据的实时采集和存储要求的技术问题。 本专利技术的技术解决方案 —种高分辨率成像仪数据实时采集系统，包括用于高速数据采集的数据采集卡和用于高速数据存储的计算机， 其特殊之处在于 所述数据采集卡包括接口单元、缓存单元、数据发送单元和控制单元； 所述接口单元与成像仪相连接，可将LVDS信号转换为TTL电平信号； 所述缓存单元包括输入端缓存器、高速缓存模块、输出端缓存器；所述输入端缓存器的输入端与接口单元连接，其输出端与高速缓存模块连接；所述输出端缓存器的输入端与高速缓存模块连接；所述高速缓存模块分为多个缓存块； 所述数据发送单元包括PCI接口、PCI/PCI-E桥接器；所述输出端缓存器的输出端通过PCI接口与PCI/PCI-E桥接器连接；所述PCI/PCI-E桥接器用于实现PCI接口与PCI-E接口的转换； 所述控制单元用于实现采集卡数据缓存控制； 所述计算机包括PCI-E接口、计算机内存、处理单元和磁盘阵列；所述PCI-E接口用于连接PCI/PCI-E桥接器与计算机内存；所述计算机内存分为多个缓存块，其输出端接磁盘阵列；所述磁盘阵列用于实现计算机数据存储；所述处理单元用于计算机数据存储控制。 上述接口单元包括四路数据接口通道，所述数据采集卡还包括设置在接口单元和缓存单元间的数据整合单元，所述数据整合单元用于实现四路数据的拼接和打包。 上述PCI-E接口采用PCI-EX4接口形式。 上述输入端缓存器为高速同步先进先出缓存器，所述高速缓存模块为高速缓存5SDRAM，所述输出端缓存器为高速同步先进先出缓存器。 —种基于权利要求1所述高分辨率成像仪数据实时采集系统的数据实时采集方法，其特殊之处在于其包括以下步骤 步骤1]连接成像仪、采集卡和计算机； 步骤2]将高速缓存模块的存储空间分为n个缓存块，记为AO A (n_l)，且任意时刻指定的写缓存块和读缓存块地址不同；设定输入端缓存器的最大输入缓存阈值和最小输入缓存阈值，设定输出端缓存器的输出缓存阈值；将计算机内存分为m个缓存块，记为BO B(m-l)，且任意时刻指定的写缓存块和读缓存块地址不同； 步骤3]控制单元控制采集卡进行数据采集；处理单元控制计算机进行数据采集； 步骤4]关闭图像采集功能； 其中 步骤3]中的控制单元采用如下步骤进行数据采集 步骤310]控制单元判断输入端缓存器状态是否大于最大输入缓存阈值； 步骤311] 若输入端缓存器状态大于最大输入缓存阈值，则控制单元判断指定的写缓存块是否为可写； 若该写缓冲块可写，则将指定大小的数据从输入端缓存器写入该缓存块，然后返回步骤310]; 若该写缓冲块不可写，则判断输出端缓存器状态是否大于输出缓存阈值； 若输出端缓存器状态小于输出缓存阈值，则控制单元判断指定的读缓存块是否为可读； 若该读缓冲块可读，则将指定大小的数据从该缓存块读入输出端缓存器，然后返回步骤310]; 若该读缓冲块不可读，则返回步骤310]; 若输出端缓存器状态大于输出缓存阈值，则返回步骤310]; 若输入端缓存器状态小于最大输入缓存阈值，则判断输出端缓存器状态是否小于输出缓存阈值； 若输出端缓存器状态小于输出缓存阈值，则控制单元判断指定的读缓存块是否为可读； 若该读缓存块可读，则将指定大小的数据从该缓存块读入输出端缓存器，然后返回步骤310]; 若该读缓存块不可读，则判断输入端缓存器状态是否大于最小输入缓存阈值； 若输入端缓存器状态大于最小输入缓存阈值，则控制单元判断指定的写缓存块是否为可写； 若该写缓冲块可写，则将指定大小的数据从输入端缓存器写入该缓存块，然后返回步骤310]; 若该写缓冲块不可写，则返回步骤310]; 若输入端缓存器状态小于最小输入缓存阈值，则返回步骤310]; 若输出端缓存器状态大于输出缓存阈值，则判断输入端缓存器状态是否大于最小输入缓存阈值； 若输入端缓存器状态大于最小输入缓存阈值，则控制单元判断指定的写缓存块是 否为可写； 若该写缓冲块可写，则将指定大小的数据从输入端缓存器写入该缓存块，然后返 回步骤310]; 若该写缓冲块不可写，则返回步骤310]; 若输入端缓存器状态小于最小输入缓存阈值，则返回步骤310]; 其中 步骤3]中的处理单元采用如下步骤进行数据采集 步骤320]处理单元判断计算机内存中指定的写缓存块是否为可写； 步骤321] 若该写缓冲块可写，则将指定大小的数据从输出端缓存器写入该缓存块，然后返 回步骤320]; 若该写缓冲块不可写，则判断计算机内存中指定的读缓存块是否为可读； 若该读缓冲块可读，则将指定大小的数据从计算机内存读入到磁盘阵列，然后返回步骤320]; 若该读缓冲块不可读，则返回步骤320]。 上述指定大小的数据是指不大于一个缓存块空间大小的数据。 上述n值取16或32 ;所述m值取16或32。 上述n值取16或32 ;所述m值与n值相同。 本专利技术的技术效果 1、本专利技术提供的高分辨率成像仪数据实时采集系统和方法解决了目前针对高分辨率成像仪的海量数据输出无法实现实时采集和记录的难题，其具有以下特点图像分辨率高、采集速率高、实时性能好；并具有使用体积小，便于携带，简单方便、工作性能稳定、可靠等优点。该系统具有广泛的应用前景，还可以用在所有的高分辨率仪器中。例如高分辨率成像光谱仪、立体测量相机、可见光近红外相机、短波红外相机、热红外成像仪等。 2、本专利技术方法保证了硬件数据的可靠性的同时，大大提高了实时系统的传输速率。 3、本专利技术缓存空间利用率高。本专利技术在输入端缓存器和输出端缓冲区读和写的过 程只需保证不同时访问同一个缓存块，则读写存储空间的利用率为(n-l)/n。 n的选择需要 均衡存储空间的使用率、输入端缓存器FIFO、输出端缓存器FIFO选择及实时采集卡速率。 4、本专利技术为满足PCI-EX4的带宽需求，选择将两片高速缓存SDRAM合并为单路使 用，图像数据的实时传输率不低于360Mbytes/s。附图说明 图1是本专利技术高分辨率成像仪数据实时采集系统的示意图； 图2是本专利技术高分辨率成像仪数据实时采集系统的结构框图； 图3为本专利技术高分辨率成像仪数据实时采集方法中计算机对数据进行读取、显示 和存储的软件流程 图4为本专利技术高分辨率成像仪数据实时采集系统中缓存单元的结构框图； 图5为本专利技术高分辨率成像仪数据实时采集方法的逻辑示意图；图中F0表示输入端缓存器，Fl表示输出端缓存器； 图6为本专利技术高速缓存模块的读写缓存块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高分辨率成像仪数据实时采集系统，包括用于高速数据采集的数据采集卡和用于高速数据存储的计算机，其特征在于：所述数据采集卡包括接口单元、缓存单元、数据发送单元和控制单元；所述接口单元与成像仪相连接，可将ＬＶＤＳ信号转换为ＴＴＬ电平信号；所述缓存单元包括输入端缓存器、高速缓存模块、输出端缓存器；所述输入端缓存器的输入端与接口单元连接，其输出端与高速缓存模块连接；所述输出端缓存器的输入端与高速缓存模块连接；所述高速缓存模块分为多个缓存块；所述数据发送单元包括ＰＣＩ接口、ＰＣＩ／ＰＣＩ－Ｅ桥接器；所述输出端缓存器的输出端通过ＰＣＩ接口与ＰＣＩ／ＰＣＩ－Ｅ桥接器连接；所述ＰＣＩ／ＰＣＩ－Ｅ桥接器用于实现ＰＣＩ接口与ＰＣＩ－Ｅ接口的转换；所述控制单元用于实现采集卡数据缓存控制；所述计算机包括ＰＣＩ－Ｅ接口、计算机内存、处理单元和磁盘阵列；所述ＰＣＩ－Ｅ接口用于连接ＰＣＩ／ＰＣＩ－Ｅ桥接器与计算机内存；所述计算机内存分为多个缓存块，其输出端接磁盘阵列；所述磁盘阵列用于实现计算机数据存储；所述处理单元用于计算机数据存储控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡炳樑，陈小来，王彩玲，刘学斌，汲玉卓，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]