具有外同步功能的CCD视频监控摄像机硬件设计

为了解决目标追踪中不同摄像机间识别目标的差异,在普通摄像机的基础上开发外同步功能.使用专用DSP微处理器CXD3172AR加EEPROM的驱动方案,利用同步信号发生器和锁相环电路实现外同步功能.设计了信号处理电路,实现清晰的图像输出.实验结果表明,视频监控摄像机输出视频信号稳定,实现外同步功能,图像分辨率达752×528,输出帧率50帧/秒.     

基于SAA7111A和AL250实现4路TV/VGA信号转换

介绍了一种TV/VGA信号转换电路及转换原理,并给出了具体的软硬件实现方案.该电路实现简单,具有图像处理、编辑功能,可以分时转换4路信号,在实际应用中输出清晰稳定的图像.     

新型PA高帧频摄像机的设计与实现

采用光敏二极管阵列固体图像传感器,设计研制了1 000帧/s的高速PA摄像机,并对技术原理、PA图像传感器特点、连续和单次时序设计及图像传感器输出视频信号处理等方面作了介绍。PA视频摄像机可工作于连续和单次两种工作状态。采用纤维面板耦合,像素100×100;最小照度优于1.5勒克斯,动态范围100倍。     

基于CameraLink的高速图像采集处理系统设计

针对高帧频相机输出的图像数据量大的特点,设计并实现了一种基于CameraLink接口的高速实时图像采集处理系统。该系统采用FPGA芯片EP3C55F484完成图像的采集和预处理,高性能的DSP芯片TMS320DM642完成复杂的图像处理运算。介绍了系统的设计思路、硬件结构和工作流程,并描述了系统各个功能模块的设计方法。实验结果表明,系统可实时完成500帧/s的图像数据采集和处理任务。同时,该系统实现了从CameraLink信号到SDI信号视频接口转换功能。     

结构动态位移监测图像处理技术的工程应用

开发了一种基于数字图象处理技术进行工程结构动态位移监测的方法.在固定点安置CCD摄像机,通过图像采集卡对处于动态的被监测结构物上的标志点进行视频图像采集,然后用数字视频编辑软件将动态数字图像转换为逐帧存储的连续静态的数字图像序列,再用编写的程序自动对图像序列逐帧连续处理,就获得动态目标点的坐标,并拟合出运动曲线,实现动态位移监测.经实际工程监测,证明该方法是简便有效的监测手段.     

基于Camera Link数字相机的实时小型化系统

设计一套基于Camera Link数字相机的实时小型化系统。根据Camera Link协议以及Bayer变换算法,采用Cyclone III系列FPGA EP3C40F484芯片,通过采集输入的Camera Link信号,异步FIFO与单片SDRAM方式进行数据缓存,利用ADV7123芯片实现8位数模转换,输出1024×768×60Hz的VGA信号。实验结果表明,该系统可以不通过携带Camera Link图像采集卡的计算机,完成对Camera Link信号的转换并直接显示图像,并实现彩色与黑白模式切换。     

基于FPGA的瞬态响应测试仪的设计与实现

为提高瞬态响应测试仪的测量精度和响应速度,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)实现的设计方法.系统设计采用Xilinx公司生产的Xilinx Spartan 3E XC3S500E PQ208 FPGA作为控制核心,实现了对瞬态响应的峰值时间、超调量及调节时间的精确测量,并且能较准确地绘制二阶系统的瞬态响应曲线.系统显示模块采用VGA显示,既节约了IO口资源,又可以更加逼真地显示相应曲线.系统可通过模拟开关实现单脉冲信号的输出,并扩展了语音提示功能,使用更方便.实际测试表明,系统具有运行稳定、参数测量精度高、抗干扰强及响应速度快的优点.     

采用软件校准实现自动跟踪式手操器无电位器设计

通过以自动跟踪式手操器4～20mADC模拟量输入和输出信号的零点及量程的校准为典型示例,介绍采用串行E2PROM并通过软件策应实现模拟量输入和输出无电位器的零点及量程校准技术,并给出了模拟量输出自动1:1跟踪输入的方法.     

USB 2.0工业相机的图像采集鲁棒性研究

针对通用串行总线(universal serial bus,USB)2.0工业相机传输带宽使用接近满载时,出现图像数据丢失现象进行深入分析,提出一个新的整体解决方案,包括3部分:利用帧校验的方式实现图像数据的帧同步,使系统具备容错校正机制;添加数据缓存模块克服非实时操作系统轮询工作模式对数据传输的影响;通过数据钳位的方式消除USB 2.0非归零反向编码方式对传输带宽的影响,保证传输带宽的稳定.在此基础上,研制一款1 280×1 024@30帧/s的USB 2.0工业相机.实验结果表明,该相机传输速率可达39 Mbyte/s,实现了接近USB 2.0实际带宽上限的稳定传输,具备图像帧自动纠错功能,解决了传统方案里图像传输丢帧和图像错乱的问题.     

高速图像采集系统的研制

针对研究院所研制的产品具有多传感器和数据传输速度快等特点,提出一种基于面向仪器系统的外设部件互连标准扩展总线平台的实时高速数据采集系统的设计方法,用于实现对产品性能的检测.该系统通过现场可编程门阵列将多通道传感器信号调理成为单通道低电压差分信号供图像采集卡进行采集,在上位机中采用LabVIEW的编程环境中构建的测试软件对采集得到的图像信号进行解析和存储,并将解析的结果按照一定的显示形式在虚拟仪器的面板上显示.测试软件可以通过对解析结果分析被测产品是否出现故障,并对故障信息进行记录和定位,操作员可以通过回放存储的数据对出现故障进行深入分析其原因.实验结果表明,在对100帧/秒、每帧图像为128×128×16位的实验环境中,在LabVIEW强大的自动多线程的编译环境下,只需要很低CPU的使用率和内存占用率就可以保证系统的图像采集、分析、存储和显示等多个线程准确有序的并行运行.测试系统有效地实现了高速图像信号的实时采集和分析,并且为传输速度更快的图像采集系统提供了一种可能性.     

视频快速页面质量检测系统

研制了一种适用于装订、折页、配页环节中使用的页面质量检测系统.该系统把标准制式摄像头外置,采用高速数字信号处理器(digital signal processor,DSP)采集和处理图像,硬件集成了同步动态随机存储器(synchronous dynamic random access memory,SDRAM)、闪存存储器(Flash memory)、串口通信、视频解码和外部信号服务电路,可编程逻辑器件(complex programmable logic device,CPLD)作为电路系统的逻辑控制部分.页面质量检测算法采用灰度相关法和灰度平均法相互配合处理图像,改善系统检测速度和检测适用范围.实验结果表明,该页面质量检测系统的平均检测准确率高于99%.     

高速数字图像采集显示系统的设计与研究

为满足实时显示高速数字图像的需求,分析了CameraLink接口技术和VGA（VideoGraphicsArray）接口协议的标准。根据VGA接口具有多种显示模式,设计了以FPGA（FieldProgrammableGateArray）为核心处理器的数字图像采集显示方案。FPGA通过CameraLink接口采集图像数据,并对图像进行缓存处理,对FP-GA构造VGA接口的时序信号和控制视频D／A进行数字量的模拟化。实验证明,该系统实现了图像的实时显示。人机交互和采集后的图像可以进行长距离传输。     

无线视频监控系统设计

针对现有视频监控系统具有的布线繁琐、结构性差、便捷性差、可靠性低、可扩展性差等问题,采用无线网络传输数据的方法,设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的无线视频系统.该系统首先利用CCD摄像头获取视频图像,然后利用无线模块传输数据,并利用FPGA集成度高、视频信号处理能力强、结构灵活、成本低等特点实现数据处理,实现图像在VGA显示器上的显示.同其他同类产品比,所设计的系统能够实现实时无线视频监控,而且具有成本低、便捷、可靠等优点.     

高速CCD视频摄像机的设计与研究

针对大视场、高帧频、多目标电视测量系统,介绍了高速CCD视频摄像机的设计和研究。研究高速CCD视频信号的产生,给出相应的电路设计。建立并分析了信号变换模型。基于设计的信号变换电路,可把高速CCD视频摄像机和标准TV监视器、录像机联合起来使用,实现高速CCD视频信号的显示与记录,而不需要昂贵的辅助仪器。实验结果表明高速CCD视频摄像机的适用性。     

小型CMOS相机系统设计及其硬件实现

采用MT9V032型CMOS数字图像传感器设计了一款完整的小型化、低功耗相机.基于初级像差理论,设计了焦距为12.95mm、F数为5的光学系统.该系统体积小、结构紧凑,在空间频率83线对每毫米处,各视场调制传递函数均优于0.5;电子学系统以现场可编程门阵列作为时序控制平台,控制CMOS输出数字视频信号,数字视频信号通过差分芯片以低压差分信号格式输出到图像采集卡,最后在计算机上成像.实验结果表明,这种相机像质良好、功耗低、移植性强、可靠性高.当时钟为26.6MHz时,帧频为60帧/秒,并可通过调节内部寄存器的值实现多种模式,特别适用于对相机体积以及成像质量要求较高的场合.     

基于DM642视频采集系统的设计

为实现全数字化视频数据采集,设计了一种基于DM642数字信号处理器的视频采集系统。给出了视频输入输出接I：1电路、网络通讯接口电路及印刷电路板（PCB：Print Circuit Board）的设计,并基于DSP／BIOS（Digital Signal Process／Basic Input Output System）开发了系统驱动程序。该系统从CCD（Charge Coupled Device）摄像头采集图像数据送人SDRAM（Synchronous Dynamic Random Access Memory）,用户可运用系统提供的API（Application Programming Interface）函数对数据进行处理,处理结果可以在PAL／NTSC（Phase Alternating Line／National Television System Committee）显示器上显示。测试结果表明,该系统性能稳定,为视频采集系统提供了一个良好的扩展平台。     

Digital image stabilization system based on inertial measurement module

In order to stabilize the video image sequence, a method of using inertial measurement module to build digital image stabilization system is proposed. Through applying realtime attitude information of the camera that obtained by highprecision attitude sensor to estimate the image motion vector and then to compensate for image, the purpose of stabilizing the image sequence can be achieved. Experiments demonstrate that this method has a high image stabilization precision, and the up to 16 frame/s video output rate completely meets the realtime requirements.     

相机运动条件下的视频前景提取

提出一种基于非参数化运动估计和图像配准的方法来进行相机运动条件下的前景提取.通过对视频帧和接近的训练背景图像进行非参数化运动估计,动态地构造出一幅和视频帧的视角完全相同的背景图像, 再通过背景减除提取前景. 为了解决运动估计的计算效率问题, 又提出一种基于流形的改进算法: 在离线阶段, 预先对训练背景图像进行非参数化运动估计, 并利用流形学习对训练背景图像进行建模; 在在线阶段, 通过在背景流形上进行运动插值来快速地估计新视频帧和训练背景图像之间的运动. 实验表明,改进的方法在基本保持像素提取准确率的同时获得了很高的效率．     

矿井移动载体摄像的电子稳像算法

针对矿井移动载体摄像造成的视频抖动,提出一种电子稳像算法,分离移动载体摄像中的主动扫描运动矢量和随机抖动矢量,实现视频序列的稳像补偿.算法首先利用平移运动模型建立图像运动矢量估计方程,以视频序列的角点特征建立帧间映射,求解其最小二乘解得到帧间图像全局运动矢量.然后针对移动载体摄像抖动的不确定性,构建粒子状态预测方程,采用二维欧氏距离定义观测值和观测概率密度,求解运动补偿矢量.通过算法有效性和稳像准确度实验,结果表明:该稳像算法可有效保留摄像机主动扫描运动、去除随机抖动,提高了输出视频的图像质量,稳像后峰值信噪比(PSNR)的平均值比稳像前提高了25.38DB.