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16路Camera Link 的超大图像拼接采集系统

已有 879 次阅读2012-8-14 10:12

 

1、板卡概述
  16路Camera Link 的超大图像拼接采集系统是以计算机和我公司自主开发的多路图像合成控制器为主要硬件工具,以专用软件为操作平台,利用多路图像合成控制器将前端输入的16个Base Camera link通道图像数据合并转换成一组数据,利用计算机上安装的CAMERA LINK采集卡将图像数据采集到PC机并进行显示处理和存储。其中,多路图像合成控制器为我公司自主开发的专用设备,电脑主机和CAMERA LINK图像采集卡选用市面上通用的高端产品。在这个硬件系统的基础之上,利用我公司开发的上位机运行的专用软件完成单幅分辨率20480 * 20480 图像数据的显示,处理和存储功能。 硬件拟安装在一个标准的工业机柜中,采用220V交流供电。

  主要实现的具体功能如下:
  (1) 数据的采集和存储:
    a. 将输出的16路图像数据编排成1个独立完整的图像数据文件,采入计算机并显示;
    b. 可将数据文件转换存为TIFF格式,RAW格式;BMP格式;
  (2) 数据的显示和回放:
    a. 实时显示最新采集到的图像;
    b. 可回放已存入计算机的图像数据;
    c. 能够显示鼠标选择像素的坐标、灰度值;
    d. 提取图像数据中的辅助数据,解析并显示;
    e. 可指定显示的数据位窗口;将任意连续8位保存为BMP文件;
  (3) 图像数据的处理:
    a. 计算鼠标所选区域图像数据的均值、方差、信噪比;
    b. 可对图像进行非均匀性校正,校正系数通过数据文件加载;
    c. 根据指定图像数据文件生成校正系数文件;
    d. 可调整图像的亮度、对比度;
    e. 可以保存更改后的图像;

2、硬件结构设计
  采用5套CPCI板卡, 前四套实现四路CameraLink图像输入,输出一路图像数据,通过背板进入第五套板卡,处理后从第五套板卡的CAMERA LINK输出。

  前四套板卡结构图:

前四套板卡结构图:

背板设计结构图:

 

 

3硬件设计指标
  (1). 板卡结构,遵循cPCI标准。
  FPGA存储板233.35 X 160 mm , 图像接口板233.35 X 80 mm

  (2). 主要接口:
  图像接口板: 4路 Base Camera Link 输入(4个MDR-26接插件,接收4路像素时钟60MHz的图像信号),1路CAMERA LINK信号输出(1个MDR-26接插件,合成之后输出给后端的图像信号,像素时钟由FPGA编程控制),1路 RS232/485信号的RJ45,4个状态指示灯和1个电源指示灯 。
  FPGA存储板: 1个复位信号,4个状态指示灯。这两块板通过CPCI背板的J4和J5两个接插件连通。

  (3). FPGA 芯片选用XC5VLX110T-1FF1136,通过一个笔记本电脑内存条接插件扩展2GB DDR2 存储器(笔记本内存条)。

  (4). CamerLink芯片选择DS90CR288A,支持80Mbps 信号,CAMERA LINK选择DS90CR287芯片。RS232/485串行通信接口采用MAX3160芯片,实现RS232和RS485接口的复用,接插件选用标准DB9公头, 通信波特率115200bps。

  (5). 在FPGA上挂MAX3160,实现RS)485接口,实现可能的参数配置功能。 6CameraLink连接器选择 型号为 :3M - 10226-55G3PC。

  (6). 芯片选型兼容工业级设计。

4、计算机系统设计
  选用工业主板:1个PCIE×4,1个PCIE×16,2个PCI,1个千兆网口,2个RS232串口,Intel酷睿2 E4500 CPU, 4G DDR2内存,2TB SATA硬盘,24寸显示器,300W ATX电源。其中使用1个PCIE×4插槽插安装CAMERA LINK图像采集卡。
  图像采集卡选用Coreco公司的X64-CAMERA LINK图像采集卡,它适用于接口为并行CAMERA LINK和并行RS422标准的线列相机和面阵相机,适用于(32/64bit 33/66Mhz 3.3/5V)PCI插槽;支持每帧无限垂直列的图像采集;采集卡自带32M高速存储器。图像采集速率600MB/s,图像传输到主机内存速率528MB/s;采集8、10、12位CAMERA LINK和RS-422标准数字信号。在软件方面:采集卡配有在各级Windows操作系统下的动态链接库(dll)和通用组件模型(com),使得各种开发工具都可以进行二次开发。

5、软件系统设计
  上位机软件选用公用操作系统和公用的开发及操作平台,操作系统选用Windows XP,开发环境选用Visual C++ 6.0。软件主要功能是获取CAMERA LINK总线上的图像数据,在上位机实现单幅20K x 20K像素的图像数据的显示、存储和处理以及基本的设备控制功能。
  主要技术指标
    (1) 输入图像分辨率:5141×5162×2B×16路≈800MB;
      时钟为60MHz,所以帧频约为60/50=4.8s;
    (2) 输出图像分辨率:5141X4×5162X4×2B×1路≈800MB;
      时钟为60MHz,所以帧频约为60/50×4=4.8s;
    (3) 每大帧图像处理速度,显示速度,文件保存速度:≤5s;
      如果图像扩展为16路,速度:≤20s;
    (4)显示器不小于24英寸,分辨率不小于1920×1080;硬盘总容量不小于2TB。如果图像扩展为16路,用外置磁盘阵列。

6、 技术支持:
  直接由板卡开发团队提供技术支持,可以根据用户需要修改原理图和PCB,并升级为图像采集卡,数据播出卡等开发平台。团队也可支持应用程序开发。


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