專利名稱：一種高分辨率寬覆蓋空間相機圖像模擬顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及航天光學遙感成像技術領域，具體涉及高分辨率寬覆蓋空間相機圖像 模擬的顯示裝置。
背景技術：
隨著空間探測技術的發展，空間相機向著高分辨率、寬覆蓋傳輸型相機發展。在相 機研制過程中，進行相機的原理實現和功能驗證是必要環節，高分辨率寬覆蓋空間相機圖 像模擬顯示裝置就是關鍵的檢驗裝置，主要模擬相機輸出的高速圖像數據，檢驗地面采集 系統的性能，同時模擬相機實際在軌的工作模式和工作流程，驗證相機設計原理與功能。與本發明最為接近的已有技術是北京空間機電研究所的多光譜寬覆蓋遙感圖像 模擬信號源，該裝置原理圖如圖1所示，包括晶振1、系統時序與邏輯控制器2、遙感圖像存 儲模塊3、LVDS電平轉換模塊4、幀同步器5、數字采集卡6、采集系統主機接口 7、采集系統 主機內存8和圖像處理與顯示模塊9。系統上電后晶振1輸出系統主時鐘，系統時序與邏 輯控制器2對系統主時鐘進行分頻產生遙感圖像存儲模塊3的遙感圖像讀取地址，遙感圖 像存儲模塊3獲取到圖像數據讀取地址后輸出圖像數據在系統時序與邏輯控制器2的控制 下寫入LVDS差分轉換模塊4，同時，系統時序與邏輯控制器2產生圖像數據時鐘和行同步 信號，LVDS差分轉換模塊4對圖像數據、圖像數據時鐘和行同步信號進行LVDS差分轉換輸 出的LVDS差分數據流經幀同步器5進行數據幀同步后由數字采集卡6進行圖像數據采集， 采集到的圖像數據經采集系統主機接口 7寫入采集系統主機內存8，圖像處理與顯示模塊9 從采集系統主機內存8中讀取圖像數據進行圖像處理并顯示。這種方式最大的缺點在于裝 置中的遙感圖像存儲采用EPR0M，圖像數據的寫入不方便，不具備遙感圖像數據源的重載功 能，圖像數據的傳輸采用直接差分傳輸方式，傳輸速率低，同時該裝置僅模擬輸出多光譜遙 感圖像，功能單一，從而限制其應用范圍。
發明內容
本發明為解決現有裝置存在的圖像數據的重載功能差、圖像數據源的傳輸速率低 以及功能單一等問題，提供一種高分辨率寬覆蓋空間相機圖像模擬顯示裝置。一種高分辨率寬覆蓋空間相機圖像模擬顯示裝置，該裝置包括USB接口、USB控 制器、閃存控制器、閃存存儲器、高速SRAM緩存控制器、高速SRAM緩存存儲陣列、圖像數據 融合模塊、輔助數據緩存模塊、RS-422通信控制器、RS-422通信接口、高速串行器、高速解 串器、數據轉換控制器、Camera Link接口控制器、高速數字采集卡、外圍計算機PCI-X接 口、外圍計算機內存和圖像快視系統；所述USB接口輸出端與USB控制器輸入端連接，USB控制器的輸出端與閃存控制 器輸入端連接，在閃存控制器的控制下將遙感圖像數據寫入到閃存存儲器中；所述RS-422 通信接口的輸出端與RS-422通信控制器的輸入端連接，在RS-422通信控制器的控制下將 輔助數據存儲至輔助數據緩存模塊，同時，在閃存控制器的控制下將圖像數據從閃存存儲器中讀取數據到高速SRAM緩存控制器，并在高速SRAM緩存控制器控制下將圖像數據緩存 到高速SRAM緩存存儲陣列中；所述在高速SRAM緩存控制器控制下將圖像數據從高速SRAM 緩存存儲陣列中讀取圖像數據融合模塊，同時讀取輔助數據緩存模塊中的輔助數據，在圖 像數據融合模塊中完成圖像數據和輔助數據的融合，融合處理后的圖像數據經高速串行器 轉化換為高速串行LVDS數據流，高速解串器接收高速LVDS數據流，并將解串后的圖像數據 寫入數據轉換控制器中，所述數據轉換控制器完成圖像數據格式轉換，經CameraLink接口 控制器經圖像數據送入高速數字采集卡進行圖像數據采集，然后采集到的圖像數據通過外 圍計算機接口 PCI-X接口寫入外圍計算機內存，圖像快視系統從外圍計算機內存中讀取圖 像數據進行圖像處理并顯示。本發明的工作原理本發明所述的高分辨率寬覆蓋空間相機圖像模擬顯示裝置在 相機控制器的控制下有五種工作模式分別為下載工作模式、準備工作模式、開始工作模 式、停止工作模式和等待工作模式，在下載工作模式下，通過USB接口，經USB控制器將遙 感圖像數據發送給閃存控制器，在閃存控制器的控制下將遙感圖像數據寫入到閃存存儲器 中；在準備工作模式下，相機控制器通過RS-422接口，在RS-422控制器的控制下，將表征 衛星姿軌信息和相機成像參數作為輔助數據寫入輔助數據存儲模塊，接收工作參數并初始 化裝置，同時，在閃存控制器的控制下將圖像數據從閃存存儲器中讀取數據到高速SRAM緩 存控制器，并在高速SRAM緩存控制器控制下將圖像數據緩存到高速SRAM緩存存儲陣列中； 在開始工作模式下，在高速SRAM緩存控制器控制下將圖像數據從高速SRAM緩存存儲陣列 中讀取到圖像數據融合模塊，同時讀取輔助數據存儲模塊中的輔助數據，在圖像數據融合 模塊中完成圖像數據和輔助數據的融合，融合處理后的圖像數據經高速串行化器轉換為高 速串行LVDS數據流，高速解串器接收高速LVDS數據流，并將解串后的圖像數據寫入數據 轉換控制器中，數據轉換控制器完成圖像數據格式轉換，經CameraLink接口控制器將圖像 數據送入高速數字采集卡進行圖像數據采集，采集到的圖像數據通過外圍計算機PCI-X接 口寫入外圍計算機內存，圖像快視系統從外圍計算機內存中讀取圖像數據進行圖像處理并 顯示。每一次圖像傳輸，從閃存存儲器中讀取遙感圖像的大小為20480(H) X 2048 (V)，并循 環發送。下一次開始工作模式下的圖像傳輸將從閃存存儲器中讀取下一幅同樣大小遙感圖 像，以此模擬相機在軌進行的多次拍照。進入停止工作模式后，系統停止發送遙感圖像數 據，進入等待工作模式。本發明的有益效果本發明所述的高分辨率寬覆蓋空間相機圖像模擬顯示裝置模 擬輸出的圖像數據包含了衛星姿軌信息和相機成像參數，完整準確地模擬了空間相機在軌 工作模式、工作流程以及輸出遙感圖像數據；圖像數據的傳輸采用高速串行差分傳輸方式， 大大提高了數據傳輸速率，保證了模擬空間相機數字圖像的完整性，充分利用傳輸媒介的 信道容量；利用閃存作為存儲介質存儲數據提高系統的抗沖擊能力，便于遙感圖像數據的 重載，提供了 USB數據下載傳輸方式。
圖1為現有多光譜寬覆蓋遙感圖像模擬顯示裝置結構示意圖；圖2為本發明所述的高分辨率寬覆蓋空間相機圖像模擬顯示裝置的結構示意圖。圖3為本發明所述的高分辨率寬覆蓋空間相機圖像模擬顯示裝置的工作原理示
4意圖。圖中1、晶振，2、系統時序與邏輯控制器，3、遙感圖像存儲模塊，4、LVDS電平轉換 模塊，5、幀同步器，6、數字采集卡，7、采集系統主機接口，8、采集系統主機內存，9、圖像處理 與顯示模塊，10、USB接口，11、USB控制器，12、閃存控制器，13、閃存存儲器，14、高速SRAM緩 存控制器，15、高速SRAM緩存存儲陣列，16、圖像數據融合模塊，17、輔助數據緩存模塊，18、 RS-422通信控制器，19、RS-422通信接口，20、高速串行器，21、高速解串器，22、數據轉換控 制器，23,Camera Link接口控制器，24、高速數字采集卡，25、外圍計算機PCI-X接口，26、外 圍計算機內存，27、圖像快視系統。
具體實施例方式具體實施方式
一、結合圖2和圖3說明本實施方式，一種高分辨率寬覆蓋空間相機 圖像模擬顯示裝置，該裝置包括USB接口 10、USB控制器11、閃存控制器12、閃存存儲器 13、高速SRAM緩存控制器14、高速SRAM緩存存儲陣列15、圖像數據融合模塊16、輔助數據 緩存模塊17、RS-422通信控制器18、RS-422通信接口 19、高速串行器20、高速解串器21、 數據轉換控制器22、CameraLink接口控制器23、高速數字采集卡M、外圍計算機PCI-X接 口 25、外圍計算機內存沈和圖像快視系統27 ；所述USB接口 10輸出端與USB控制器11輸入端連接，USB控制器11的輸出端與 閃存控制器12輸入端連接，在閃存控制器12的控制下將遙感圖像數據寫入到閃存存儲器 13中；所述RS-422通信接口 19的輸出端與RS-422通信控制器18的輸入端連接，在RS-422 通信控制器18的控制下將輔助數據存儲至輔助數據緩存模塊17中，同時，在閃存控制器12 的控制下將圖像數據從閃存存儲器13中讀取到高速SRAM緩存控制器14，并在高速SRAM緩 存控制器14控制下將圖像數據緩存到高速SRAM緩存存儲陣列15中；所述在高速SRAM緩 存控制器14控制下將圖像數據從高速SRAM緩存存儲陣列15中讀取到圖像數據融合模塊 16，同時讀取輔助數據緩存模塊17中的輔助數據，在圖像數據融合模塊16中完成圖像數據 和輔助數據的融合，融合處理后的圖像數據經高速串行器20轉化換為高速串行LVDS數據 流，高速解串器21接收高速LVDS數據流，并將解串后的圖像數據寫入數據轉換控制器22 中，所述數據轉換控制器22完成圖像數據格式轉換，經CameraLink接口控制器23將圖像 數據送入高速數字采集卡M進行圖像數據采集，然后采集到的圖像數據通過外圍計算機 PCI-X接口 25寫入外圍計算機內存26，圖像快視系統27從外圍計算機內存沈中讀取圖像 數據進行圖像處理并顯示。本實施方式所述的USB接口 10采用的標準的USB連接器，USB控制器11采用采 用Cypress公司的EZ-USB控制器CY7C68013A。所述的閃存控制器12，高速SRAM緩存控 制器14，圖像數據融合模塊16，輔助數據存儲模塊17，RS-422通信控制器18采用XILINX 公司Virtex-II系列FPGA XC2V3000,配置芯片采用XCF16P，RS-422通信接口 19采用 J14A-20ZKB 連接器。本實施方式所述的閃存存儲器13，采用三星公司NAND型閃存K9K8G08U0A，高速 SRAM緩存控制器14采用采用Cypress公司的CY7C1061AV33高速SRAM。高速串行器20和 高速解串器21采用美國國家半導體公司的Channel Link芯片DS90CR217和DS90CR218A。本實施方式所述的數據轉換控制器22采用XILINX公司SPARTAN3系列FPGA)(C3S400，配置芯片采用XCF02S。Cameralink接口控制器23采用DS90CI^87。數字采集卡 24采用Matrix公司的Helios eCL/XCL高速CameraLink數字采集卡。
本實施方式所述的外圍計算機PCI-X接口 25和外圍計算機內存沈采用 IBMSystem XiMOO 服務器，內存 32G，操作系統 Microsoft Windows Server 2003;圖像快視 系統采用Microsoft Visual C++6. 0開發的計算機應用程序。
權利要求
1.一種高分辨率寬覆蓋空間相機圖像模擬顯示裝置，該裝置包括USB接口(10)、USB 控制器(11)、閃存控制器(12)、閃存存儲器(13)、高速SRAM緩存控制器(14)、高速SRAM 緩存存儲陣列(15)、圖像數據融合模塊(16)、輔助數據緩存模塊(17)、RS-422通信控制器 (18)、RS-422通信接口(19)、高速串行器(20)、高速解串器(21)、數據轉換控制器(22)、 Camera Link接口控制器(23)、高速數字采集卡(M)、外圍計算機PCI-X接口(25)、外圍計 算機內存06)和圖像快視系統07)；其特征是所述USB接口(10)輸出端與USB控制器(11)輸入端連接，USB控制器(11) 的輸出端與閃存控制器(1 輸入端連接，在閃存控制器(1 的控制下將遙感圖像數據寫 入到閃存存儲器(1 中；所述RS-422通信接口(19)的輸出端與RS-422通信控制器(18) 的輸入端連接，在RS-422通信控制器(18)的控制下將輔助數據存儲至輔助數據緩存模塊 (17)，同時在閃存控制器(1 的控制下將圖像數據從閃存存儲器(1 中讀取數據到高速 SRAM緩存控制器(14)，并在高速SRAM緩存控制器(14)控制下將圖像數據緩存到高速SRAM 緩存存儲陣列(1 中；所述在高速SRAM緩存控制器(14)控制下將圖像數據從高速SRAM 緩存存儲陣列(15)中讀取到圖像數據融合模塊(16)，同時讀取輔助數據緩存模塊(17)中 的輔助數據，在圖像數據融合模塊(16)中完成圖像數據和輔助數據的融合，融合處理后的 圖像數據經高速串行器OO)轉化換為高速串行LVDS數據流，高速解串器接收高速 LVDS數據流，并將解串后的圖像數據寫入數據轉換控制器0 中，所述數據轉換控制器 (22)完成圖像數據格式轉換，經CameraLink接口控制器經圖像數據送入高速數字采 集卡04)進行圖像數據采集，然后采集到的圖像數據通過外圍計算機接口 PCI-X接口 05) 寫入外圍計算機內存(26)，圖像快視系統(XT)從外圍計算機內存06)中讀取圖像數據進 行圖像處理并顯示。
2.根據權利要求1所述的一種高分辨率寬覆蓋空間相機圖像模擬顯示裝置，其特征在 于，所述的Camera link接口控制器Q3)的型號為DS90CI^87。
3.根據權利要求1所述的一種高分辨率寬覆蓋空間相機圖像模擬顯示裝置，其特征在 于，所述的高速數字采集卡04)為Camera Link數字采集卡。
全文摘要
一種高分辨率寬覆蓋空間相機圖像模擬與顯示裝置，涉及航天光學遙感成像技術領域，它解決了現有高分辨率寬覆蓋空間相機圖像模擬顯示裝置存在圖像數據的重載功能差，圖像數據源的傳輸速率低的問題。該裝置通過USB接口下載圖像數據到閃存中進行非易失性存儲，現場可編程門陣列FPGA實現圖像數據高速緩存、實時處理與融合以及接口邏輯控制，數據經高速串行/解串后進行圖像數據采集、存儲與顯示。該裝置模擬輸出的圖像數據包含了衛星姿軌信息和相機成像參數，準確地模擬了空間相機在軌工作模式、工作流程以及輸出的圖像數據，為高分辨率寬覆蓋空間相機的研究提供了行之有效的測試手段。本發明廣泛應用于航天光學遙感成像技術領域。
文檔編號G01C25/00GK102116643SQ201010585830
公開日2011年7月6日 申請日期2010年12月14日 優先權日2010年12月14日
發明者張貴祥, 曲宏松, 鄭亮亮, 金光 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所