一種多功能的高速相機信號轉換接收平臺的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高速相機的圖形和圖像采集傳輸處理領域，尤其涉及一種多功能的高速相機信號轉換接收平臺。
【背景技術】
[0002]隨著圖像傳感技術的不斷發展，工業和相機市場的也繁榮起來，高速相機市場也越來越成熟，所以高速圖像采集卡產品也日益豐富，市場上也逐漸形成了規范的相機接口標準。CameraLink是一種高速圖像數據傳輸協議，是由N1、攝像設備供應商以及一些圖像采集公司在本世紀初聯合提出的一種機器視覺應用的通訊接口技術標準。使用該協議可以簡化圖像采集接口，使得相機與數據采集卡之間的連接更加便捷。CameraLink標準接口因其具有模式靈活和高帶寬的特點得到了廣泛應用。但是CameraLink在傳輸距離上存在限制，而光纖傳輸又具有傳輸速度快，傳輸距離長的優點，所以使用過程中常將CameraLink轉換為光纖信號進行傳輸。
[0003]—般意義上的相機采集卡，相機信號轉接卡，功能單一，只具備圖像采集或者只具備信號轉換的功能。耗費空間資源和硬件資源，日常使用和攜帶過程中有諸多不便。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于解決上述提出的問題，本發明公開了一種多功能的高速相機信號轉換接收平臺。
[0005]本發明采用的技術方案為:一種多功能的高速相機信號轉換接收平臺，包含上位機軟件、CameraLink收發模塊、光纖收發模塊、網絡收發模塊、擴展接口、大容量DDR3存儲器、可編程邏輯陣列(FPGA)，通過以太網修改FPGA內設寄存器的值，可使該信號轉換平臺工作在信號轉換卡、模擬圖像發生器、網絡采集卡這三種模式，其中信號轉換卡和網絡采集卡這兩種模式可同時工作。
[0006]其中，結合軟件硬件實現，在同一硬件基礎上實現了 CameraLink、光纖、網絡接口的信號采集功能，實現了 CameraLink光纖信號的相互轉換功能，實現了相機信號的模擬、相機參數設置功能。
[0007]其中，硬件電路包含:硬件電路需具有CameraLink接口、光纖接口、千兆網接口、串口、大容量存儲器DDR3，所述接口和器件連接到FPGA，所述FPGA包括FPGA芯片和FPGA外圍電路。
[0008]其中，所述上位機軟件部分，其功能包括:(I)用于轉接卡工作模式切換，具體為相機信號模擬、圖像信號采集、CameraLink光纖信號轉換；(2)用于相機參數設置，具體為曝光時間、幀頻、靶面大小設置；(3)用于顯示采集圖像；(4)用于產生模擬相機圖像數據并發送。
[0009]其中，所述的信號采集功能，通過硬件描述語言VHDL/Verilog HDL使FPGA芯片通過CameraLink芯片接收相機信號，通過硬件描述語言VHDL/Verilog HDL使FPGA芯片通過光纖收發芯片采集相機信號。
[0010]其中，所述的信號轉換功能，通過硬件描述語言VHDL/Verilog HDL使FPGA芯片實現CameraLink與光纖信號的轉換。
[0011]其中，所述的相機模擬功能，從網絡或光纖接收模擬圖像，利用模擬時序發生器將接收到的圖像按照需模擬相機的時序和靶面大小，通過光纖發送動態模擬圖像，以供后續的信號處理系統或圖像采集系統調試，相機時序和靶面可通過網絡進行設置。
[0012]其中，所述的網絡采用UDP協議或者指令，通過硬件描述語言VHDL/Verilog HDL使用FPGA芯片完成協議頭的解析和關鍵字的匹配。
[0013]本發明的原理在于:
[0014]本發明包含上位機軟件和相機信號轉換接收模塊，將CameraLink和光纖接口的相互轉換功能，相機信號的模擬功能，CameraLink接口、網絡接口、光纖接口的相機信號采集功能，集成在同一平臺。該模塊主要包括CameraLink收發芯片、光纖收發芯片、千兆網收發芯片、DDR3存儲器，FPGA包括FPGA外圍電路。所述的多功能的高速相機信號轉換平臺主要通過以太網修改FPGA內設寄存器的值，可使該信號轉換平臺工作在信號轉換卡、模擬圖像發生器、網絡采集卡這三種模式，其中信號轉換卡和網絡采集卡這兩種模式可同時工作。
[0015]所述上位機軟件部分其主要功能包括:(I)轉接卡工作模式切換，如相機信號模擬、圖像信號采集、CameraLink光纖信號轉換。(2)相機參數設置，如曝光時間、幀頻、靶面大小設置。(3)顯示采集圖像。(4)產生模擬相機圖像數據并發送。所述的相機模擬功能主要從網絡或光纖接收模擬圖像，利用模擬時序發生器將接收到的圖像按照需模擬相機的時序和靶面大小，通過光纖發送動態模擬圖像，以供后續的信號處理系統或圖像采集系統調試。
[0016]本發明與現有技術相比的優點在于:
[0017](I)、本發明在不增加硬件成本的基礎上，將信號處理領域需要的多種功能集成在一塊處理平臺上，可以有效節省硬件資源和空間資源，增加器件的復用性。
[0018](2)、本發明結構緊湊，思路清晰，完成了信號接收、信號轉換、信號發送、信號模擬等功能，適用范圍廣。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明一種多功能的高速相機信號轉換接收平臺總體框圖示意圖；
[0020]圖2為本發明硬件部分及FPGA內部模塊示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本發明進一步說明。
[0022]圖1為本發明的總體框圖示意圖，如圖1所示，本發明主要通過網絡接口對多功能轉接卡進行功能選擇和功能切換，同樣的上位機軟件通過網絡接口接收信息，顯示圖像和該發明的工作狀態。上位機產生相機模擬數據，通過網絡或者光纖送給板卡以便后續的信號處理系統或圖像采集系統進行調試。CameraLink收發芯片和光纖收發芯片主要負責采集高速相機圖像數據或者將處理好的數據發送出去。而CameraLink信號和光纖信號的相互轉換是通過FPGA芯片完成的。
[0023]圖2為本發明硬件部分及FPGA內部模塊示意圖，如圖2所示，在FPGA內部CameraLink收發模塊。光纖收發模塊、網絡收發單元均與其對應的硬件接口相連。圖像時序轉換單元將CameraLink相機信號轉換后一方面送到網絡收發單元，通過千兆網與上位機其他處理平臺交互；另一方面也可以送到光纖模塊，通過光纖信號發給其他處理單元。可見我們可以根據不同的要求將CameraLink相機信號在轉換后通過不同的方式發送出去。而網絡收發單元接收到來自上位機的模擬時序后，送到DDR3單元，然后由光纖單元在叢中讀取所需ig息。
[0024]根據以上設計可以看出本發明綜合了傳統的高速相機信號采集卡，相機信號接收卡，高速相機控制軟件、相機時序模擬器等功能，并在此基礎上實現了功能間的相互交互，對于提高相機工作效率有很大幫助。
【主權項】
1.一種多功能的高速相機信號轉換接收平臺，包含上位機軟件、CameraLink收發模塊、光纖收發模塊、網絡收發模塊、擴展接口、大容量DDR3存儲器、可編程邏輯陣列(FPGA)，其特征在于:通過以太網修改FPGA內設寄存器的值，可使該信號轉換平臺工作在信號轉換卡、模擬圖像發生器、網絡采集卡這三種模式，其中信號轉換卡和網絡采集卡這兩種模式可同時工作。2.根據權利要求1所述的一種多功能的高速相機信號轉換接收平臺，其特征在于:結合軟件硬件實現，在同一硬件基礎上實現了 CameraLink、光纖、網絡接口的信號采集功能，實現了 CameraLink光纖信號的相互轉換功能，實現了相機信號的模擬、相機參數設置功會K。3.根據權利要求2所述的一種多功能的高速相機信號轉換接收平臺，其特征在于:硬件電路包含:硬件電路需具有CameraLink接口、光纖接口、千兆網接口、串口、大容量存儲器DDR3，所述接口和器件連接到FPGA，所述FPGA包括FPGA芯片和FPGA外圍電路。4.根據權利要求1所述的一種多功能的高速相機信號轉換接收平臺，其特征在于:所述上位機軟件部分，其功能包括:(I)用于轉接卡工作模式切換，具體為相機信號模擬、圖像信號采集、CameraLink光纖信號轉換；(2)用于相機參數設置，具體為曝光時間、幀頻、靶面大小設置；(3)用于顯示采集圖像；(4)用于產生模擬相機圖像數據并發送。5.根據權利要求2所述的一種多功能的高速相機信號轉換接收平臺，其特征在于:所述的信號采集功能，通過硬件描述語言VHDL/Verilog HDL使FPGA芯片通過CameraLink芯片接收相機信號，通過硬件描述語言VHDL/Verilog HDL使FPGA芯片通過光纖收發芯片采集相機信號。6.根據權利要求2所述的一種多功能的高速相機信號轉換接收平臺，其特征在于:所述的信號轉換功能，通過硬件描述語言VHDL/Verilog HDL使FPGA芯片實現CameraLink與光纖信號的轉換。7.根據權利要求2所述的一種多功能的高速相機信號轉換接收平臺，其特征在于:所述的相機模擬功能，從網絡或光纖接收模擬圖像，利用模擬時序發生器將接收到的圖像按照需模擬相機的時序和靶面大小，通過光纖發送動態模擬圖像，以供后續的信號處理系統或圖像采集系統調試，相機時序和靶面可通過網絡進行設置。8.根據權利要求2、3或6所述的一種多功能的高速相機信號轉換接收平臺，其特征在于:所述的網絡采用UDP協議或者指令，通過硬件描述語言VHDL/Verilog HDL使用FPGA芯片完成協議頭的解析和關鍵字的匹配。
【專利摘要】本發明公開了一種多功能的高速相機信號轉換接收平臺，包含上位機軟件、CameraLink收發模塊、光纖收發模塊、網絡收發模塊、擴展接口、大容量DDR3存儲器、可編程邏輯陣列(FPGA)，其特征在于：通過以太網修改FPGA內設寄存器的值，可使該信號轉換平臺工作在信號轉換卡、模擬圖像發生器、網絡采集卡這三種模式，其中信號轉換卡和網絡采集卡這兩種模式可同時工作。本發明在不增加硬件成本的基礎上，將信號處理領域需要的多種功能集成在一塊處理平臺上，可以有效節省硬件資源和空間資源，增加器件的復用性。
【IPC分類】H04N7/01, H04N5/765
【公開號】CN105208314
【申請號】CN201510686470
【發明人】周璐春, 高國慶, 李梅, 鄭文佳, 李文茹
【申請人】中國科學院光電技術研究所
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年10月21日