图像生成装置论文和设计-臧春峰

全文摘要

本实用新型提供了一种图像生成装置，包括应用处理器接收用户输入的图像获取指令并接收FPGA逻辑控制电路发送的处理后的图像数据，输出处理后的图像数据；FPGA逻辑控制电路基于图像获取指令通过FPGA控制接口控制图像采集器采集图像数据，基于FPGA数据接口接收图像采集器输出的图像数据，对图像数据进行处理，图像采集器输入接口仅与FPGA控制接口相匹配，图像采集器输出接口仅与FPGA数据接口相匹配；图像采集器，响应FPGA逻辑控制电路通过FPGA控制接口发送的控制信号采集图像数据，将图像数据通过FPGA数据接口发送至FPGA逻辑控制电路；图像采集器为科学级图像采集器。本实用新型解决现有技术中应用处理器与特殊图像采集器无法通过图像采集器接口进行通信连接的问题。

设计方案

1.一种图像生成装置，其特征在于，包括：

应用处理器，用于接收用户输入的图像获取指令，以将所述图像获取指令发送至FPGA逻辑控制电路，并接收所述FPGA逻辑控制电路发送的处理后的图像数据，以输出处理后的图像数据，得到目标图像数据；

FPGA逻辑控制电路，用于基于所述图像获取指令，通过FPGA控制接口控制图像采集器采集图像数据，并基于FPGA数据接口接收所述图像采集器输出的图像数据，以对所述图像数据进行处理并将处理后的图像数据发送至所述应用处理器，所述图像采集器的输入接口仅与所述FPGA控制接口相匹配，所述图像采集器的输出接口仅与所述FPGA数据接口相匹配；

图像采集器，用于响应于所述FPGA逻辑控制电路通过所述FPGA控制接口发送的控制信号采集图像数据，并将所述图像数据通过所述FPGA数据接口发送至所述FPGA逻辑控制电路；

其中，所述图像采集器为科学级图像采集器。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述FPGA逻辑控制电路包括控制器和图像处理器，其中：

所述控制器基于所述图像获取指令，生成控制时序信号，并通过所述FPGA控制接口将所述控制时序信号发送至所述图像采集器，以使所述图像采集器基于所述控制时序信号采集图像数据；

所述图像处理器基于所述FPGA数据接口接收所述图像采集器发送的图像数据，并对所述图像数据进行图像处理，得到处理后的图像数据。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述应用处理器还用于：

对所述FPGA逻辑控制电路发送的处理后的图像数据进行二次图像处理，输出二次图像处理后的图像数据，以得到所述目标图像数据并向用户展示所述目标图像数据。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

用户端，用于将用户输入的图像获取指令发送至所述应用处理器，并接收所述应用处理器发送的所述目标图像数据。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

接口扩展端，用于将所述目标图像数据传送至目标端；

其中，所述接口端为USB接口、以太网接口、WIFI接口、GPS接口、3G模块接口中的至少一种。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述FPGA逻辑控制电路还包括标准图像接口，以通过所述标准图像接口与所述应用处理器通信连接。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

模数转换器，用于将所述图像采集器采集的模拟图像数据转换为数字图像数据。

8.如权利要求1-7任一项所述的装置，其特征在于：

所述FPGA逻辑控制电路还包括Flash缓存电路和\/或DDR存储器，用于存储图像采集器发送的图像数据。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及图像生成领域，尤其涉及一种图像生成装置。

背景技术

典型的图像采集设备，一般采用普通摄像装置对目标图像进行采集，而普通摄像装置会自带配套的图像传感器和图像处理单元，因此，普通摄像装置可以通过其标准图像接口与图像处理器进行对接，从而将其输出的图像通过标准图像接口发送给图像处理器，图像处理器在接收到普通摄像装置输出的图片后，可以运行其中的标准图像处理软件，对图片进行处理。

但是，由于图像处理器的接口有限，其只能与普通摄像装置的标准图像接口进行对接，因此，对于特殊的图像采集器，图像处理器无法直接与特殊的图像采集器进行通信连接。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种图像生成装置，以解决现有技术中应用处理器与特殊图像采集器无法通过图像采集器接口进行通信连接的问题。

为实现上述目的，本实用新型是这样实现的：

本实用新型提供一种图像生成装置，包括：

图像采集器，用于响应于所述FPGA逻辑控制电路通过所述FPGA控制接口发送的控制信号采集图像数据，并将所述图像数据通过所述FPGA数据接口发送至所述FPGA逻辑控制电路。

本实用新型实施例的图像生成装置在FPGA逻辑控制电路接收到图像获取指令后，通过仅与图像采集器的输入接口匹配的FPGA控制接口，控制图像采集器采集图像数据，然后通过仅与图像采集器的输出接口匹配的FPGA数据接口接收图像采集器输出的图像数据，以对图像数据进行处理，并将处理后的图像数据发送至应用处理器，使应用处理器输出处理后的图像数据得到目标图像数据。可见，本实用新型实施例的图像生成装置中对于图像采集器的通信接口不与应用处理器的通信接口匹配的情况，可通过FPGA逻辑控制电路中的通信接口对通信数据的格式进行转换，以使转换后的数据符合图像采集器的通信接口以及应用处理器的通信接口的要求，从而完成图像数据的处理过程。因此，可以解决现有技术中应用处理器与特殊图像采集器无法通过图像采集器接口进行通信连接的问题。

附图说明

图1为现有技术中的一种图像处理结构的示意性原理图；

图2为根据本实用新型一个实施例的图像生成装置的示意性结构框图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

以下结合附图，详细说明本实用新型各实施例提供的技术方案。

如图1所示，图像采集单元均是通过标准图像接口与ARM处理器相连，在此架构上，用户可以有效运行自行编写的软件程序。但是，一方面，一般ARM处理器只能提供标准的图像传感器接口，对于特殊的科学级图像采集场合，因为图像采集要求高，且不同规格的图像采集传感器需求不通，硬件控制时序、配套的图像处理算法均不同，因此，无法与现有的科学级图像传感器所配置的特殊接口连接，科学图像传感器也无法直接在现有的图像采集设备上运行；另一方面，现有的图像处理方法只能通过ARM处理器中标准的图像处理单元对图像进行处理，无法达到硬件图像处理算法可编程要求。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例还提供一种图像生成装置200，如图2所示，该装置可包括：应用处理器202，用于接收用户输入的图像处理指令，以将图像处理指令发送至FPGA逻辑控制电路204，并接收FPGA逻辑控制电路204发送的处理后得到的目标图像数据；FPGA逻辑控制电路204，用于基于图像处理指令，通过FPGA控制接口2044控制图像采集器206采集图像数据，并基于FPGA数据接口2042接收图像采集器输出的图像数据，以对图像数据进行处理并将处理后得到的目标图像数据发送至应用处理器，图像采集器206的输入接口2064仅与FPGA控制接口2044相匹配，图像采集器206的输出接口2062仅与FPGA数据接口2042相匹配；图像采集器206，用于响应于FPGA逻辑控制电路204通过FPGA控制接口2044发送的控制信号采集图像数据，并将图像数据通过FPGA数据接口2042发送至FPGA逻辑控制电路204。其中，图像采集器为科学级图像采集器。FPGA逻辑控制电路204包括标准图像接口2049，以通过标准图像接口2049与应用处理器202通信连接。

需要说明的是，图像采集器206的通信接口(包括输出接口2062和输入接口2064)与应用处理器202的第一通信接口2022不匹配，FPGA逻辑控制电路204的第二通信接口2049与应用处理器202的第一通信接口2022，以通过FPGA逻辑控制电路204中的第二通信接口2049对通信数据的格式进行转换，使转换后的数据符合图像采集器的通信接口以及应用处理器的通信接口的要求，从而完成图像数据的处理过程。其中，应用处理器202与FPGA逻辑控制电路204可通过双向并行控制通路进行数据通信，也可通过双向高速串行控制通路进行数据通信。

本实用新型实施例的图像生成装置在FPGA逻辑控制电路204接收到图像获取指令后，通过仅与图像采集器206的输入接口匹配的FPGA控制接口，控制图像采集器206采集图像数据，然后通过仅与图像采集器206的输出接口匹配的FPGA数据接口接收图像采集器输出的图像数据，以对图像数据进行处理，并将处理后的图像数据发送至应用处理器202，使应用处理器输出处理后的图像数据得到目标图像数据。可见，本实用新型实施例的图像生成装置中对于图像采集器206的通信接口不与应用处理器202的通信接口匹配的情况，可通过FPGA逻辑控制电路204中的通信接口对通信数据的格式进行转换，以使转换后的数据符合图像采集器的通信接口以及应用处理器的通信接口的要求，从而完成图像数据的处理过程。因此，可以解决现有技术中应用处理器与科学级图像采集器无法通过图像采集器接口进行通信连接的问题。

在上述实施例中，FPGA逻辑控制电路包括控制器2046和图像处理器2048，其中，控制器2046基于图像处理指令生成控制信号，并通过FPGA控制接口2044将控制信号发送至图像采集器206，以使图像采集器基于控制信号采集图像数据；图像处理器2048基于FPGA数据接口2042接收图像采集器发送的图像数据，并对图像数据进行处理，得到处理后的图像数据。其中，图像生成装置可包括模数转换器，用于将图像采集器采集的模拟图像数据转换为数字图像数据，当然，图像采集器中也可包括模数转换器，图像采集器采集模拟图像数据后，通过模数转换器转换为数字图像数据，从而将数字图像数据输出给FPGA逻辑控制电路。

应理解，FPGA逻辑控制电路204在接收到应用处理器202发出的图像获取指令后，通过控制器2046根据图像获取指令中的采集参数生成控制时序信号，通过特定的控制接口将控制时序信号通过控制通道发送给图像采集器，以使图像采集器基于持续的控制时序信号采集图像数据，并通过图像处理器2048以特定的数据接口通过数据通道接收图像数据，并对图像数据进行处理，得到处理后的图像数据，以将处理后的图像数据发送给应用处理器，从而解决现有技术中应用处理器与科学级图像采集器无法通过图像采集器接口进行通信连接的问题。

在上述进一步的实施例中，应用处理器202还用于：对FPGA逻辑控制电路发送的处理后的图像数据进行二次图像处理，输出二次图像处理后的图像数据，以得到目标图像数据并向用户展示目标图像数据。

应理解，FPGA逻辑控制电路对图像采集器输出的图像数据进行的图像处理，一般是针对伽马矫正、内插降噪和增益控制几个方面控制图像的质量。而应用处理器对FPGA逻辑控制电路输出的处理后的图像数据进行二次图像处理，一般是针对图像数据大小、图像的色调、图像的对比度等进行调节，比如，FPGA逻辑控制电路输出的图像数据太大，需要通过应用处理器对图像数据进行压缩或裁剪，以使得处理后的图像大小适应屏幕分辨率。通过调节对比度可以针对图像暗部或亮部区域增加局部对比度等等。应用处理器的作用可类似于美图秀秀等图片处理软件的作用。

FPGA逻辑控制电路204还包括Flash缓存电路2045和\/或DDR存储器2047，用于存储图像采集器发送的图像数据。其中，FPGA的编程也可以由应用处理器202完成。FPGA逻辑控制电路204接收应用处理器202通过SPI传来的控制指令，解析后生成不同模式下的Decoder和Timing信号，使得图像采集器206能正常工作。图像采集器206的数据接口为LVDS接口，FPGA逻辑控制电路204负责接收转换为应用处理器标准的CSI接口信号。从而解决现有技术中应用处理器与特殊图像采集器(如科学级图像采集器)无法通过图像采集器接口进行通信连接的问题。

本实用新型实施例的图像生成装置还包括用户端208，用于将用户输入的图像处理指令发送至应用处理器，并接收应用处理器发送的目标图像数据。其中，用户端可以为标准的高分辨率LCD显示屏，配套触摸屏功能，方便手持时控制显示。

本实用新型实施例的图像生成装置还包括接口扩展端210，用于将目标图像数据传送至目标端；其中，接口扩展端包括USB接口、以太网接口、WIFI接口、GPS接口、3G模块接口中的至少一种，如此，经过处理的图像数据可以通过有线、无线网络传输到电脑或者远程服务终端存储和处理，使用GPS模块，可以对拍摄的照片打上位置标记，便于分类。其中，目标端可以配置为虚拟机、应用程序、运行UI的计算机装置等。

在上述任一项实施例中，图像采集器206以背照式、科学级CMOS图像传感器为核心器件，配套电源电路、时钟电路。此类图像传感器一般要求电源精度很高，大多采用LDO电源，为了适应同一类型图像传感器在不同工作模式下，或者不同类型电源电压不同要求，电源上电顺序和电压均需要设计成可在线调整的。时钟电路包括单端和LVDS时钟。为了满足科学级图像采集设备在不同场合下的曝光要求，需要配置单独的照明电路，配套不同波段的光源。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

设计图

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