基于千兆网的双相机高速同步采集系统设计

摘要

随着相机的帧频速度、分辨率、动态范围和灵敏度的不断提高，运用动态视觉测量技术对快速运动目标进行跟踪、运动参数进行测量已成为一种普遍采用的技术。在动态视觉测量中，为了提高测量精度，通常采用高分辨率、高帧频的相机在多视点进行采集，这样就带来了图像数据传输的带宽高，图像数据存储容量大的问题，这对图像采集系统的硬件和软件结构设计，特别是在实时性传输和提高图像处理速度方面都提出了较高的要求。为了解决高速图像的实时采集、远距离传输等问题，我们自主设计并开发了基于千兆网的双相机高速同步采集系统。
　　由于千兆以太网具有传输带宽高、传输距离远和很高的性价比，因此采用千兆以太网作为连接服务器端和客户端系统的传输总线接口，与现有的高速图像采集硬件搭建了双相机高速图像实时采集系统的硬件平台。
　　为了使双相机能够对同一被测物体保持同步图像采集，我们设计开发了同步触发控制器。它能够在同一时刻输出多路触发信号对多台相机进行同步触发，确保了多相机采集的同步性。
　　在软件设计上，采用VC++6.0作为开发工具，对图像采集卡所提供的IFC类库进行了二次开发，设计了图像采集、传输、显示、存储等程序。利用基于客户端/服务端的分布式技术，建立网络化的图像采集系统结构，使各功能模块具有即插即用的特点。
　　该采集系统在CA-D6相机最大分辨率下图像采集速率高达150fps，并且能够实时显示、传输、处理，可以做到大范围多点配置，所采集的图像完全满足使用要求。另外还可应用于一些需要对大量图像数据进行实时采集、传输、控制或测量分析的图像监控、多媒体应用、运动分析等领域。

目录

基于千兆网的双相机高速同步采集系统设计

THE DESIGN OF THE DUAL-CAMERA HIGH-SPEED SYNCHRONOUS CAPTURING SYSTEM BASED ON GIGABIT ETHERNET

摘要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状及分析

1.2.1 CCD的发展现状及展望

1.2.2 图像采集卡的发展现状及展望

1.2.3 接口总线的发展

1.2.4 多相机采集系统的发展现状分析

1.3 课题的研究目的和意义

1.4 课题的来源及论文主要内容

第2章 双相机高速同步采集系统总体方案

2.1 系统总体方案

2.2 系统的主要硬件组成部分

2.2.1 DALSA CA-D6相机

2.2.2 图像采集卡

2.2.3 PC-DIG采集卡与CA-D6相机接口

2.2.4 LVDS 接口

2.2.5 千兆以太网

2.2.6 同步触发控制器

2.3 系统的软件组成部分

2.4 本章小结

第3章 同步触发控制器设计

3.1 同步触发控制器设计方案

3.2 PIC单片机特点

3.2.1 内部结构特点

3.3 键盘接口电路

3.4 液晶显示电路

3.4.1 FM240128A的结构性能特点

3.4.2 硬件接口电路

3.5 定时器设计模块

3.5.1 定时器/计数器TMR1的特点

3.5.2 相关重要寄存器

3.5.3 定时程序设计

3.6 串行通讯模块

3.6.1 串行通讯接口电路

3.6.2 串行通讯软件设计

3.7 时钟与复位电路设计

3.8 本章小结

第4章 系统软件设计

4.1 PC-DIG 采集卡类库IFC

4.2 服务端软件设计

4.2.1 初始化过程

4.2.2 相机选择模块设计

4.2.3 图像采集模式设置模块的设计

4.2.4 图像传输模块的设计

4.2.5 图像预处理模块设计

4.2.6 图像显示模块设计

4.2.7 图像存储模块设计

4.3 客户端软件设计

4.3.1 数据接收

4.3.2 图像显示和数据处理

4.4 本章小结

第5章 系统测试

5.1 测试系统组成

5.2 图像的采集测试

5.2.1 触发信号测试

5.2.2 服务端采集调试

5.2.3 系统联机测试

5.3 本章小结

结 论

参考文献

附录1 同步触发控制器实物图

附录2 相机数据接口连接管脚

附录3 相机电源和控制接口连接管脚

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致 谢