一种分布式多相机图像采集处理系统的制作方法

[0001]
本发明涉及图像处理系统技术领域，具体涉及一种分布式多相机图像采集处理系统。


背景技术：

[0002]
在计算机视觉测量领域，针对大尺度、高精度几何特征测量的应用场景，需要在多个位置使用多台高分辨率、高帧率相机采集图像进行计算。对于数米到数十米尺度的高精度快速空间测量，需要将相机拉开距离至十米左右的量级。现有的相机系统针对这种长距离的使用场景，通常提供千兆（1gbps）以太网接口作为相机与处理计算机之间的数据信道，此方案对于高像素（>500万像素）、高帧率（>50帧/秒）相机，带宽不足以满足数据传输带宽需求；也有提供万兆（10gbps）以太网接口的相机，可以提供长距离、高带宽的数据信道，但是在使用多个相机（>4个）的应用场景下，对网络交换机和处理计算机提出了相当高的性能要求，需要使用特殊的网络交换机和特殊的高性能计算机系统，以满足对超过40gbps带宽数据的实时处理。上述方案成本较高，且扩展性不佳。


技术实现要素：

[0003]
为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种分布式多相机图像采集处理系统，本发明网络交换机接收到前端计算单元发送的网络数据包后，根据解析出的网络数据包目的地址，向对应的地址转发；若对应的地址是后端计算单元，则数据包转发至后端计算单元进行进一步处理；若对应地址是网络附加存储器，则数据包转发至网络附加存储器，由网络附加存储器接收并保存，通过相机、前端计算单元、网络交换机、后端计算单元、网络附加存储器的设置，可以解决现有带宽不足以满足数据传输带宽需求，万兆（10gbps）以太网接口的相机方案成本较高，且扩展性不佳的技术问题。
[0004]
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种分布式多相机图像采集处理系统，包括相机、前端计算单元、网络交换机、后端计算单元、网络附加存储器和网络连接线缆，所述前端计算单元通过其内部的相机数据接口与其若干台相机电性连接，所述前端计算单元还与网络交换机电性连接，所述网络交换机与后端计算单元之间通过网络连接线缆连接，所述网络交换机还与网络附加存储器电性连接；所述前端计算单元用于控制相机进行图像拍摄，并采集图像数据，采集得到的图像数据由图像处理单元一进行处理；图像处理单元一对图像进行亮度、对比度修正，并计算图像中特定特征标志在图像坐标系中的坐标，修正后的图像和特征标志在图像坐标系中的坐标数据存放在前端计算单元内部的本地存储器一内，并将该计算结果组织成网络数据包，通过其内部的网络接口一按照ip网络协议向网络交换机发送；所述网络交换机接收到前端计算单元发送的网络数据包后，根据解析出的网络数据包目的地址，向对应的地址转发；若对应的地址是后端计算单元，则网络数据包转发至后端计
算单元进行进一步处理；若对应地址是网络附加存储器，则网络数据包转发至网络附加存储器，由网络附加存储器接收并保存；所述后端计算单元通过其内部的网络接口二接收由网络交换机转发的网络数据包，并根据网络数据包中的处理请求，按照给定的坐标变换公式，使用其内部的图像处理单元二进行计算处理，将所有前端计算单元得到的特征标志在各自图像坐标系中的坐标转换为真实世界坐标系中的坐标，这些坐标数据按照设定格式封装后存储在后端计算单元内部的本地存储器二。
[0005]
作为本发明进一步的方案：所述后端计算单元还通过其内部的网络接口二发送至网络交换机，由网络交换机转发至网络附加存储器，由网络附加存储器接收并保存。
[0006]
作为本发明进一步的方案：所述图像处理单元一和图像处理单元二使用通用处理器cpu作为主要计算部件。
[0007]
作为本发明进一步的方案：所述图像处理单元一和图像处理单元二使用现场可编程逻辑阵列fpga作为主要计算部件。
[0008]
作为本发明进一步的方案：所述相机数据接口使用usb通讯协议。
[0009]
作为本发明进一步的方案：所述相机数据接口使用camera link通讯协议。
[0010]
作为本发明进一步的方案：所述相机数据接口使用以太网通讯协议。
[0011]
作为本发明进一步的方案：所述网络连接线缆为双绞线或光纤。
[0012]
本发明的有益效果：本发明前端计算单元通过其内部的相机数据接口与其若干台相机连接，控制相机进行图像拍摄，并采集图像数据，采集得到的图像数据由图像处理单元一进行处理；图像处理单元一进行处理时产生的中间计算数据存放在前端计算单元内部的本地存储器一内，并将计算结果组织成网络数据包，通过其内部的网络接口一按照网络协议向网络交换机发送；网络交换机接收到前端计算单元发送的网络数据包后，根据解析出的网络数据包目的地址，向对应的地址转发；若对应的地址是后端计算单元，则数据包转发至后端计算单元进行进一步处理，若对应地址是网络附加存储器，则数据包转发至网络附加存储器，由网络附加存储器接收并保存；后端计算单元通过其内部的网络接口二接收由网络交换机转发的网络数据包，并根据数据包中的处理请求，按照对应的计算方法，使用其内部的图像处理单元二进行计算或处理，计算或处理的结果可以存储在后端计算单元内部的本地存储器二，也可以通过其内部的网络接口二发送至网络交换机，由网络交换机转发至网络附加存储器，由网络附加存储器接收并保存；该发明不需要使用特殊的网络交换机和特殊的高性能计算机系统，即可满足数据传输带宽需求，成本低，且扩展性佳。
附图说明
[0013]
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0014]
图1是本发明分布式多相机图像采集处理系统的系统框图；图中：1、相机；2、前端计算单元；3、相机数据接口；4、图像处理单元一；5、网络接口一；6、本地存储器一；7、网络交换机；8、后端计算单元；9、网络附加存储器；10、网络连接线缆；11、图像处理单元二；12、网络接口二；13、本地存储器二。
具体实施方式
[0015]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0016]
请参阅图1所示，一种分布式多相机图像采集处理系统，包括相机1、前端计算单元2、网络交换机7、后端计算单元8、网络附加存储器9和网络连接线缆10，所述前端计算单元2通过其内部的相机数据接口3与其若干台相机1电性连接，所述前端计算单元2还与网络交换机7电性连接，所述网络交换机7与后端计算单元8之间通过网络连接线缆10连接，所述网络交换机7还与网络附加存储器9电性连接；所述前端计算单元2用于控制相机1进行图像拍摄，并采集图像数据，采集得到的图像数据由图像处理单元一4进行处理；图像处理单元一4对图像进行亮度、对比度修正，并计算图像中特定特征标志在图像坐标系中的坐标，修正后的图像和特征标志在图像坐标系中的坐标数据存放在前端计算单元2内部的本地存储器一6内，并将该计算结果组织成网络数据包，通过其内部的网络接口一5按照ip网络协议向网络交换机7发送；所述网络交换机7接收到前端计算单元2发送的网络数据包后，根据解析出的网络数据包目的地址，向对应的地址转发；若对应的地址是后端计算单元8，则网络数据包转发至后端计算单元8进行进一步处理；若对应地址是网络附加存储器9，则网络数据包转发至网络附加存储器9，由网络附加存储器9接收并保存；所述后端计算单元8通过其内部的网络接口二12接收由网络交换机7转发的网络数据包，并根据网络数据包中的处理请求，按照给定的坐标变换公式，使用其内部的图像处理单元二11进行计算处理，将所有前端计算单元2得到的特征标志在各自图像坐标系中的坐标转换为真实世界坐标系中的坐标，这些坐标数据按照设定格式封装后存储在后端计算单元8内部的本地存储器二13。
[0017]
所述后端计算单元8还通过其内部的网络接口二12发送至网络交换机7，由网络交换机7转发至网络附加存储器9，由网络附加存储器9接收并保存。
[0018]
所述图像处理单元一4和图像处理单元二11使用通用处理器cpu作为主要计算部件。
[0019]
所述图像处理单元一4和图像处理单元二11使用现场可编程逻辑阵列fpga作为主要计算部件。
[0020]
所述相机数据接口3使用usb通讯协议。
[0021]
所述相机数据接口3使用camera link通讯协议。
[0022]
所述相机数据接口3使用以太网通讯协议。
[0023]
所述网络连接线缆10为双绞线或光纤。
[0024]
本发明的工作原理：前端计算单元2通过其内部的相机数据接口3与其若干台相机1连接，控制相机1进行图像拍摄，并采集图像数据，采集得到的图像数据由图像处理单元一4进行处理；图像处理单元一4进行处理时产生的中间计算数据存放在前端计算单元2内部的本地存储器一6内，并将计算结果组织成网络数据包，通过其内部的网络接口一5按照网络协议向网络交换机7发送；网络交换机7接收到前端计算单元2发送的网络数据包后，根据
解析出的网络数据包目的地址，向对应的地址转发；若对应的地址是后端计算单元8，则数据包转发至后端计算单元8进行进一步处理，若对应地址是网络附加存储器9，则数据包转发至网络附加存储器9，由网络附加存储器9接收并保存；后端计算单元8通过其内部的网络接口二12接收由网络交换机7转发的网络数据包，并根据数据包中的处理请求，按照对应的计算方法，使用其内部的图像处理单元二11进行计算或处理，计算或处理的结果可以存储在后端计算单元8内部的本地存储器二13，也可以通过其内部的网络接口二12发送至网络交换机7，由网络交换机7转发至网络附加存储器9，由网络附加存储器9接收并保存；该发明不需要使用特殊的网络交换机和特殊的高性能计算机系统，即可满足数据传输带宽需求，成本低，且扩展性佳。
[0025]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0026]
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。