一体化智能相机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种图像采集设备，尤其是一种一体化智能相机，属于工业相机的技术领域。
【背景技术】
[0002]当今社会，随着经济及技术的飞速发展，世界进入了信息化时代，如何对信息进行读取和处理，是一个具有重要意义的问题。在此背景下，自动识别技术应运而生。自动识别技术(Automatic Identificat1n Technology)是对信息数据进行自动识读、自动输入到计算机的重要方法和手段，它是以计算机技术、光电技术和通信技术的发展为基础的综合性科学技术。自动识别技术近几十年在全球范围内得到了迅猛的发展，初步形成了一个包括图像识别、光学字符识别、射频识别、声音识别及视觉识别等集计算机、光、机电、通信技术为一体的高新技术学科。该技术为快速、自动、精准地采集和处理数据提供了有效的手段，极大地提高了生产效率。
[0003]近年来，自动化识别技术中的图像识别技术得到了快速的发展，并广泛应用于工业视觉领域。在工业视觉领域中的自动化识别系统，包含了图像采集、图像识别(处理)、数据传输三个重要部分，涉及的硬件基础主要有成像模块、现场可编程逻辑门阵列(即FPGA)、PC机(主要是上位机)、高速数字信号处理器(即DSP)等。
[0004]随着各学科的发展和进步，图像采集部件可以采集到清晰高质量的图像，图像识别算法日臻完善，PC也可以高速地处理数据。然而，在各个模块涉及的技术都相对完善的情况下，工业视觉领域中现有的自动化识别系统仍然存在着一个严重的结构问题:利用相机采集图像，并在上位机上进行图像的识别。一方面，图像在相机中采集，并通过网络传输等方式传输到计算机上。采集后的原始图像数据量往往较大，增加了传输的负荷，一种解决的方法是对图像进行压缩。然而图像压缩算法通常会造成图像失真，将影响后续的图像识别效果。另一方面，图像识别算法依赖于图像数据。在上位机上运行图像识别算法需要考虑数据的传输、数据的解析、数据的格式、图像识别算法与数据读取速度的匹配等问题，这些都使得图像识别算法受到很大的制约。总而言之，这种结构使得图像采集与识别过程脱离，识别系统结构复杂，系统的稳定性差，维护困难。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种一体化智能相机，其结构紧凑，能实现图像采集以及图像识别，提高图像处理的效率，适应范围广，安全可靠。
[0006]按照本发明提供的技术方案，所述一体化智能相机，包括相机壳体以及位于所述相机壳体内并用于采集图像的图像传感器，所述图像传感器与逻辑时序管理图像预处理模块连接，所述逻辑时序管理图像预处理模块与用于进行图像处理的高速图像处理模块连接，以能将预处理后的图像传输至高速图像处理模块内；逻辑时序管理图像预处理以及高速图像处理模块均位于相机壳体内。
[0007]所述相机壳体的前端设有镜头壳，在所述镜头壳内设有用于对图像采集补光的LED灯以及用于驱动所述LED灯的LED光源控制模块，所述LED光源控制模块采用PWM控制LED灯的工作状态。
[0008]所述图像传感器包括CXD成像模块以及与所述CXD成像模块)匹配的C/CS镜头，逻辑时序管理图像预处理模块采用FPGA芯片。
[0009]所述逻辑时序管理图像预处理模块还与数字输入输出接口连接，所述数字输入输出接口内包含两路数字输入接口以及两路数字输出接口。
[0010]所述高速图像处理模块包括DSP处理器，所述DSP处理器采用型号为TMS320DM6467的芯片，所述DSP处理器分别与RS485总线、UART接口以及RS232接口连接。
[0011]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
1、本发明摒弃传统的“相机-上位机”的结构，将图像识别算法运行在内置于相机的高速数字信号处理器(DSP )中，最大限度地提高系统的效率。
[0012]2、实现图像采集与图像识别结合的关键在于将图像识别算法从上位机移植到DSP处理器13内，通过FPGA芯片与DSP处理器13结合的图像采集与处理硬件系统结构，能实现图像的前端采集处理以及后端图像识别等过程。
[0013]3、DSP处理器13将识别的结果则通过网络传输向外发送，通过制定传输协议，任何能解析协议的机器都可以接收并处理识别结果。与传统的“相机-上位机”模式相比，本发明中的一体化智能相机不仅结构极大简化，且只需要修改算法即可让相机满足不同的识别任务，更重要的是降低了相机与通讯方的耦合度。通讯方可以是上位机，也可以是任何可以解析传输协议的机器；通讯方不必知道相机内部的识别细节，只需要阅读并理解相机传输来的数据，适应范围广，安全可靠。
【附图说明】
[0014]图1为本发明的结构框图。
[0015]附图标记说明相机壳体、2-镜头壳、3-LED光源控制模块、4-C/CS镜头、5-CCD成像模块、6-逻辑时序管路图像预处理模块、7-外接电源接口、8-数字输入输出接口、9-RS232接口、10-RS485总线、11-RJ45接口、12-高速图像处理模块、13-DSP处理器、14-PHY物理层、15- DDR2内存、16-RTC、17-EEPROM存储芯片以及18-FLASH存储器。
【具体实施方式】
[0016]下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0017]如图1所示:为了能实现图像采集以及图像识别，提高图像处理的效率，本发明包括相机壳体I以及位于所述相机壳体I内并用于采集图像的图像传感器，所述图像传感器与逻辑时序管理图像预处理模块6连接，所述逻辑时序管理图像预处理模块6与用于进行图像处理的高速图像处理模块12连接，以能将预处理后的图像传输至高速图像处理模块12内；逻辑时序管理图像预处理6以及高速图像处理模块12均位于相机壳体I内。
[0018]具体地，在相机壳体I内，通过图像传感器来采集所需的图像，通过逻辑时序管理图像预处理模块6能控制图像传感器进行图像采集的时序，并能对采集后的图像进行所需的预处理，逻辑时序管理图像预处理模块6将预处理后的图像传输至高速图像处理模块12，高速图像处理模块12能对接收的图像进行高速处理，高速图像处理模块12对图像进行具体的处理过程可以根据需要进行选择，具体如进行图像内容识别等，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。此外，在相机壳体I上还设有外接电源接口 7，通过外接电源接口 7能将外接电源的12V/8A转换为所需的+3.3V电压、+1.5V电压、+1.2V电压或+5V电压，以满足图像传感器、逻辑时序管理图像预处理模块6、高速图像处理模块12以及相机壳体I内其他用电器件所需的工作电压。
[0019]进一步地，所述相机壳体I的前端设有镜头壳2，在所述镜头壳2内设有用于对图像采集补光的LED灯以及用于驱动所述LED灯的LED光源控制模块3，所述LED光源控制模块3采用PWM控制LED灯的工作状态。
[0020]本发明实施例中，LED光源控制模块3负责LED灯的驱动，通过采用PWM控制达到图像曝光与光源同步。外部光源对于图像的采集十分重要，过高的光源将导致亮斑，而过低的光源使得图像暗淡，这都将导致图像结构的破坏。此外，由于环境光源(尤其是日照)随着时间的变化，将导致在不同的时刻图像的识别质量遭到影响。LED灯采用大功率宝蓝LED光源模块，提供了饱和的外部光源，消除环境光源的影响。LED灯位于镜头壳2内，镜头壳2位于相机壳体I的前端，且镜头壳2与相机壳体I同轴分布。
[0021]所述图像传感器包括CXD成像模块5以及与所述CXD成像模块5匹配的C/CS镜头4，逻辑时序管理图像预处理模块6采用FPGA芯片。
[0022]所述逻辑时序管理图像预处理模块6还与数字输入输出接口 8连接，所述数字输入输出接口 8内包含两路数字输入接口以及两路数字输出接口。
[0023]本发明实施例中，CXD成像模块5由CXD感光器件ICX274 (黑白)、电平转换芯片以及AD采样芯片构成。CCD成像模块5将直接影响图像的质量，而这对于图像的识别至关重要，在具体实施时，使用的是SONY公司的IC