一种基于嵌入式微处理器的实时图像处理卡的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种基于嵌入式微处理器的实时图像处理卡，包括电源单元1、核心控制器单元2、参数设置及人机交互单元3、网络通讯单元4和扩展单元5，3分别与2和1连接，4分别与2和1连接，5分别与2和1连接，2与1连接，1提供电压信号，2提取中心点坐标，3设置并保存参数信息，4输出中心点坐标值，5具电机控制扩展功能。本处理卡基于DSP嵌入式微处理器，具处理实时性强，成本低，尺寸小特点；以串口方式，建立人机交互，在调试模式下可观察一帧图像的采集及处理结果，方便客户修改参数及配置；具备串口，CAN总线，USB接口，方便用户使用及系统集成；具电机控制扩展功能；应用于智能机器人，智能交通，工业自动化系统。
【专利说明】—种基于嵌入式微处理器的实时图像处理卡
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及实时图像处理【技术领域】，尤其是一种基于嵌入式微处理器的实时图像处理卡。
【背景技术】
[0002]随着科技的进步，机器视觉系统在工业及日常生活中的应用越来越广泛，尤其体现在各种智能机器人，智能交通，工业自动化线等系统。目前，通常的机器视觉实时图像处理系统大多采用工控机基于windows或Linux操作系统，从技术层面实现了对图像信息的实时处理，但存在工控机成本高，体积大等缺点，不利于集成于各种小型化的智能系统中。
[0003]虽然目前也有部分图像处理设备，但存在人机交互不友好，各种参数设置不直观，通讯方式不兼容等缺点，因此一直以来也得不到广泛的应用。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种综合考虑人机交互，参数设置，通讯方式兼容性，设备尺寸及成本等多方面因素，并基于DSP嵌入式微处理器的实时图像处理卡，解决了现有基于嵌入式微处理器系统的图像处理设备存在人机交互不友好，各种参数设置不直观，通讯方式不兼容等问题。
[0005]为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0006]—种基于嵌入式微处理器的实时图像处理卡,包括:
[0007]电源单元，提供电压信号；
[0008]核心控制器单元，包括数据信号处理芯片(简写为DSP芯片)，分别与电源单元、参数设置及人机交互单元、网络通讯单元和扩展单元连接，用于从采集的图像信息中提取出目标物体的中心点坐标，并将该坐标值通过标准网络发送至用户控制器；
[0009]参数设置及人机交互单元，分别与核心控制器单元和电源单元连接，用于设置图像的特征信息，并调整参数信息至将目标点完整提取出来，并保存该参数信息保存；
[0010]网络通讯单元，分别与核心控制器单元和电源单元连接，用于接收目标物体的中心点坐标，并输出至具备通讯功能的用户控制器；以及
[0011]扩展单元，分别与核心控制器单元和电源单元连接，具有电机控制扩展功能。
[0012]进一步的技术方案是，所述电源单元包括24V电压输入接口、12V电压转换芯片、5V电压转换芯片和3.3V电压转换芯片，12V电压转换芯片、5V电压转换芯片和3.3V电压转换芯片顺次连接，24V电压输入接口与12V电压转换芯片连接，将输入电压转化为3.3V电压信号。
[0013]进一步的技术方案是，所述核心控制器单元由数据信号处理芯片(简写为DSP芯片)、晶振电路和复位电路组成，晶振电路和复位电路输出至数字/[目号处理芯片，晶振电路用于给复位电路数字信号处理芯片提供标准的时钟信号，复位电路用于给数字信号处理芯片输入复位指令。
[0014]具体地，所述DSP芯片可以采用TI公司的2000系列DSP芯片。
[0015]进一步的技术方案是，所述参数设置及人机交互单元主要由SCI通讯总线、存储芯片及IXD触摸屏组成，所述SCI通讯总线用于将IXD触摸屏与所述核心控制器单元连接，存储芯片用于存储参数信息并与所述核心控制器单元连接。
[0016]具体地，所述SCI通讯总线用于将IXD触摸屏与所述核心控制器单元中的数据信号处理芯片连接，存储芯片单独与所述核心控制器单元中的数据信号处理芯片连接。
[0017]具体地，所述存储芯片可以采用E2PR0M存储芯片。
[0018]进一步的技术方案是，所述网络通讯单元主要由CAN驱动芯片、以太网芯片和串口驱动芯片中的一种、两种或者三种，及光电隔离芯片组成，所述CAN驱动芯片的两端分别连接光电隔离芯片，所述以太网芯片的两端分别连接光电隔离芯片，所述串口驱动芯片的两端分别连接光电隔离芯片。
[0019]进一步的技术方案是，所述扩展单元主要由二路电机控制接口、多路DI及多路DO接口组成，所述二路电机控制接口、多路DI及DO接口独立地分别与核心控制器单元和电源单元连接。
[0020]本实用新型的有益效果在于:
[0021]1、本实用新型基于DSP嵌入式微处理器，图像处理卡具有处理实时性强，成本低，尺寸小等特点。
[0022]2、设计以串口的方式，建立人机交互，用户在调试模式下可观察一帧图像的采集及处理结果，方便客户修改参数及配置。
[0023]3、该卡具备串口，CAN总线，USB接口，方便用户使用及系统集成。
[0024]4、具有电机控制的扩展功能，可用于云台，机器人等设备的控制。
[0025]本实用新型的一种基于嵌入式微处理器的实时图像处理卡可广泛应用于各种智能机器人，智能交通，工业自动化系统中。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1是本实用新型的实时图像处理卡的结构框图；
[0028]图2是本实用新型的实时图像处理卡的电源单元的结构框图；
[0029]图3是本实用新型的实时图像处理卡的连接关系示意图；
[0030]图4是本实用新型的实时图像处理卡的参数设置及人机交互单元的结构及连接关系框图；
[0031]图5是本实用新型的实时图像处理卡的扩展单元的结构连接关系框图；
[0032]图6是本实用新型的实时图像处理卡的网络通讯单元的结构连接关系框图。
[0033]
【具体实施方式】
[0034]下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0035]根据图1至图6所示，说明本实用新型的一种基于嵌入式微处理器的实时图像处理卡，包括:电源单元、核心控制器单元、参数设置及人机交互单元、网络通讯单元和扩展单元，参数设置及人机交互单元分别与核心控制器单元和电源单元连接，网络通讯单元分别与核心控制器单元和电源单元连接，扩展单元分别与核心控制器单元和电源单元连接，且核心控制器单元还与电源单元连接；
[0036]电源单元，包括顺次连接的12V电压转换芯片、5V电压转换芯片和3.3V电压转换芯片，以及与12V电压转换芯片连接的24V电压输入接口，将输入电压转化为3.3V电压信号，为其他各单元提供3.3V电压信号；
[0037]核心控制器单元，由数据信号处理芯片(简写为DSP芯片，如采用TI公司的2000系列DSP芯片)、晶振电路和复位电路组成，晶振电路和复位电路输出至数字信号处理芯片，晶振电路用于给复位电路数字信号处理芯片提供标准的时钟信号，复位电路用于给数字信号处理芯片输入复位指令，主要用于从采集的图像信息中提取出目标物体的中心点坐标，并将该坐标值通过标准网络发送至用户控制器；该单元接收电源单元输出的3.3V电压信号；通过并行数据、地址总线接收一帧图像信息；通过E2PR0M存储芯片读取之前用户设置的目标点特征信息；通过参数设置的SCI通讯总线接收用户下发的目标点特征信息，并通过该总线将一帧图像上传至IXD触摸屏；通过网络通讯单元将目标点中心坐标发送至具备相应通讯功能的用户控制器；通过扩展单元的二路电机控制接口控制直流有刷电机及DO接口，同时采集多种DI信号；
[0038]参数设置及人机交互单元，主要由SCI通讯总线、存储芯片(如E2PR0M存储芯片)及LCD触摸屏组成，所述SCI通讯总线用于将LCD触摸屏与所述核心控制器单元连接，主要用于在调试/参数设置模式下，将采集的图像信息通过SCI总线发送至LCD触摸屏用户在该触摸屏上设置图像的特征信息，如YUV/HSI/RGB等参数信息，并通过LCD触摸屏显示提取目标点，调整参数信息，直至将目标点完整的提取出来，并将该参数信息保存至与核心控制器单元中的数据信号处理芯片连接的E2PR0M存储芯片中，以便下次开机后直接调取该参数值；以串口的方式，建立人机交互，用户在调试模式下可观察一帧图像的采集及处理结果，方便客户修改参数及配置；
[0039]网络通讯单元，主要由CAN驱动芯片、以太网芯片和串口驱动芯片，及光电隔离芯片组成，所述CAN驱动芯片的两端分别连接光电隔离芯片，所述以太网芯片的两端分别连接光电隔离芯片，所述串口驱动芯片的两端分别连接光电隔离芯片，CAN驱动芯片、以太网芯片和串口驱动芯片的一端的光电隔离芯片用于接收核心控制器单元输出的目标点中心坐标值，然后再经另一端的光电隔离芯片将该目标点中心坐标值输出至具备通讯功能的用户控制器，使得该实时图像处理卡具备串口总线，CAN总线，USB接口，方便用户使用及系统集成。当然该单元中的可以针对性地只设置串口、CAN总线和USB接口的一种或者两种。
[0040]扩展单元，主要由二路电机控制接口、多路DI及DO接口组成，所述二路电机控制接口、多路DI及多路DO接口独立地分别与核心控制器单元和电源单元连接，该单元主要用于控制两路直流有刷电机，多路DO接口及多路DI接口。用户将摄像头安装在二自由度云台上，进一步扩大摄像机的视觉范围及目标物体搜索能力。通过两路直流有刷电机控制接口(PWM，Dir，Enable)控制云台运动，通过DO接口控制制动器，通过采集DI限位信号，保证云台在预订的空间内转动，具有电机控制扩展功能，可用于云台，机器人等设备的控制。
[0041]以上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种基于嵌入式微处理器的实时图像处理卡，其特征在于:包括: 电源单元，提供电压信号； 核心控制器单元，包括数据信号处理芯片，分别与电源单元、参数设置及人机交互单元、网络通讯单元和扩展单元连接，用于从采集的图像信息中提取出目标物体的中心点坐标，并将该坐标值通过标准网络发送至用户控制器； 参数设置及人机交互单元，分别与核心控制器单元和电源单元连接，用于设置图像的特征信息，并调整参数信息至将目标点完整提取出来，并保存该参数信息保存； 网络通讯单元，分别与核心控制器单元和电源单元连接，用于接收目标点中心坐标值，并输出至具备通讯功能的用户控制器；以及 扩展单元，分别与核心控制器单元和电源单元连接，具有电机控制扩展功能。
2.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式微处理器的实时图像处理卡，其特征在于:所述核心控制器单元由数字信号处理芯片、晶振电路和复位电路组成，晶振电路和复位电路输出至数字信号处理芯片，晶振电路用于给复位电路数字信号处理芯片提供标准的时钟信号，复位电路用于给数字信号处理芯片输入复位指令。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于嵌入式微处理器的实时图像处理卡，其特征在于:所述参数设置及人机交互单元主要由SCI通讯总线、存储芯片及IXD触摸屏组成，所述SCI通讯总线用于将IXD触摸屏与所述核心控制器单元连接，存储芯片用于存储参数信息并与所述核心控制器单元连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于嵌入式微处理器的实时图像处理卡，其特征在于:所述SCI通讯总线用于将IXD触摸屏与所述核心控制器单元中的数据信号处理芯片连接，存储芯片单独与所述核心控制器单元中的数据信号处理芯片连接。
5.根据权利要求1、2或4所述的一种基于嵌入式微处理器的实时图像处理卡，其特征在于:所述网络通讯单元主要由CAN驱动芯片、以太网芯片和串口驱动芯片中的一种、两种或者三种，及光电隔离芯片组成，所述CAN驱动芯片的两端分别连接光电隔离芯片，所述以太网芯片的两端分别连接光电隔离芯片，所述串口驱动芯片的两端分别连接光电隔离芯片。
6.根据权利要求1、2或4所述的一种基于嵌入式微处理器的实时图像处理卡，其特征在于:所述扩展单元主要由二路电机控制接口、多路DI及多路DO接口组成，所述二路电机控制接口、多路DI及DO接口独立地分别与核心控制器单元和电源单元连接。
7.根据权利要求1、2或4所述的一种基于嵌入式微处理器的实时图像处理卡，其特征在于:所述电源单元包括24V电压输入接口、12V电压转换芯片、5V电压转换芯片和3.3V电压转换芯片，12V电压转换芯片、5V电压转换芯片和3.3V电压转换芯片顺次连接，24V电压输入接口与12V电压转换芯片连接。
【文档编号】H04N5/232GK203838503SQ201420073988
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年2月20日 优先权日:2014年2月20日
【发明者】王洪荣, 施成章, 余亚强, 赵伟 申请人:上海英集斯自动化技术有限公司