基于DSP的无人机图像采集系统及无人机的制作方法

本实用新型涉及图像采集领域，特别是涉及一种基于DSP的无人机图像采集系统及无人机。

背景技术：

随着科技的发展，无人机类飞行设备开始进入人们的视野，逐渐深入人们的生活。无人机飞行器的应用范围越来越广，例如，在航拍、灾害控制以及测量监控等领域都有着广泛应用。与此同时，对无人机的智能飞行拍摄功能也提出了更高的要求。

目前，现有的无人机图像采集系统的性能较低；例如，传统的无人机图像采集系统受限于存储介质、存储接口以及板卡面积，从而图像存储容量有限。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型解决的技术问题是提供一种基于DSP的无人机图像采集系统及无人机，用以提高无人机图像采集系统的性能。

为解决上述技术问题，本实用新型中的一种基于DSP的无人机图像采集系统，包括图像采集装置、DSP和存储装置；

所述图像采集装置采集的数字图像信号输入给所述DSP，所述DSP将所述数字图像信号压缩成标准格式数字图像数据，并将所述标准格式数字图像数据写入到所述存储装置中。

作为上述的无人机图像采集系统的改进，所述图像采集装置包括CCD图像采集单元和红外图像采集单元；

所述CCD图像采集单元的输出端口与所述DSP的第一视频端口连接；

所述红外图像采集单元的输出端口与所述DSP的第二视频端口连接。

作为上述的无人机图像采集系统的进一步改进，所述数字图像信号包括原始普通数字图像信号和原始红外数字图像信号；

所述CCD图像采集单元包括第一镜头、CCD传感器和第一模数转换芯片；所述第一镜头采集的光学信号经所述CCD传感器转换成电信号，所述第一模数转换芯片将该电信号进行模数转换后得到所述原始普通数字图像信号；

所述红外图像采集单元包括第二镜头、红外传感器和第二模数转换芯片；所述第二镜头采集的光学信号经所述红外传感器将转换成电信号，所述第二模数转换芯片将该电信号进行模数转换后得到所述原始红外数字图像信号。

作为上述的无人机图像采集系统的另一种改进，所述DSP包括变换单元和压缩单元；

所述变换单元接收所述图像采集装置输入的数字图像信号，将所述数字图像信号进行小波变换，并将小波变换后的数字图像信号输入给所述压缩单元，所述压缩单元将小波变换后的数字图像信号压缩成标准格式数字图像数据，并将所述标准格式数字图像数据输入到所述存储装置中存储。

作为上述的无人机图像采集系统的进一步改进，所述压缩单元采用并行方式将所述数字图像信号压缩成标准格式数字图像数据。

作为上述的无人机图像采集系统的又一种改进，所述系统还包括上位机；

所述DSP读取所述存储装置中的所述标准格式数字图像，并将读取的所述标准格式数字图像输入给上位机。

作为上述的无人机图像采集系统的进一步改进，，所述DSP和所述上位机通过网络接口电路连接；

其中，所述网络接口电路的一端与所述DSP的EMAC接口和MDIO接口连接；所述网络接口电路的另一端与所述上位机连接。

作为上述的无人机图像采集系统的再一种改进，所述存储装置为IDE接口的硬盘。

作为上述的无人机图像采集系统的进一步改进，所述DSP和所述硬盘通过IDE接口电路连接；所述IDE接口电路包括第一片选信号线、第二片选信号线和驱动电路；所述驱动电路包括第一双向收发器和第二双向收发器；

所述DSP通过所述第一片选信号线、所述第二片选信号线和所述第一双向收发器实现向所述硬盘寻址；

所述DSP和所述硬盘之间双向传输标准格式数字图像数据通过所述第二双向收发器实现。

为解决上述技术问题，本实用新型中的一种无人机，包括上述的基于DSP的无人机图像采集系统。

本实用新型有益效果如下：本实用新型的无人机图像采集系统及无人机有效提高现有无人机图像采集系统的性能。

附图说明

图1是本实用新型实施例中一种基于DSP的无人机图像采集系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中DM642与TVP5150的连接示意图；

图3是本实用新型实施例中DM642与BCM5221的连接示意图；

图4是本实用新型实施例中DM642与硬盘的连接示意图；

图5是本实用新型实施例中DM642的功能框图。

具体实施方式

为了提高无人机图像采集系统的性能，本实用新型提供了一种基于DSP的无人机图像采集系统及无人机，以下结合附图以及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于DSP的无人机图像采集系统，包括图像采集装置、DSP和存储装置；

所述图像采集装置采集的数字图像信号输入给所述DSP，所述DSP将所述数字图像信号压缩成标准格式数字图像数据，并将所述标准格式数字图像数据输入到所述存储装置中存储。

本实用新型的无人机图像采集系统有效提高现有无人机图像采集系统的性能。本实用新型的无人机图像采集系统综合运用接口技术、图像压缩技术以及存储技术，实现了无人机的图像采集功能。本实用新型的无人机图像采集功能完全符合无人机图像采集国际通用标准，系统先进，功能完善，可拓展性强，在包括海洋信息采集、军事侦察等各种无人机应用领域具有广泛的应用价值。

图1是本实用新型实施例中一种基于DSP的无人机图像采集系统的具体结构示意图。如图1所示，在本实施方式中，所述图像采集装置包括CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)图像采集单元和红外图像采集单元；DSP选择TMS320DM642(以下简称DM642)芯片。其中DM642包括Video Port0端口(第一视频端口)和Video Port2端口(第二视频端口)。

所述CCD图像采集单元的输出端口与所述DSP的第一视频端口连接，向DM642输出普通图像采集数据(即，原始普通数字图像信号)。

所述红外图像采集单元的输出端口与所述DSP的第二视频端口连接，向DM642输出红外图像采集数据(即，原始红外数字图像信号)。

其中，所述CCD图像采集单元包括工业镜头(第一镜头)、CCD传感器和A/D转换芯片TVP5150(第一模数转换芯片)；具体说，工业镜头和CCD传感器将光信号转换成电信号，格式为CVBS，是模拟信号。A/D转换芯片TVP5150将模拟信号转换为数字信号，接到DM642的Video Port0端口。

所述红外图像采集单元包括工业镜头(第二镜头)、红外传感器和A/D转换芯片TVP5150(第二模数转换芯片)；具体说，工业镜头和红外传感器将光信号转换成电信号，格式为CVBS，是模拟信号。A/D转换芯片TVP5150将模拟信号转换为数字信号，接到DM642的Video Port2端口。

其中，TVP5150与DM642的电气连接如图2所示。

在本实施方式中，系统中信号流向如下描述：

所述数字图像信号包括原始普通数字图像信号和原始红外数字图像信号；

所述第一镜头采集的光学信号经所述CCD传感器转换成电信号，所述第一模数转换芯片将该电信号进行模数转换后得到所述原始普通数字图像信号；

所述第二镜头采集的光学信号经所述红外传感器将转换成电信号，所述第二模数转换芯片将该电信号进行模数转换后得到所述原始红外数字图像信号。

作为本实用新型的一个改进，所述系统还可以包括上位机；

所述DSP读取所述存储装置中的所述标准格式数字图像，并将读取的所述标准格式数字图像输入给上位机回放。

进一步说，所述DSP和所述上位机通过网络接口电路连接；

其中，所述网络接口电路的一端与所述DSP的EMAC接口和MDIO接口连接；所述网络接口电路的另一端与所述上位机连接。

具体说，图3是本实用新型实施例中DM642与BCM5221的连接示意图。如图3所示，在本实施方式中，网络接口电路采用百兆网接口电路，百兆网接口电路包括PHY芯片BCM5221、变压器以及RJ45接口。BCM5221连接到DM642的MII接口。

DM642带有EMAC接口，支持传媒无关接口(MII)，支持同步10/100Mbit的数据操作和广播、多帧传输格式。DM642的网络接口由EMAC与MDIO两部分组成的，EMAC为网路的数据通路，MDIO为EMAC的状态及控制接口。以太网收发器采用博通公司的BCM5221芯片，其MII接口与DM642的EMAC接口连接。BCM5221的TD+、TD-、RD+和RD-管脚经变压器变换成TX+、TX-、RX+和RX-信号，接到RJ-45连接器上。在无人机回到地面上时，DM642读取存储在IDE硬盘上的图像信号，通过百兆网网络接口向上位机回放采集的图像数据。

作为本实用新型的又一个改进，所述存储装置为IDE接口的硬盘。

其中，所述DSP和所述硬盘通过IDE接口电路连接；所述IDE接口电路包括第一片选信号线、第二片选信号线和驱动电路；所述驱动电路包括第一双向收发器和第二双向收发器；

所述DSP通过所述第一片选信号线、所述第二片选信号线和所述第一双向收发器实现对所述硬盘寻址；

所述DSP和所述硬盘之间双向传输标准格式数字图像数据通过所述第二双向收发器实现。

具体说，图4是本实用新型实施例中DM642与硬盘的连接示意图。如图4所示，硬盘以IDE接口的形式通过芯片74LVTH245、74LVTH16245与DM642连接。DM642和IDE硬盘接口的数据传输方式是PIO模式4，最高传输速率为16.6MBPS。DM642通过片选信号CS1、CS0和地址线DA[2：0]实现寻址。数据通路使用74LVTH16245驱动后的D[15：0]实现。

作为本实用新型的另一个改进，所述DSP包括变换单元和压缩单元；

具体说，图5是本实用新型实施例中DM642的功能框图。如图5所示，所述变换单元(DWT变换模块)接收所述图像采集装置输入的数字图像信号(裸图像数据)，将所述数字图像信号进行小波变换，并将小波变换后的数字图像信号输入给所述压缩单元(EBCOT模块)，所述压缩单元将小波变换后的数字图像信号压缩成标准格式数字图像数据，并将所述标准格式数字图像数据输入到所述存储装置中存储。

其中，所述DSP采用并行方式将所述数字图像信号压缩成标准格式数字图像数据。

以标准格式数字图像数据为JPEG2000格式为例，描述所述DSP的实现原理：

DM642将采集的裸数据(包括来源CCD传感器的普通图像数据和来源红外传感器的红外图像数据)以JPEG2000算法进行压缩。DM642主要分为两个大的模块，分别是DWT变换模块以及EBCOT模块。前者将输入图像数据变换为小波系数，后者将量化后的的小波系数编码生成压缩码流。在DWT模块中，选择LeGall(5，3)整数滤波器完成JPEG2000中的小波变换。在EBCOT模块中，DM642采用并行性技术来优化代码，加快程序的执行速度。裸数据变换成JPEG2000格式的压缩数据后存储到IDE硬盘上。

简述本实用新型实施例的原理：

如图1所示，在本实施方式，硬件主要由DM642芯片、两个工业镜头、一片CCD传感器、一片红外传感器、一个IDE接口的硬盘以及一个百兆网接口组成。其中，镜头主要完成光学图像的成像功能；CCD传感器：主要完成普通光学信号到模拟电信号的转换；红外传感器：主要完成红外光学信号到模拟电信号的转换；TVP5150：主要完成模拟信号到数字信号的转换；TMS320DM642：主要完成图像数据的采集、存储控制、回放等功能；驱动电路：主要提高DM642驱动信号的抗干扰能力和驱动能力；硬盘：主要完成数据的存储功能；BCM5221：百兆网的PHY模块，主要完成百兆网的链路层协议；变压器：完成百兆网传输信号的电平转换；百兆网物理接口。

具体说，一个工业镜头和一片CCD传感器连接，向DM642输出普通图像采集数据。另一个工业镜头和一片红外传感器连接，向DM642输出红外图像采集数据。采集到的图像数据在DM642内部以JPEG2000算法进行压缩，成为标准的JPEG2000类型数据。DM642与硬盘之间通过IDE接口连接。DM642压缩后的JPEG2000图像数据通过IDE接口写入硬盘，在硬盘上存储。DM642上还实现了一个百兆网接口，在无人机回到地面时，DM642通过百兆网接口向上位机输出存储在硬盘的图像数据，最终实现图像采集功能。

为解决上述技术问题，本实用新型还提供一种无人机，所述无人机包括如上所述的基于DSP的无人机图像采集系统。

尽管为示例目的，以上已经公开了本实用新型的优选实施例，但本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本实用新型的范围应当不限于上述实施例。