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一种户外环境下高分辨率图像一体化采集及无线传输系统

阅读：63发布：2021-05-12

专利汇可以提供一种户外环境下高分辨率图像一体化采集及无线传输系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种户外环境下高分辨率图像一体化采集及无线传输系统，包括在固定于箱体中的户外环境下应用的图像采集设备、无线网络、用于接收图像数据的监控计算机/终端；图像采集设备实时获取天文望远镜的图像信息、GPS 位置信息和时间信息存储在本地存储器中，在无线网络中充当服务器；监控计算机/终端通过无线网络与图像采集设备实现通信，以客户端形式访问图像采集设备，获取天文望远镜的图像信息、GPS位置信息和时间信息。本发明通过无线网络高分辨率图像信息，克服了风作用于线缆造成成像质量下降的问题，并通过机械上一体化设计减少了相机振动，满足了户外环境下防振图像数据传输的要求。，下面是一种户外环境下高分辨率图像一体化采集及无线传输系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种户外环境下高分辨率图像一体化采集及无线传输系统，其特征在于，包括在户外环境下应用的图像采集设备、无线网络、用于接收图像数据的监控计算机/终端；图像采集设备实时获取天文望远镜的图像信息、GPS位置信息和时间信息存储在本地存储器中，在无线网络中充当服务器；监控计算机/终端通过无线网络与图像采集设备实现通信，以客户端形式访问图像采集设备，获取天文望远镜的图像信息、GPS位置信息和时间信息；
所述图像采集设备包括固定于箱体中的天文望远镜光路接口、高分辨率工业相机、图像采集处理传输板、电池供电模块、无线模块、IEEE1394线缆以及电源线缆；
天文望远镜光路接口用于与天文望远镜的目镜相连并通过光学透镜组保证远距离大型目标能在高分辨率工业相机上清晰成像，高分辨率工业相机与图像采集处理传输板通过IEEE1394线缆通信连接，电池供电模块通过电源线缆与图像采集处理传输板连接，图像采集处理传输板与无线模块无线连接。
2.根据权利要求1所述户外环境下高分辨率图像一体化采集及无线传输系统，其特征在于，所述箱体的底部配置有配重块，使箱体的重心位于箱体底部。
3.根据权利要求1所述户外环境下高分辨率图像一体化采集及无线传输系统，其特征在于，所述无线模块为5G Wifi天线。
4.根据权利要求1所述户外环境下高分辨率图像一体化采集及无线传输系统，其特征在于，所述图像采集处理传输板包括IEEE1394图像采集卡，802.11ac无线网卡，嵌入式处理器，GPS定位模块，所述IEEE1394图像采集卡、802.11ac无线网卡以及GPS定位模块分别与嵌入式处理器连接。
5.根据权利要求4所述户外环境下高分辨率图像一体化采集及无线传输系统，其特征在于，所述IEEE1394图像采集卡、802.11ac无线网卡通过MiniPCIE总线与嵌入式处理器相连，MiniPCIE总线速率为2000Mbit/s，GPS定位模块通过RS232串口和嵌入式处理器通信。
6.根据权利要求4所述户外环境下高分辨率图像一体化采集及无线传输系统，其特征在于，所述嵌入式处理器330采用高性能4核64位ARMv8 SOC，在嵌入式处理器上运行Linux嵌入式操作系统。
7.根据权利要求4所述户外环境下高分辨率图像一体化采集及无线传输系统，其特征在于，所述IEEE 1394图像采集卡和高分辨率工业相机采用IEEE1394连接,所述高分辨率工业相机所采集图像分辨率不低于2040*2040 像素，速率可达15 帧/s。
8.根据权利要求1所述户外环境下高分辨率图像一体化采集及无线传输系统，其特征在于，所述无线网络采用符合802.11ac标准的5G Wifi网络，采用3*3MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)网络配置，传输层为TCP或UDP协议，速率可达3466.8Mbit/s，把高分辨率工业相机所采集的、原始未经压缩的、符合bmp图像格式要求的图像数据直接传输至监控计算机/终端。

说明书全文

一种户外环境下高分辨率图像一体化采集及无线传输系统

技术领域

[0001] 本发明涉及图像采集与无线传输技术领域，特别是涉及一种户外环境下高分辨率图像一体化采集及无线传输系统。

背景技术

[0002] 现有的户外环境下图像采集装置需用电缆进行供电，且图像信息也需要由数据传输线缆传输至计算机，风会作用于供电和数据传输线缆，造成相机抖动，进而影响成像质量。对于高分辨率图像采集而言，该情况更为严重。如在中远距离大场景表面测量中，需利用天文望远镜结合高分辨率工业相机对几十米到几百米远距离大型目标进行拍照，分辨率在100m检测距离要达到0.5mm，因为风作用造成的相机抖动会使分辨率无法达到上述要求。

发明内容

[0003] 本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种户外环境下高分辨率图像一体化采集及无线传输系统，把有线数据传输改为无线传输，并辅以机械结构上的一体化设计，减少振动对成像质量的不利影响，特别适用于户外环境下、中远距离大场景表面测量图像数据获取与无线传输。

[0004] 为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

[0005] 一种户外环境下高分辨率图像一体化采集及无线传输系统，包括：

[0006] 在户外环境下应用的图像采集设备、无线网络、用于接收图像数据的监控计算机/终端；图像采集设备实时获取天文望远镜的图像信息、GPS位置信息和时间信息存储在本地存储器中，在无线网络中充当服务器；监控计算机/终端通过无线网络与图像采集设备实现通信，以客户端形式访问图像采集设备，获取天文望远镜的图像信息、GPS位置信息和时间信息；

[0007] 所述图像采集设备包括固定于箱体中的天文望远镜光路接口、高分辨率工业相机、图像采集处理传输板、电池供电模块、无线模块、IEEE1394线缆以及电源线缆；

[0008] 天文望远镜光路接口用于与天文望远镜的目镜相连并通过光学透镜组保证远距离大型目标能在高分辨率工业相机上清晰成像，高分辨率工业相机与图像采集处理传输板通过IEEE1394线缆通信连接，电池供电模块通过电源线缆与图像采集处理传输板连接，图像采集处理传输板与无线模块无线连接。

[0009] 作为一个实施例，所述箱体的底部配置有配重块，使箱体的重心位于箱体底部。

[0010] 作为一个实施例，所述无线模块为5G Wifi天线。

[0011] 作为一个实施例，所述图像采集处理传输板包括IEEE1394图像采集卡，802.11ac无线网卡，嵌入式处理器，GPS定位模块，所述IEEE1394图像采集卡、802.11ac无线网卡以及GPS定位模块分别与嵌入式处理器连接。

[0012] 作为一个实施例，所述IEEE1394图像采集卡、802.11ac无线网卡通过Mini PCIE总线与嵌入式处理器相连，Mini PCIE总线速率为2000Mbit/s，GPS定位模块通过RS232串口和嵌入式处理器通信。

[0013] 作为一个实施例，所述嵌入式处理器330采用高性能4核64位ARMv8 SOC，在嵌入式处理器上运行Linux嵌入式操作系统。

[0014] 作为一个实施例，所述IEEE 1394图像采集卡和高分辨率工业相机采用IEEE1394连接,所述高分辨率工业相机所采集图像分辨率不低于2040*2040 像素，速率可达15 帧/s。

[0015] 作为一个实施例，所述无线网络采用符合802.11ac标准的5G Wifi网络，采用3*3MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)网络配置，传输层为TCP或UDP协议，速率可达
3466.8Mbit/s，把高分辨率工业相机所采集的、原始未经压缩的、符合bmp图像格式要求的图像数据直接传输至监控计算机/终端。

[0016] 本发明通过把有线数据传输改为无线传输，并辅以机械结构上的一体化设计，减少振动对成像质量的不利影响。附图说明

[0017] 图1为本发明的户外环境下高分辨率图像一体化采集及无线传输系统的原理结构图；

[0018] 图2为一种实施例下的图像采集设备的示意图；

[0019] 图3为一种实施例下的图像采集设备的图像采集处理传输板的示意图。

[0020] 图中：100-天文望远镜；110-图像采集设备；120-无线网络；130-监控计算机；140-监控终端；210-箱体；220-天文望远镜光路接口；230-高分辨率工业相机；240-IEEE1394线缆；250-图像采集处理传输板；260-电源线缆；270-电池供电模块；280-配重；290-5G Wifi天线；310-IEEE1394图像采集卡；320-802.11ac无线网卡；330-嵌入式处理器；340-GPS定位模块。

具体实施方式

[0021] 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0022] 如图1-3所示，本发明户外环境下高分辨率图像一体化采集及无线传输系统，包括户外环境下应用的图像采集设备110、无线网络120，以及用于接收图像数据的监控计算机130、监控终端140：所述图像采集设备实时获取天文望远镜100的图像信息、GPS位置信息和时间信息，存储在本地存储器中，在无线网络中充当服务器，所述监控计算机130/终端140通过无线网络120与图像采集设备110实现通信，以客户端形式访问图像采集设备，获取天文望远镜100的图像信息、GPS位置信息和时间信息。

[0023] 作为一个实施例，所述图像采集设备110将天文望远镜光路接口、高分辨率工业相机、图像采集板、图像数据处理板、无线数据传输板、电池供电模块各部分连接用供电和数据传输线缆都置于一个箱体中，可独立工作，对外不需要连接供电和数据传输线缆，户外环境中的风扰动对相机成像质量没有影响。

[0024] 进一步的，作为一个实施例，所述箱体按照一体化设计要求形成封闭环境，把天文望远镜光路接口、高分辨率工业相机、图像采集板、图像数据处理板、无线数据传输板、电池供电模块各部分连接用供电和数据传输线缆通过机械固定夹具固定在该封闭的箱体内，整个箱体重心位于箱体底部，减少户外环境中的风扰动引起的相机振动。

[0025] 进一步的，作为一个实施例，所述无线网卡采用5G Wifi无线传输方式，当然也可以采用其它无线网络实现连接，具体不限。

[0026] 具体的，作为一个具体的实施例，请参照图2，图像采集设备110包括箱体210，天文望远镜光路接口220，高分辨率工业相机230，IEEE1394线缆240，图像采集处理传输板250，电源线缆260，电池供电模块270，配重280，5G Wifi天线290。图像采集设备110采用一体化机械设计，将天文望远镜光路接口220，高分辨率工业相机230，IEEE1394线缆240，图像采集处理传输板250，电源线缆260，电池供电模块270等利用机械夹具固定在箱体210中，户外环境中的风扰动作用于箱体而不会单独作用于电源和IEEE1394线缆，所以不会出现相机抖动的情况。箱体中各个组件都配有减振垫，且在箱体底部配有配重280，整体重心位于箱体下部，进一步提高了抵抗风扰动的能力。天文望远镜光路接口220用于与天文望远镜的目镜相连并通过光学透镜组保证几十米到几百米远距离大型目标能在高分辨率工业相机230上清晰成像。

[0027] 作为一个实施例，所述的图像采集设备110外接3根5GWifi天线290，采用5G Wifi无线网络120通信。无线网络120采用符合802.11ac标准的5G Wifi网络，采用3*3MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)网络配置，传输层为TCP或UDP协议，速率可达3466.8Mbit/s，高于IEEE 1394的786.4Mbit/s的速率，可以把高分辨率工业相机所采集的、原始未经压缩的、符合bmp图像格式要求的图像数据直接通过无线网络传输至监控计算机
130/终端140。由于图像采集设备110和监控计算机130/终端140之间采用无线网路通信，所以户外环境下的风扰动不会对相机成像产生影响。

[0028] 参照图3，作为一个实施例，作为图像采集设备110的核心模块的图像采集处理传输板250包括IEEE1394图像采集卡310，802.11ac无线网卡320，嵌入式处理器330，GPS定位模块340，优选的采用嵌入式处理器和嵌入式操作系统。IEEE1394图像采集卡310、802.11ac无线网卡320通过Mini PCIE总线与嵌入式处理器330相连，Mini PCIE总线速率为2000Mbit/s，远高于相机IEEE1394速率，不会影响相机图像采集速度。嵌入式处理器330采用高性能4核64位ARMv8SOC，在嵌入式处理器上运行Linux嵌入式操作系统。GPS定位模块
340通过RS232串口和嵌入式处理器330通信。

[0029] 优选的，所述IEEE 1394图像采集卡和高分辨率工业相机采用IEEE1394连接。进一步的，作为一个实施例，所述高分辨率工业相机所采集图像分辨率不低于2040*2040像素，速率可达15帧/s，由于IEEE1394为国际标准协议，其它符合该标准的相机都可以使用。

[0030] 进一步的，作为一个实施例，所述电池供电模块包括锂电池、DC\DC模块、充电器。

[0031] 作为一个实施例，本发明实施例提供的一种户外环境下高分辨率图像一体化采集与无线传输系统，可以是包括多个监控计算机/终端：

[0032] 所述图像采集设备可以接受多个监控计算机/终端发送的图像数据传输请求，将图像数据通过5G Wifi无线传送给多个监控计算机/终端。所述监控计算机/终端接收图像数据，以及发起所述图像数据传输请求。

[0033] 图像采集设备110工作流程如下：设备启动后按照既定程序和参数自动运行，嵌入式处理器330通过IEEE 1394图像采集卡310获取高分辨率工业相机230的原始图像数据，将该原始数据转换为符合8bit灰度bmp格式的图像文件，通过读取嵌入式处理器330内置的RTC模块数据来获取时间戳，通过RS232串口读取GPS定位模块340数据得到经纬度等位置信息，将上述图像文件、时间戳和位置信息打包后存储在本地存储器中。另一方面，嵌入式处理330把802.11ac无线网卡320配置为AP(Access Point无线接入点)模式，并运行服务器程序，等待监控计算机130/终端140发出的数据请求信号，一旦接收到数据请求信号，嵌入式处理器330将把打完包的图像文件、时间戳和位置信息通过无线网络传输给监控计算机130/终端140，传输层协议可使用TCP或UDP协议。TCP是面向连接的协议，即在收发数据前，必须和对方建立可靠的连接，其可靠性高但传输效率低。UDP是一个非连接的协议，传输数据之前源端和终端不建立连接，其传输效率高但可靠性较差。嵌入式处理器330同时支持TCP和UDP协议，选择TCP或是UDP协议由监控计算机130/终端140决定。

[0034] 监控计算机130/终端140工作流程如下：监控计算机130/终端140把无线网卡配置成Managed mode(被管理模式)，然后设置传输层协议为TCP或UDP模式，之后通过无线网络向图像采集设备110发出数据请求信号，在收到图像采集设备110应答信号后开始接收数据，接收数据完毕后对数据进行拆包操作，从中提取出图像文件、时间戳和位置信息，最后对上述文件和信息进行后续处理。

[0035] 本发明提供的户外环境下高分辨率图像一体化采集及无线传输系统，通过无线网络高分辨率图像信息，克服了风作用于线缆造成成像质量下降的问题，并通过机械上的一体化设计减少了相机振动，从而满足了户外环境下防振图像数据传输的要求。

[0036] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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