基于FPGA的多传感器识别的红热像仪系统和方法

988 编辑：中冶有色技术网来源：上海热芯视觉科技有限公司

2024-04-01 15:39:43

权利要求书： 1.一种基于FPGA的多传感器识别的红热像仪系统，其特征在于，包括：第一FPGA、第二FPGA、MCU和多个采集组件；

所述多个采集组件分别输出对应的数字视频流和采集组件ID；

所述第一FPGA连接所述多个采集组件，根据接收到的所述数字视频流得到对应的原始数据；

所述MCU连接所述多个采集组件、所述第一FPGA和所述第二FPGA，接收所述采集组件ID并通过所述第二FPGA来识别所述采集组件ID，根据识别结果配置所述第一FPGA；

所述第二FPGA连接所述第一FPGA，对所述原始数据进行图像算法处理和输出；

所述多个采集组件的分辨率相同或不同。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA的多传感器识别的红热像仪系统，其特征在于，每个所述采集组件包括红外传感器和AD板，所述AD板连接在所述红外传感器的输出端，对所述红外传感器的输出进行模数转换。

3.根据权利要求1所述的基于FPGA的多传感器识别的红热像仪系统，其特征在于，所述MCU与第一外挂SPIFlash连接，所述第一外挂SPIFlash中存储有不同的配置文件，用于配置所述第一FPGA。

4.根据权利要求1所述的基于FPGA的多传感器识别的红热像仪系统，其特征在于，所述第二FPGA与第二外挂SPIFlash连接，所述第二外挂SPIFlash中存储有多种功能算法。

5.根据权利要求1所述的基于FPGA的多传感器识别的红热像仪系统，其特征在于，所述第一FPGA将不同分辨率的所述采集组件的数字视频流按照中心填补四周补零的方式统一处理为第一分辨率。

6.一种基于FPGA的多传感器识别的方法，其特征在于，包括采用权利要求1所述的基于FPGA的多传感器识别的红热像仪系统进行多传感器识别。

7.根据权利要求6所述的基于FPGA的多传感器识别的方法，其特征在于，所述方法包括上电多传感器识别方法和/或热插拨多传感器识别方法。

8.根据权利要求7所述的基于FPGA的多传感器识别的方法，其特征在于，所述上电多传感器识别方法包括：启动MCU、主动加载第二FPGA；

MCU获取采集组件ID，通过总线与第二FPGA通信，识别出对应的红外传感器；

MCU根据识别结果配置第一FPGA后启动第一FPGA；

MCU释放第一FPGA和第二FPGA算法部分的复位信号。

9.根据权利要求7所述的基于FPGA的多传感器识别的方法，其特征在于，所述热插拨多传感器识别方法包括：采集组件断开；

MCU产生第一FPGA和第二FPGA算法部分的复位信号，第一FPGA和第二FPGA进入复位状态；

采集组件介入；

MCU获取采集组件ID，通过总线与第二FPGA通信，识别出对应的红外传感器，判断是否发生变化；

若判断结果为发生变化，则MCU配置第一FPGA后启动第一FPGA，并广播识别结果，MCU释放第一FPGA和第二FPGA算法部分的复位信号，若判断结果为未发生变化，则MCU直接释放第一FPGA和第二FPGA算法部分的复位信号。

10.根据权利要求6所述的基于FPGA的多传感器识别的方法，其特征在于，所述第一FPGA将不同分辨率的所述采集组件的数字视频流按照中心填补四周补零的方式统一处理为第一分辨率。

说明书：基于FPGA的多传感器识别的红热像仪系统和方法技术领域[0001] 本发明涉及红外热像仪领域，具体地，涉及一种基于FPGA的多传感器识别的红热像仪系统和方法。背景技术[0002] 红外热像仪是一种利用红外热成像技术，通过对标的物的红外辐射探测，并加以信号处理、光电转换等手段，将标的物的温度分布的图像转换成可视图像的设备。[0003] 如图1和图2所示，红外热像仪机芯组件包括硬件设计和软件设计部分。[0004] 红外热像仪的硬件包括红外传感器板，AD板，FPGA图像处理板。工作原理是CCD红外传感器经过AD板输出数字视频流，然后进入FPGA图像处理板完成图像算法处理并进行后端显示。红外热像仪软件设计主要包括红外AD采样程序，红外FPGA图像处理算法移植。具体为FPGA逻辑代码+ARMlinux代码开发。针对不同的分辨率会设计不同硬件板卡和软件方案；例如640*512的分辨率，1280*1024分辨率。[0005] 这样的做法的结果是不同型号的红外热像仪都会有不用的硬件板块和软件方案，硬件成本高，软件开发及维护复杂。发明内容[0006] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于FPGA的多传感器识别的红热像仪系统和方法。[0007] 根据本发明提供的一种基于FPGA的多传感器识别的红热像仪系统，包括：第一FPGA、第二FPGA、MCU和多个采集组件；[0008] 所述多个采集组件分别输出对应的数字视频流和采集组件ID；[0009] 所述第一FPGA连接所述多个采集组件，根据接收到的所述数字视频流得到对应的原始数据；[0010] 所述MCU连接所述多个采集组件、所述第一FPGA和所述第二FPGA，接收所述采集组件ID并通过所述第二FPGA来识别所述采集组件ID，根据识别结果配置所述第一FPGA；[0011] 所述第二FPGA连接所述所述第一FPGA，对所述原始数据进行图像算法处理和输出；[0012] 所述多个采集组件的分辨率相同或不同。[0013] 优选地，每个所述采集组件包括红外传感器和AD板，所述AD板连接在所述红外传感器的输出端，对所述红外传感器的输出进行模数转换。[0014] 优选地，所述MCU与第一外挂SPIFlash连接，所述第一外挂SPIFlash中存储有不同的配置文件，用于配置所述第一FPGA。[0015] 优选地，所述第二FPGA与第二外挂SPIFlash连接，所述第二外挂SPIFlash中存储有多种功能算法。[0016] 优选地，所述第一FPGA将不同分辨率的所述采集组件的数字视频流按照中心填补四周补零的方式统一处理为第一分辨率。[0017] 根据本发明提供的一种基于FPGA的多传感器识别的方法，包括采用上述的基于FPGA的多传感器识别的红热像仪系统进行多传感器识别。[0018] 优选地，所述方法包括上电多传感器识别方法和/或热插拨多传感器识别方法。[0019] 优选地，所述上电多传感器识别方法包括：[0020] 启动MCU、主动加载第二FPGA；[0021] MCU获取采集组件ID，通过总线与第二FPGA通信，识别出对应的红外传感器；[0022] MCU根据识别结果配置第一FPGA后启动第一FPGA；[0023] MCU释放第一FPGA和第二FPGA算法部分的复位信号。[0024] 优选地，所述热插拨多传感器识别方法包括：[0025] 采集组件断开；[0026] MCU产生第一FPGA和第二FPGA算法部分的复位信号，第一FPGA和第二FPGA进入复位状态；[0027] 采集组件介入；[0028] MCU获取采集组件ID，通过总线与第二FPGA通信，识别出对应的红外传感器，判断是否发生变化；[0029] 若判断结果为发生变化，则MCU配置第一FPGA后启动第一FPGA，并广播识别结果，MCU释放第一FPGA和第二FPGA算法部分的复位信号，若判断结果为未发生变化，则MCU直接释放第一FPGA和第二FPGA算法部分的复位信号。[0030] 优选地，所述第一FPGA将不同分辨率的所述采集组件的数字视频流按照中心填补四周补零的方式统一处理为第一分辨率。[0031] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：[0032] 1、针对不用的分辨率的红外热像仪，提出了一种硬件架构，节省硬件成本以及研发成本；[0033] 2、软件上可以归一化，版本统一，减少软件开发成本；[0034] 3、支持多传感器识别。附图说明[0035] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：[0036] 图1为传统红外热像仪的硬件框图；[0037] 图2为传统红外热像仪的软件框图；[0038] 图3为本发明的硬件框图；[0039] 图4为上电多传感器识别流程图；[0040] 图5为热插拨多传感器识别流程图；[0041] 图6为本发明的软件原理图。具体实施方式[0042] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。[0043] 如图3所示，红外传感器经过AD板后将数字视频流输出至第一FPGA(例如采用低端FPGA芯片)。第一FPGA完成红外传感器的数字视频流接收，得到不同分辨率的原始数据。第二FPGA(例如采用中高端的FPGA芯片)主要实现算法功能以及图像显示功能。MCU完成第一FPGA的被动加载。[0044] 由于红外传感器类型不同，图像分辨率不同，需要重新加载第一FPGA的固件。第一FPGA板能实现多传感器识别功能，需针对不同的红外传感器，编译出多个固件版本；mcu主要用来完成对第一FPGA的被动加载，通过I2C识别不同的传感器，根据传感器类型sensor_id，从外挂SPIFlash中获取不同的配置文件，然后完成对第一FPGA的SlaveSelectMAP加载；第二FPGA完成图像算法处理以及视频接口输出功能；基于上述，本发明采用2片FPGA和一片MCU的硬件方案。[0045] 实现多传感器识别的工作，分为上电支持和热插拔识别两种情形。[0046] 如图4所示，上电多传感器识别方法包括：[0047] 启动MCU、主动加载第二FPGA。[0048] MCU获取采集组件ID，通过总线与第二FPGA通信，识别出对应的红外传感器。[0049] MCU根据识别结果配置第一FPGA后启动第一FPGA。[0050] MCU释放第一FPGA和第二FPGA算法部分的复位信号。[0051] 如图5所示，热插拨多传感器识别方法包括：[0052] 采集组件断开。[0053] MCU产生第一FPGA和第二FPGA算法部分的复位信号，第一FPGA和第二FPGA进入复位状态。[0054] 采集组件介入。[0055] MCU获取采集组件ID，通过总线与第二FPGA通信，识别出对应的红外传感器，判断是否发生变化。[0056] 若判断结果为发生变化，则MCU配置第一FPGA后启动第一FPGA，并广播识别结果，MCU释放第一FPGA和第二FPGA算法部分的复位信号，若判断结果为未发生变化，则MCU直接释放第一FPGA和第二FPGA算法部分的复位信号。[0057] 如图6所示，第一FPGA的逻辑设计完成各种类型的传感器配置，同时将不同分辨率的图像数据按照中心填充四周补零的方式统一处理成1024*1080的分辨率，这样做的好处，第二FPGA的软件代码统一化，不再需要支持各种分辨率。[0058] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。