基于DVP接口的高效率摄像头图像截取模块、系统及装置

技术领域

本发明涉及嵌入式硬件系统的图像获取技术领域，尤其涉及一种基于DVP接口的高效率摄像头图像截取模块、系统及装置。

背景技术

随着现在机器视觉，机器人视觉等技术热度持续上升，DVP接口摄像头广泛运用于嵌入式行业中，尤其是逐渐出现的各类成本较低但能够进行一定程度的图像处理的单片机中。而在实际工程应用中，摄像头采集、图像处理等步骤均需要进行调试，而传统的调试方案往往是通过通讯的方式将处理器所获取到的图像发送到上位机端进行调试。这样则提高了对于所使用处理器的要求，既需要完成常规的处理，还需要将获取到的图像发送出来，这一方面增加了接口的数量，另一方面也导致了处理器成本的上升。

并且，如果需要对嵌入式系统进行程序调试，而采集的数据往往是实时采集，那么调试过程无法对数据进行准确有效处理，并且调试结果也不一定能直接满足要求，因此需要一种方案方便截取获取的图像信号，以便对原嵌入式系统进行调试参考，同时能够保证原嵌入式系统保持正常工作。

发明内容

针对上述技术中：在嵌入式系统中，不能直接引出数据同步进行调试处理的问题；本申请提供一种技术方案进行解决。

为实现上述目的，本发明提供一种基于DVP接口的高效率摄像头图像截取模块，用于图像处理系统，所述图像处理系统包括图像采集单元与嵌入式处理单元，所述图像采集单元用于采集图像信号，所述嵌入式处理单元用于处理所述图像信号；包括：

接口转接单元，包括有第一输入端、第一输出端和第二输出端；所述接口转接单元的第一输入端与所述图像采集单元连接，第一输出端与所述嵌入式处理单元连接，第二输出端用于与图像读取与处理单元连接，以提供所述图像采集单元所获取的图像信号；

所述图像读取与处理单元用于与所述嵌入式处理单元同步获取由所述图像采集单元获取的图像信号。

作为优选，所述接口转接单元的第一输入端、第一输出端和第二输出端采用DVP接口、USB接口、MIPI接口中的一种。

作为优选，当所述接口转接单元的第一输入端、第一输出端和第二输出端采用DVP接口时；第一输出端与嵌入式处理单元的输入针脚对应匹配，第一输入端与图像采集单元的输出端针脚排布对应匹配。

作为优选，还包括有上位机单元，所述上位机单元与所述图像读取与处理单元的输出端连接，且所述上位机单元用于所述图像信号的显示和记录。

作为优选，所述图像读取与处理单元与所述嵌入式处理单元为相同功能嵌入式平台。

作为优选，所述图像读取与处理单元与所述上位机单元无线通讯。

作为优选，所述图像读取与处理单元为具有DVP接口的单片机。

还公开一种基于DVP接口的高效率摄像头图像截取系统，包括上述的摄像头图像截取模块。

还公开一种基于DVP接口的高效率摄像头图像截取装置，运行有所述的系统。

本发明的有益效果是：本发明公开一种基于DVP接口的高效率摄像头图像截取模块，用于图像处理系统，图像处理系统包括图像采集单元与嵌入式处理单元，图像采集单元用于采集图像信号，嵌入式处理单元用于处理图像信号；包括接口转接单元，包括有第一输入端、第一输出端和第二输出端；接口转接单元的第一输入端与图像采集单元连接，第一输出端与嵌入式处理单元连接，第二输出端用于与图像读取与处理单元连接，以提供图像采集单元所获取的图像信号；图像读取与处理单元用于与嵌入式处理单元同步获取由图像采集单元获取的图像信号；通过利用接口转接单元将图像采集单元的信号另外引出，首先可以达到从第二输出端的图像数据和嵌入式处理单元所获取到的图像数据是完全同步的；进而能够同步利用第二输出端引出的图像信号向外部发送，并且进行处理和调试；能够显著减小了调试时嵌入式处理单元的工作压力，这一点在性能较低的单片机系统中的体现尤为显著；进一步的，可实现在原嵌入式系统保持正常工作的前提下进行调试，避免了因调试工作导致原系统需停止运行的情况；便捷性高，通用性强。

附图说明

图1为本现有技术中系统架构图；

图2为本发明的其中一种实施例系统架构图；

图3为本发明的另一种实施例系统架构图；

图4为本发明的接头转接单元结构示意图；

图5为本发明的接头转接单元电路图。

主要元件符号说明如下：

1、图像采集单元；

2、嵌入式处理单元；

3、接口转接单元；31、第一输入端；32、第一输出端；33、第二输出端；

4、图像读取与处理单元；

5、上位机单元；

6、电路板。

具体实施方式

为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。

在下文描述中，给出了普选实例细节以便提供对本发明更为深入的理解。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。应当理解所述具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、整体、步骤、操作、元件或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件或它们的组合。

本申请公开一种基于DVP接口的高效率摄像头图像截取模块，请参阅图2；用于图像处理系统，图像处理系统包括图像采集单元1与嵌入式处理单元2，图像采集单元用于采集图像信号，在实际应用过程中，图像采集单元通常为摄像头，其摄像头带有的连接线即为连接到嵌入式处理单元上的数据接口；嵌入式处理单元用于处理图像信号；图像截取模块包括：

接口转接单元3，包括有第一输入端31、第一输出端32和第二输出端33；接口转接单元的第一输入端31与图像采集单元1连接，第一输出端32与嵌入式处理单元2连接，第二输出端33用于与图像读取与处理单元4连接，以提供图像采集单元所获取的图像信号；相较于现有技术中，请参阅图1；通过连接线直连图像采集单元和嵌入式处理单元，本申请利用了接口转接单元，实现了对图像采集单元信号两端口同时输出的结构，能够将图像信号同步传输给嵌入式处理单元和图像读取与处理单元分别进行处理，嵌入式处理单元即执行既定写入程序对图像信号进行处理；

而图像读取与处理单元4用于与嵌入式处理单元同步获取由图像采集单元获取的图像信号，能够实现例如对图像信号的显示、保存和调试尝试等处理，均可实现对嵌入式处理单元功能的补充，并且不妨碍原有嵌入式处理单元的接口类型和调试工作，并且其接口可以适配不同的嵌入式处理单元，大大提升了便捷性和通用性。

在本实施例中，接口转接单元3的第一输入端31、第一输出端32和第二输出端33采用DVP接口、USB接口、MIPI接口中的一种。其根据接口协议类型的不同，改变其电路设计进行匹配，以防止对嵌入式处理单元信号获取过程造成影响，并且保证截取的图像信号为同步信号，避免延时问题出现。例如DVP接口，由于DVP接口摄像头的图像读取仅依赖于VSYNC帧同步信号、HSYNC行同步信号、PCLK像素时钟信号与8个或10个或更多的DATA像素数据。因此仅需在保证原系统摄像头正常工作的前提下，引出上述信号，以及参考的GND线，即可满足后续单元读取摄像头图像的需求。

在本实施例中，当接口转接单元3的第一输入端31、第一输出端32和第二输出端33采用DVP接口时；第一输出端与嵌入式处理单元的输入针脚对应匹配，第一输入端与图像采集单元的输出端针脚排布对应匹配。由于DVP接口的针脚排布也随着摄像头的设计而适应变化，因此需要将接线针脚进行适应性调整。

在本实施例中，还包括有上位机单元5，上位机单元5与图像读取与处理单元4的输出端连接，且上位机单元用于图像信号的显示和记录。图像读取与处理单元和上位机单元的连接可以以多种通讯方式进行，例如有线连接，或者是WIFI、以太网等通讯方式进行数据的发送；其功能拓展性和通讯便捷性大幅提升。通过上述方案，本发明方案实现了不需要对待调试设备的软硬件上进行任何修改，仅仅需要轻微地修改原有接线，即可实现待调试嵌入式系统处理器图像的完全同步获取，显著提高了调试的便捷性。同时由于不需要由待调试嵌入式系统处理器向调试设备发送图像数据，也降低了嵌入式系统设计时需要预留的算力上限，可以实现嵌入式系统成本的降低。

更为优选的，请参阅图3；图像读取与处理单元4与嵌入式处理单元为相同功能嵌入式平台。若图像读取与处理单元与嵌入式处理单元所执行的控制程序完全一致，则从图像读取与处理单元所得到的处理结构与嵌入式处理单元得到的进一步的处理结果应当完全一致，根据这一特性，结合从接口转接单元处截取的时间同步的图像信号特点，使得图像读取与处理单元的处理结果对嵌入式处理单元具有非常重大的参考价值；首先，假设嵌入式处理单元采用的是全新功能的控制程序，那么在没有实施本方案的前提下，则容易导致整个系统运行过程出现不可控的错误情况，而有了从接口转接单元实时截取的图像数据，配合图像读取与处理单元的测试程序，则能够有效的进行先期测试，具有很大的借鉴意义；其次，假设嵌入式处理单元执行成熟控制程序，但是针对不同的硬件环境和接口需要进行调试，甚至在功能改变的情况下也需要对参数进行调整，则图像读取与处理单元执行与嵌入式处理单元相同的程序，那么图像读取与处理单元就可以直接进行比对性的调整调试，可以在嵌入式处理单元不停机运行的情况下迅速得到有效地、优化地调试方式和调试参数。根据这一特性，可在此基础上对图像读取与处理单元的控制程序进行修改调试，直至获得比嵌入式处理单元处理效果更好的控制程序，或者直接运行修改过但未经测试的程序，检验其可行性。再以此为基础对嵌入式处理单元的程序进行调试，实现更加高效的调试。

在本实施例中，图像读取与处理单元为具有DVP接口的单片机。

还公开一种基于DVP接口的高效率摄像头图像截取系统，包括摄像头图像截取模块。

还公开一种基于DVP接口的高效率摄像头图像截取装置，运行有上述的系统。

实施例

请参阅图4；接口转接单元包括电路板6，在电路板的两端分别设置有第一输入端31和第二输出端33，在电路板的中部采用插针耦接，形成第一输出端32；其中第一输入端、第一输出端和第二输出端的电路如图5；更为具体的，在实现本申请的方案时，可以采用STM32H7系列单片机作为嵌入式处理单元，其选用的采集摄像头为OV5640型号，图像读取与处理单元则选用STM32F4系列单片机；再配合本申请的接口转接单元即可实现。

本发明的优势在于：

1. 显著减小了调试时目标嵌入式系统的工作压力，这一点在性能较低的单片机系统中的体现尤为显著；

2. 从接口转接单元获取的图像信号与待调试的嵌入式处理单元获取到的图像信号是完全同步的，避免了多次通讯导致的延时问题；

3. 本发明可实现在原嵌入式系统保持正常工作的前提下进行调试，避免了因调试工作导致原系统需停止运行的情况；还可较好地模拟出系统工作时会遇到的实际问题，提高了调试的效率；

4. 本发明使用便捷，通用性强，在对不同类型的系统进行调试时，仅需改变接线或接口转接单元的接口设计即可适应新的系统。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。