图像控制装置、数字场景产生器及图像控制方法.pdf

本发明的技术方案提出一种用于数字场景产生器的图像控制装置和图像控制方法。本发明的图像控制装置包括主控模块，主控模块上设置有互相连接的开窗运算器和图像数据缓存器；用于连接数字场景产生计算机并接收图像数据的图像数据接收模块；用于连接数字场景产生计算机并将图像数据回采至数字场景产生计算机的图像数据采集模块；用于连接信息处理系统并输出图像数据的图像数据输出模块；所述图像数据接收模块、图像数据采集模块、图像数据输出模块与主控模块分别连接。本发明能够满足实验室对光电成像系统中的信息处理系统实时开窗功能进行测试的需求。

权利要求书1.  一种用于数字场景产生器的图像控制装置，其特征在于，包括主控模块，所述主控模块上设置有互相连接的开窗运算器和图像数据缓存器；包括用于连接数字场景产生计算机并接收图像数据的图像数据接收模块；用于连接数字场景产生计算机并将图像数据回采至数字场景产生计算机的图像数据采集模块；用于连接信息处理系统并输出图像数据的图像数据输出模块；所述图像数据接收模块、图像数据采集模块、图像数据输出模块与主控模块分别连接。2.  如权利要求1所述的用于数字场景产生器的图像控制装置，其特征在于，所述开窗运算器包括图像源切换器、数据流控制器、开窗运算器、逻辑控制器和通信模块，所述图像数据缓存器接收来自图像接收模块的图像数据，并发送至图像源切换器，图像源切换器发送图像数据至数据流控制器，数据流控制器发送图像数据至开窗运算器，所述开窗运算器通过逻辑控制器以及通信模块发送处理后的图像数据至图像接口模块。3.  如权利要求2所述的用数字场景产生器的图像控制装置，其特征在于，所述开窗运算器由FPGA现场可编程门阵列构成。4.  如权利要求2所述的用数字场景产生器的图像控制装置，其特征在于，所述图像数据缓存器为FIFO高速缓存。5.  如权利要求1所述的用于数字场景产生器的图像控制装置，其特征在于，所述图像数据接收模块包括第一USB控制器、第一数据流控制器、第一存储控制器、第一存储器，所述第一USB控制器数据流控制器用于接收来自数字场景产生计算机的图像数据并发送至第一数据流控制器，所述第一数据流控制器用于将图像数据发送至主控模块，所述第一存储控制器连接于所述第一数据流控制器与第一存储器之间。6.  如权利要求1所述的用于数字场景产生器的图像控制装置，其特征在于，所述图像数据采集模块包括第二USB控制器、第二数据流控制器、第二存储控制器、第二存储器，所述第二数据流控制器用于接收来自主控模块的图像数据并发送至第二USB控制器，所述第二数据流控制器用于将图像数据发送至数字场景产生器，所述第二存储控制器连接于所述第二数据流控制器与第二存储器之间。7.  如权利要求1所述的用于数字场景产生器的图像控制装置，其特征在于，所述图像数据输出模块包括通信控制器、图像时序控制器、收发器、存储控制器以及图像缓存器，所述通信控制器用于连接主控模块，图像时序控制器连接收发器和存储控制器，存储控制器连接图像缓存器，收发器连接图像时序控制器和输出数据至信息处理系统。8.  如权利要求6所述的用于数字场景产生器的图像控制装置，其特征在于，所述收发器为LVDS接口。9.  一种数字场景产生器，其特征在于，包括如权利要求1至8任意一项所述的数字场景产生器的图像控制装置，还包括一台数字场景产生计算机。10.  一种用于数字场景产生器的图像控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将由场景产生计算机生成的数字图像数据通过图像数据接收模块发送至主控模块的图像数据存储器；步骤2、向接收模块接收控制发出指令，设置图像控制缓存器，配置图像时序控制器；步骤3、由图像时序控制器产生输出图像所需的时序，包括行场总像素数、有效宽度、同步宽度、前间宽度等；步骤4、向开窗运算器发出开窗指令，将图像输出的起始位置改变至整个窗口部分大小的一个位置，然后对图像数据进行窗口位置大小调节、增益调节、积分时间调节、加噪处理后，在曝光同步信号控制下按时序将处理后的图像数据发送给图像数据输出模块；步骤5、由图像数据输出模块将图像数据转换为相应的电平输出到信息处理系统。

说明书图像控制装置、数字场景产生器及图像控制方法
技术领域
本发明涉及光电领域，尤其涉及一种用于光电成像系统模拟的数字场景产生器。
背景技术
数字场景产生器，由场景产生计算机和图像输出控制器组成。图像输出控制器是实现图像输出的核心部件，也是实现图像实时开窗的功能部件。图像输出控制器根据光电成像系统的数学模型，利用预先存储在计算机中的三维目标数据、背景数据以及指定的目标运动轨迹，由软件计算出红外图像序列，并经过硬件系统处理后产生输出信号，可用于光电成像系统的研制、定型、验收、生产、维护等各个阶段，提供与实际目标背景环境相同或相近的数据，为检验和评估光电成像系统中的信息处理系统和整个光电成像系统在实际背景环境中的工作效能提供一种有效的手段和设备。
如2005年《红外》六月刊，薛军等撰写的《高频帧数字场景产生器硬件系统的设计与实现》公开了一种数字场景产生器。类似的这种在光电成像系统中，大部分面积被背景占据，观察者感兴趣的目标往往只集中在小部分区域，因此可以理解为观察者需要看清楚的图像区域并不是整幅图像，只需要将目标的细节特性清晰显示，而对大面积背景图像的清晰度要求相对低得多。在这种情况下对整幅图像进行增强所有区域进行处理，将会造成处理时间的大大浪费。在硬件速度难以提高，软件算法不能再精简的情况下，需要节约处理时间，提高增强算法的实时性，减少不必要的计算资源的占用。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于数字场景产生器的图像控制装置，包括主控模块，所述主控模块上设置有互相连接的开窗运算器和图像数据缓存器；包括用于连接数字场景产生计算机并接收图像数据的图像数据接收模块；用于连接 数字场景产生计算机并将图像数据回采至数字场景产生计算机的图像数据采集模块；用于连接信息处理系统并输出图像数据的图像数据输出模块；所述图像数据接收模块、图像数据采集模块、图像数据输出模块与主控模块分别连接。
进一步的，所述开窗运算器包括图像源切换器、数据流控制器、开窗运算器、逻辑控制器和通信模块，所述图像数据缓存器接收来自图像接收模块的图像数据，并发送至图像源切换器，图像源切换器发送图像数据至数据流控制器，数据流控制器发送图像数据至开窗运算器，所述开窗运算器通过逻辑控制器以及通信模块发送处理后的图像数据至图像接口模块。
进一步的，所述开窗运算器由FPGA现场可编程门阵列构成。
进一步的，所述图像数据缓存器为FIFO高速缓存。
进一步的，所述图像数据接收模块包括第一USB控制器、第一数据流控制器、第一存储控制器、第一存储器，所述第一USB控制器数据流控制器用于接收来自数字场景产生计算机的图像数据并发送至第一数据流控制器，所述第一数据流控制器用于将图像数据发送至主控模块，所述第一存储控制器连接于所述第一数据流控制器与第一存储器之间。
进一步的，所述图像数据采集模块包括第二USB控制器、第二数据流控制器、第二存储控制器、第二存储器，所述第二数据流控制器用于接收来自主控模块的图像数据并发送至第二USB控制器，所述第二数据流控制器用于将图像数据发送至数字场景产生器，所述第二存储控制器连接于所述第二数据流控制器与第二存储器之间。
进一步的，所述图像数据输出模块包括通信控制器、图像时序控制器、收发器、存储控制器以及图像缓存器，所述通信控制器用于连接主控模块，图像时序控制器连接收发器和存储控制器，存储控制器连接图像缓存器，收发器连接图像时序控制器和输出数据至信息处理系统。
进一步的，所述收发器为LVDS接口。
本发明还提供了一种数字场景产生器，包括如上所述的数字场景产生器的图像控制装置，还包括一台数字场景产生计算机。
本发明还提供了一种用于数字场景产生器的图像控制方法，包括以下步骤：步骤1、将由场景产生计算机生成的数字图像数据通过图像数据接收模块 发送至主控模块的图像数据存储器；步骤2、向接收模块接收控制发出指令，设置图像控制缓存器，配置图像时序控制器；步骤3、由图像时序控制器产生输出图像所需的时序，包括行场总像素数、有效宽度、同步宽度、前间宽度等；步骤4、向开窗运算器发出开窗指令，将图像输出的起始位置改变至整个窗口部分大小的一个位置，然后对图像数据进行窗口位置大小调节、增益调节、积分时间调节、加噪处理后，在曝光同步信号控制下按时序将处理后的图像数据发送给图像数据输出模块；步骤5、由图像数据输出模块将图像数据转换为相应的电平输出到信息处理系统。
本发明实施例提供的图像控制装置、数字场景产生器及图像控制方法能够在信息处理系统提供的曝光同步信号控制下，按照约定时序、通信协议，将场景产生计算机生成的数字图像序列逐帧输出；能够接收信息处理系统提供的开窗位置、增益、积分时间等控制信息，实时改变数字图像输出模式，窗口大小、位置、帧频、时序实时可调，满足实验室对光电成像系统中的信息处理系统实时开窗功能进行测试的需求。
附图说明
图1为本发明提供的数字场景产生器示意图；
图2为本发明提供的数字场景产生器图像控制方法流程示意图。
[主要元件符号说明]
100：图像控制装置；
10：主控模块；
20：图像数据接收模块；
30：图像数据采集模块；
40：图像数据输出模块；
50：数字场景产生计算机；
60：信息处理系统。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1所示，本发明实施例提供了一种用于数字场景产生器的图像控制装置100，包括以下模块：
主控模块10，所述主控模块10上设置有互相连接的开窗运算器17和图像数据缓存器11；
图像数据接收模块20，用于连接数字场景产生计算机并接收图像数据；
图像数据采集模块30，用于连接数字场景产生计算机并将图像数据回采至数字场景产生计算机的；
图像数据输出模块40，用于连接信息处理系统并输出图像数据的；
所述图像数据接收模块20、图像数据采集模块30、图像数据输出模块40分别与主控模块10连接。
进一步的，所述主控模块10包括图像数据缓存器11、图像源切换器12、数据流控制器13、开窗运算器14、逻辑控制器15和通信模块16，所述图像数据缓存器11接收来自图像接收模块20的图像数据，并发送至图像源切换器12，图像源切换器12发送图像数据至数据流控制器13，数据流控制器13发送图像数据至开窗运算器17，所述开窗运算器17通过逻辑控制器15以及通信模块16发送处理后的图像数据至图像接口模块20。所述开窗运算器由FPGA现场可编程门阵列构成。所述图像数据缓存器为FIFO高速缓存。
进一步的，所述图像数据接收模块包括第一USB控制器21、第一数据流控制器22、第一存储控制器23、第一存储器24，所述第一USB控制器21用于接收来自数字场景产生计算机50的图像数据并发送至第一数据流控制器22，所述第一数据流控制器22用于将图像数据发送至主控模块10，所述第一存储控制器23连接于所述第一数据流控制器22与第一存储器24之间。具体的第一数据流控制器22用于将图像数据发送至主控模块10的图像数据缓存器11。
进一步的，所述图像数据采集模块包括第二USB控制器31、第二数据流控制器32、第二存储控制器33、第二存储器34，所述第二数据流控制器32用于接收来自主控模块10的图像数据并发送至第二USB控制器31，所述第二数据流控制器32用于将图像数据发送至数字场景产生器50，所述第二存储控制器33连接于所述第二数据流控制器32与第二存储器之间34。
进一步的，所述图像数据输出模块包括通信控制器41、图像时序控制器42、收发器44、存储控制器43以及图像缓存器45，所述通信控制器41用于连接主控模块10，图像时序控制器42连接收发器44和存储控制器43，存储控制器43连接图像缓存器45，收发器44连接图像时序控制器42和输出数据至信息处理系统60。
进一步的，所述收发器为LVDS接口模块。
本发明实施例还提供了一种数字场景产生器，包括以上所述的数字场景产生器的图像控制装置，还包括一台数字场景产生计算机50。
本发明实施例还提供了一种用于数字场景产生器的图像控制方法，包括以下步骤：
步骤1、将由场景产生计算机生成的数字图像数据通过图像数据接收模块发送至主控模块的图像数据存储器；
步骤2、向接收模块接收控制发出指令，设置图像控制缓存器，配置图像时序控制器；
步骤3、由图像时序控制器产生输出图像所需的时序，包括行场总像素数、有效宽度、同步宽度、前间宽度等；
步骤4、向开窗运算器发出开窗指令，将图像输出的起始位置改变至整个窗口部分大小的一个位置，然后对图像数据进行窗口位置大小调节、增益调节、积分时间调节、加噪处理后，在曝光同步信号控制下按时序将处理后的图像数据发送给图像数据输出模块；
步骤5、由图像数据输出模块将图像数据转换为相应的电平输出到信息处理系统。在实际光电成像系统应用中，开窗前后频率会发生改变。因此场景产生计算机还需要按照最高频率生成图像，全窗或开窗模式下，根据所需的时间间隔抽取图像输出，从而满足不同频率的需要。
本发明实施例提供的图像控制装置、数字场景产生器及图像控制方法能够在信息处理系统提供的曝光同步信号控制下，按照约定时序、通信协议，将场景产生计算机生成的数字图像序列逐帧输出；能够接收信息处理系统提供的开窗位置、增益、积分时间等控制信息，实时改变数字图像输出模式，窗口大小、位置、帧频、时序实时可调，满足实验室对光电成像系统中的信息处理系统实时开窗功能进行测试的需求。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，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。