CN202562852U

CN202562852U - 一种便携岩心图像采集装置

Info

Publication number: CN202562852U
Application number: CN2012202261055U
Authority: CN
Inventors: 张岩; 聂永丹; 胡庆; 李井辉; 赵建民
Original assignee: Northeast Petroleum University
Current assignee: Northeast Petroleum University
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2022-05-18

Abstract

一种便携岩心图像采集装置。主要解决现有的岩心扫描仪体积过大携带不方便以及图像压缩比小的问题。其特征在于：壳体内固定有岩心图像采集模块、存储模块、通信模块、DSP芯片和ARM微控制器；图像采集模块采用CCD镜头，输出端通过USB接口连接至DSP芯片的数据输入端；DSP芯片的图像信号输出端与ARM微控制器的待处理信号输入端相连接；ARM微控制器分别向存储模块和通信模块输出对应的控制信号并采用双向数据流连接，以实现通过ARM微控制器控制整个装置的存储与通信状态；ARM微控制器通过USB接口与存储模块相连接。本种装置具有体积小便携的优点，同时硬件允许采用小波变换图像压缩技术可实现较高的压缩效率。

Description

一种便携岩心图像采集装置

技术领域

本实用新型涉及一种应用于油田开发测试领域中的岩心图像采集装置。

背景技术

随着信息技术的发展，图像处理技术的改进与提高，数字化图像处理技术在工业的应用越来越广泛。目前的岩心扫描***主要是采用岩心扫描仪对岩心表面信息进行采集，形成岩心图像后保存在计算机中，图像文件一般以位图或者JPEG压缩格式保存，一般每幅岩心图像通常包含巨大的数据量。这种模式下，在以往由于油田规模有限，尚能够满足油田开发的需要，但是，随着油田开发规模的扩大、油田作业区域的分散，岩心数量与种类飞速增长，现有的岩心扫描***明显存在着设备体积大、不方便携带、岩心图像编码格式压缩比低以及图像文件占用存储空间过多的缺点，难以满足实际油田开发测试的需要。

发明内容

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本实用新型提供一种便携岩心图像采集装置，该种图像采集装置具有体积小便携的优点，同时由于硬件的构建允许采用小波变换图像压缩技术，因此可实现较高的压缩效率。

本实用新型的技术方案是：该种便携岩心图像采集装置，包括装置壳体，其特征在于：所述壳体内固定有岩心图像采集模块、存储模块、通信模块、DSP芯片和ARM微控制器；其中，岩心图像采集模块采用CCD镜头以实现将岩心实物采集成数字岩心图像，所述岩心图像采集模块的输出端通过USB接口连接至DSP芯片的数据输入端，以实现将图像信号转换成数字信号；所述DSP芯片的图像信号输出端与ARM微控制器的待处理信号输入端相连接；所述 ARM微控制器分别向存储模块和通信模块输出对应的控制信号并采用双向数据流连接，以实现通过ARM微控制器控制整个装置的存储与通信状态；所述ARM微控制器通过USB接口与存储模块相连接。

本实用新型具有如下有益效果：该种便携岩心图像采集装置具有体积小、功耗低、处理速度快以及易于集成的优点。同时，由于所构建的硬件结构允许采用小波变换图像压缩技术来取代以往的DCT变换压缩技术，因此，利用该装置可实现较高的压缩效率，非常有利于岩心图像资料的存储、分析与识别。

附图说明：

图1是本实用新型具体实施例的结构示意图。

图2是展示本实用新型具体实施例中AT91RM9200芯片和TMS320C6713芯片的关键管脚连接图。

图3是本实用新型的工作原理框图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

由图1所示，该种便携岩心图像采集装置，包括装置壳体，其特征在于：所述壳体内固定有岩心图像采集模块、存储模块、通信模块、DSP芯片和ARM微控制器；其中，岩心图像采集模块采用CCD镜头以实现将岩心实物采集成数字岩心图像，所述岩心图像采集模块的输出端通过USB接口连接至DSP芯片的数据输入端，以实现将图像信号转换成数字信号，DSP对传输来的数字信号先进行小波变换，再使用小波编码技术将岩心图像压缩后输出；所述DSP芯片的图像信号输出端与ARM微控制器的待处理信号输入端相连接；所述 ARM微控制器分别向存储模块和通信模块输出对应的控制信号并采用双向数据流连接，以实现通过ARM微控制器控制整个装置的存储与通信状态；所述ARM微控制器通过USB接口与存储模块相连接。ARM可以通过有线和无线两种网络接口与网络设备相连节进行数据传输。

如图1结合图2所示，概括的说，硬件逻辑结构包括岩心图像采集模块、岩心图像处理DSP芯片、ARM微控制器、岩心图像存储器以及通信模块。其中岩心图像采集模块包括CCD数字摄像头等，岩心图像处理DSP芯片采用的是TI公司的TMS320C6713数字信号处理器，在此平台上开发图像小波变换、小波编码压缩算法等图像处理程序，压缩处理后通过HPI口与主机ARM进行连接， ARM可通过USB接口把数据存储到USB存储设备上或通过网络接口将数据传输到远程计算机中。ARM微控制器是整个装置的主控制器，芯片采用ATMEL公司的ARM9微控制器AT91RM9200，AT91RM9200是一款基于ARM920T内核的高性价比、低功耗、体积小的32位ARM芯片，支持SDRAM、静态存储器、Burst Flash以及NAND Flash，还集成了USB控制器、以太网控制器、RTC、SPI等丰富的***设备。其中电源管理，SDRAM，FLAH以及AT91RM9200配合引导程序和嵌入式操作***组成一个最小的嵌入式计算机***。岩心图像存储器包括FLASH和SDRAM，通信模块包括计算机有线网络接口RJ45与无线网络接口。通过网络接口，该装置还可将压缩的码流通过ARM扩展的有线与无线两种方式把数据传输到PC终端或者手机终端，用户可以将传输过来的岩心图像数据进行解码浏览、分析、识别、存储。

本装置的具体工作过程如下：

在岩心图像采集、编码本装置工作时，输入模块将采集到的岩心图像转换成数字信号后传送给DSP处理，在DSP内将传输过来的数字信号进行小波变换后，采用小波编码进行压缩处理统，可以根据不同质量需要，支持无损与有损两种压缩方式。DSP通过HPI口与主机ARM进行连接。HPI（Host Port Interface主机接口）是TI公司为了满足DSP与其他微处理器接口通信而专门设计的16/32位宽度并行接口。主机处理器可以通过它直接访问DSP的整个内存空间。HPI接口就功能来分，可以分为数据接口和控制接口两大类。数据接口用于与外部主机交换数据，HD[15-0]为HPI数据接口；控制接口负责寄存器的设置和信号的控制，HPI接口向主机提供三个寄存器：地址寄存器（HPIA），控制寄存器（HPIC）和数据寄存器（HPID），通过HCNTL[1-0]可以选择相应的寄存器。HHWIL的功能是区分当前在HPI总线上的数据是前一个半字还是后一个半字。HR/W为HPI的读写控制信号，高电平时为读操作，低电平时为写操作。HDS1和HDS2为HPI数据有效信号。HCS为HPI接口的片选信号。HRDY为HPI的输出信号，低电平表示HPI准备就绪。HINT是一个输出信号，HPI可以通过该引脚中断主机。根据HPI接口原理，设计出AT91RM9200与TMS320C6713硬件连接方案如图2所示：将ARM的数据线D0：15与DSP的数据地址线HD0：15相连；用ARM的地址信号线A4、A3、A2和A1分别连接DSP的HR/W、HCNTL1、HCNTL0和HHWIL控制信号线；用ARM外部总线接口控制信号线NCS2、NWR0、NRD和NWAIT分别连接DSP的控制信号线HCS、HDS2、HDS1和HRDY，其中HRDY需取反后连接NWAIT；DSP的HINT信号线连接到ARM的中断脚IRQ0。DSP的HAS信号线在设计中直接用10k电阻上拉至高电平。每当DSP压缩好一帧图像后，将图像的NAL单位的包长地址存入HPID存储器，然后呼叫主机终端。主机接收到中断后使用联系地址访问方式读取HPID寄存器，直到读出相应长度的数据为止，至此便完成了一次传输，等待下一次主机中断。主机还可以实现有线与无线两种方式对编码后的数据进行传输，有线方式通过AT91RM9200内置的10/100Mbps以太网MAC，外加PHY等器件，通过RJ45接口实现网络连接；无线接入采用无线通信模块，GPRS或3G模块来实现网络的连接。无线通信模块通过支持硬件流控的UART接口与AT91RM9200之间进行通信，通过UART接受AT91RM9200的AT指令集启动无线通信与数据传输。

本发明具有体积小、功耗低、处理速度快、易于集成的优点；由于采用小波变换图像压缩技术取代以往的DCT变换压缩技术，该装置可实现有较高的压缩效率，经实验证明，该装置采用的图像小波压缩编码技术具有较高的压缩效率，在无损压缩的情况下可以达到1.5倍的压缩比，在有损压缩的情况，同一压缩比下可提高图像质量，有利于岩心图像资料的分析与识别。

Claims

1.一种便携岩心图像采集装置，包括装置壳体，其特征在于：所述壳体内固定有岩心图像采集模块、存储模块、通信模块、DSP芯片和ARM微控制器；其中，岩心图像采集模块采用CCD镜头以实现将岩心实物采集成数字岩心图像，所述岩心图像采集模块的输出端通过USB接口连接至DSP芯片的数据输入端，以实现将图像信号转换成数字信号；所述DSP芯片的图像信号输出端与ARM微控制器的待处理信号输入端相连接；所述 ARM微控制器分别向存储模块和通信模块输出对应的控制信号并采用双向数据流连接，以实现通过ARM微控制器控制整个装置的存储与通信状态；所述ARM微控制器通过USB接口与存储模块相连接。