Модуль обробки зображень, який включає в себе пквм

Реферат: Ця корисна модель має відношення до модулів, призначених для використання переважно в портативних тепловізійних камерах, які призначені для військових та мають живленням від батареї, і які здатні виконувати обробку зображень. Задача цієї корисної полягає в наданні модуля обробки зображень, який здатен реалізувати всі функціональні можливості, необхідні в пристрої формування зображень, і який має менші габарити та знижене енергоспоживання порівняно з відомими архітектурами. UA 105745 U (12) UA 105745 U UA 105745 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Галузь техніки Ця корисна модель має відношення до модулів, призначених для використання переважно в портативних тепловізійних камерах, які призначені для військових та мають живленням від батареї, і які здатні виконувати обробку зображень. Передумови створення винаходу Для реалізації функціоналу, необхідного в тепловізійних приладах для військових, з рівня техніки відоме застосування двох типів архітектури. Архітектура, відповідно до якої реалізація функціоналу покладена на різні модулі, плати та/або запам'ятовувальні пристрої, відома як "розподільна архітектура". Пристрої цього типу включають в себе різні підблоки, такі як модуль обробки зображень для опрацювання даних від датчика та формування теплового зображення, модуль символьної інформації, який накладає символьну інформацію/текст/меню на відеосигнал, що формується модулем обробки зображень, модуль процесора/керування, який забезпечує обмін даними між підблоками пристрою, та інтерфейсний модуль, який керує обміном даними із зовнішніми пристроями. У деяких випадках перевагу віддають "частково розподільній архітектурі", яка передбачає об'єднання модулів, які реалізують декілька різних функціоналів. При цьому, не зважаючи на об'єднання в одному модулі реалізації декількох функціоналів, для кожного функціоналу призначена окрема пам'ять. При цьому програмована користувачем вентильна матриця (ПКВМ, відома фахівцям як FPGA, "Field Programmable Gate Array") та зовнішня пам'ять кожного процесора відокремлені одна від іншої. Оскільки ПКВМ та процесор не можуть спільно використовувати простір пам'яті, результати обробки мають передаватись з ПКВМ у процесор та з процесора в ПКВМ. Сучасні тепловізійні пристрої для військових стають усе менш габаритними та все легшими. На тлі цих тенденцій актуальним є зниження енергоспоживання цих пристроїв. У пристроях з розподільною або частково розподільною архітектурою (які включають у себе множину модулів/плат/запам'ятовувальних пристроїв) це становить проблему, і в деяких випадках виявляється недосяжним. Відомо, що реалізація за допомогою окремого модуля/плати кожної функціональної можливості (розподільна архітектура), застосування окремої пам'яті для кожної функціональної можливості (частково розподільна архітектура) та застосування окремої пам'яті для процесора(ів) та для програмованої(-их) користувачем вентильної(-их) матриці(-иць) (розподільна архітектура та частково розподільна архітектура) призводить до збільшення розмірів і підвищення енергоспоживання пристрою/модуля/плати. При таких конструктивних реалізаціях використовують забагато модулів/плат/зовнішніх запам'ятовувальних пристроїв. З іншого боку, застосування меншої кількості модулів/плат/зовнішніх запам'ятовувальних пристроїв призводить або до неможливості реалізації відповідної функціональної можливості, або до зниження ефективності реалізації відповідної функціональної можливості. Внаслідок того, що матриці ПКВМ та процесори являють собою фізично відокремлені блоки, можливість обміну даними між ними забезпечують за допомогою складної схеми прокладки провідників на друкованій платі. Наслідками цього є довша тривалість процесу розробки системи та зниження продуктивності. Суть винаходу Мета цієї корисної моделі полягає в наданні модуля обробки зображень, який здатен реалізувати всі функціональні можливості, необхідні в пристрої формування зображень, і який має менші габарити та знижене енергоспоживання порівняно з відомими архітектурами. Детальний опис винаходу Модуль обробки зображень, запропонований для досягнення мети цієї корисної моделі, проілюстрований прикладеними фігурами, на яких: Фіг. 1 являє собою схематичне зображення модуля обробки зображень; Фіг. 2 являє собою схематичне зображення обміну даними в модулі обробки зображень. Показані на фігурах компоненти мають позиції, які позначають таке: 1 - модуль обробки зображень, 2 - інтегральна схема програмованої користувачем вентильної матриці (ПКВМ), 21 - інтерфейсний блок, 22 - блок обробки зображень, 23 - програмно реалізований процесор, 24 - блок символьної інформації, 25 - багатопортовий контролер запам'ятовувального пристрою, 3 - запам'ятовувальний пристрій, 31 - область пам'яті процесора, 1 UA 105745 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 32 - область пам'яті інтерфейсу, 33 - область пам'яті для обробки зображень, 34 - область пам'яті для символьної інформації, 4-LVDS-приймач (вхід для низьковольтного диференціального передавання сигналів, відомого фахівцям як "Low Voltage Differential Signaling", LVDS), 5 - декодер відеосигналу, 6 - інтерфейс перемикачів, 7 - вихід необробленого відеосигналу, 8 - кодер/мультиплексор відеосигналу, 9 - перетворювач відеосигналу, 10 - послідовні інтерфейси обміну даними, 11 - інтерфейс І2С, 12 - інтерфейс JTAG ("Joint Test Action Group"), 13-вихід RGB, A - вхід CVBS, В - вихід CVBS, С - дискретні сигнали. Модуль (1) обробки зображень за цим винаходом включає в себе головним чином: - щонайменше одну інтегральну схему програмованої користувачем вентильної матриці (ПКВМ) (2), яка має щонайменше один інтерфейсний блок (21), виконаний так, щоб забезпечувати обмін даними із зовнішніми пристроями, щонайменше один блок (22) обробки зображень, виконаний так, щоб обробляти дані, які являють собою зображення, і які поступають від датчика, щонайменше один програмно реалізований процесор (23), виконаний так, щоб керувати обміном даними між внутрішніми блоками, щонайменше один блок (24) символьної інформації, виконаний так, щоб накладати символьну інформацію/текст/меню тощо на зображення, яке формується блоком (22) обробки зображень, щонайменше один багатопортовий контролер (25) запам'ятовувального(-их) пристрою(-їв), - щонайменше один запам'ятовувальний пристрій (3), який має область (31) пам'яті процесора, призначену для програмно реалізованого процесора (23), область (32) пам'яті інтерфейсу, призначену для інтерфейсного блока (21), область (33) пам'яті для обробки зображень, призначену для блока (22) обробки зображень, і область (34) пам'яті для символьної інформації, призначену для блока (24) символьної інформації. У модулі (1) обробки зображень за цим винаходом переважно використовують одну інтегральну схему ПКВМ (2) та один фізичний запам'ятовувальний пристрій (3). Програмно реалізований процесор (23) реалізований у інтегральній схемі ПКВМ (2) у вигляді програмного ядра. Така конструкція здатна реалізувати всі функціональні можливості, забезпечувані відомими архітектурами. Завдяки багатопортовому контролеру (25) запам'ятовувального пристрою, передбаченому в інтегральній схемі ПКВМ (2), для одного фізичного запам'ятовувального пристрою (3) забезпечують множину високошвидкісних інтерфейсів читання/запису. Отже, кожна функціональна можливість (обробка зображень, накладення символьної інформації, керування, інтерфейс, процесор), яка вимагає пам'яті, має власну область (31), (32), (33), (34) пам'яті. Керування підблоками, зчитування перемикачів на пристрої, у якому використовують модуль (1), формування структури меню, накладення символьної інформації та подібні функціональні можливості реалізуються програмно реалізованим процесором (23). Програмно реалізований процесор (23) може використовувати призначену для нього область (31) пам'яті процесора за допомогою багатопортового контролера (25) запам'ятовувального пристрою. Модуль (1) обробки зображень за цим винаходом також включає в себе LVDS-приймач (вхід для низьковольтного диференціального передавання сигналів) (4), декодер (5) відеосигналу, який переважно має аналоговий(-ві) вхід(-оди) (A) CVBS, та інтерфейс (6) перемикачів, який приймає дискретні сигнали (С) від перемикачів і вимикача живлення на пристрої, у якому використовують цей модуль (1). LVDS-приймач (4), декодер (5) відеосигналу та інтерфейс (6) перемикачів передають одержувані ними дані в інтегральну схему ПКВМ (2). У модулі (1) обробки зображень за цим винаходом інтегральна схема ПКВМ (2) також має вихід (7) необробленого відеосигналу, кодер/мультиплексор (8) відеосигналу, який переважно має аналоговий(-ві) вихід(-оди) (В) CVBS, перетворювач (9) відеосигналу, який переважно має аналоговий(-ві) вихід(-оди) (13) RGB, послідовні інтерфейси (10) обміну даними (RS 232, RS 422 тощо), інтерфейс (11) І2С та інтерфейс (12) JTAG. У модулі (1) обробки зображень за цим винаходом реалізована архітектура, здатна забезпечити характеристики, необхідні, зокрема, у портативних тепловізійних камерах, які призначені для військових та мають живленням від батареї. При використанні такого модуля (1) 2 UA 105745 U 5 реалізація функціональних можливостей, які є бажаними для відповідного пристрою, забезпечується при менших габаритах та зниженому енергоспоживанні цього відповідного пристрою порівняно з відомими архітектурами. Унаслідок зменшення кількості плат й, відповідно, запам'ятовувальних пристроїв (3) знижується вартість й енергоспоживання пристроїв. Оскільки використовують меншу кількість плат і з'єднань, з'являється можливість зменшення габаритів і маси пристрою. У межах викладеної базової концепції можна передбачити різні варіанти виконання модуля (1) обробки зображень за цим винаходом. Цей винахід не може бути обмежений наведеними в цьому описі прикладами та визначається формулою винаходу. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 35 40 1. Модуль (1) обробки зображень, який в основному включає в себе: щонайменше одну інтегральну схему програмованої користувачем вентильної матриці (ПКВМ) (2), яка має щонайменше один інтерфейсний блок (21), виконаний так, щоб забезпечувати обмін даними із зовнішніми пристроями, щонайменше один блок (22) обробки зображень, виконаний так, щоб обробляти дані, які являють собою зображення, і які надходять від датчика, щонайменше один програмно реалізований процесор (23), виконаний так, щоб керувати обміном даними між внутрішніми блоками, щонайменше один блок (24) символьної інформації, виконаний так, щоб накладати символьну інформацію/текст/меню тощо на зображення, яке формується блоком (22) обробки зображень, щонайменше один багатопортовий контролер (25) запам'ятовувального(их) пристрою(їв), щонайменше один запам'ятовувальний пристрій (3), який має область (31) пам'яті процесора, призначену для програмно реалізованого процесора (23), область (32) пам'яті інтерфейсу, призначену для інтерфейсного блока (21), область (33) пам'яті для обробки зображень, призначену для блока (22) обробки зображень, і область (34) пам'яті для символьної інформації, призначену для блока (24) символьної інформації. 2. Модуль (1) обробки зображень за п. 1, який відрізняється тим, що він включає в себе також LVDS-приймач (вхід для низьковольтного диференціального передавання сигналів) (4), декодер (5) відеосигналу, який переважно має аналоговий(ві) вхід(оди) (А) CVBS, та інтерфейс (6) перемикачів, який приймає дискретні сигнали (С) від перемикачів і вимикача живлення на пристрої, у якому використовують цей модуль (1). 3. Модуль (1) обробки зображень за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що LVDS-приймач (4), декодер (5) відеосигналу та інтерфейс (6) перемикачів передають одержувані ними дані в інтегральну схему ПКВМ (2). 4. Модуль (1) обробки зображень за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що інтегральна схема ПКВМ (2) також має вихід (7) необробленого відеосигналу, кодер/мультиплексор (8) відеосигналу, який переважно має аналоговий(ві) вихід(оди) (В) CVBS, перетворювач (9) відеосигналу, який переважно має аналоговий(ві) вихід(оди) (13) RGB, послідовні інтерфейси (10) обміну даними (RS 232, RS 422 тощо), інтерфейс (11) І2С та інтерфейс (12) JTAG. 3 UA 105745 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4