基于FPGA的面陣CCD彩色圖像高速采集系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、工業(yè)相機對于工業(yè)設計自動化、模式識別、人工智能、機器視覺系統(tǒng)等領域具有相當重要的研究意義，在選用工業(yè)相機的過程中不但要考慮檢測環(huán)境的具體要求和適用穩(wěn)定性，而且需要考慮其對具體應用場合整體系統(tǒng)成本的影響。在一些需要多個相機同時采集圖像的場合，利用傳統(tǒng)手段需要采用多個圖像采集卡以及多臺計算機，相機數(shù)量越多，傳輸部分所需成本也大大增多。針對以上問題，本課題以小型化和經(jīng)濟化為前提，研制了一臺基于FPGA(Field-Programmable G

2、ate Array，即現(xiàn)場可編程門陣列)的面陣CCD彩色圖像高速采集系統(tǒng)。
　　本文在介紹了國內外工業(yè)視頻圖像采集和機器視覺領域的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢的基礎上，研究了面陣CCD傳感器的工作原理，分析了彩色圖像恢復算法的原理及其在硬件上實現(xiàn)的方法，設計出了基于FPGA的面陣CCD圖像采集系統(tǒng)。
　　本課題研究的關鍵點在于：1.對于面陣CCD傳感器復雜驅動時序的研究，及其 FPGA實現(xiàn)方法；2.對前端數(shù)據(jù)的流水線緩存、傳輸和并行處理，

3、基于SOPC(System-on-a-Programmable-Chip，即可編程片上系統(tǒng))的USB2.0數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的開發(fā)及與上位機的通信；3.對于 AD芯片寄存器的配置及其對圖像質量的影響。
　　在設計過程中利用自頂向下的設計方法，對系統(tǒng)模塊進行合理劃分，對各個功能模塊劃分及各模塊間相互協(xié)同通信都進行了詳盡的設計，充分考慮到可編程邏輯器件并行的特點，注重了對代碼風格的要求，考慮了各平臺的可移植性，盡可能提高系統(tǒng)整體性能。

4、>　　本文首先完成了系統(tǒng)硬件平臺的設計，硬件平臺分為兩部分，一部分為 CCD圖像采集板，包括CCD芯片和CCD驅動電路；另一部分為FPGA核心板，包括FPGA芯片、A/D模數(shù)轉換芯片、SDRAM(同步動態(tài)隨機存儲器)存儲模塊和USB2.0接口及其外圍電路。在硬件平臺設計的基礎上完成了邏輯設計，通過Verilog硬件描述語言實現(xiàn)，按照系統(tǒng)功能劃分為CCD驅動模塊、A/D驅動模塊、SDRAM緩存模塊、USB傳輸模塊、圖像算法模塊等。