遥感相机快视高速可靠传输系统的设计与实现

针对遥感相机数据输出速率较高、快视系统传输带宽不足的问题,提出了一种基于万兆网的高速可靠传输系统并加以实现。传输系统前端采用FPGA作为主控制器,在其内部构建可靠传输协议栈,通过确认重传算法实现高速数据的UDP可靠传输,并通过流量控制机制提高传输效率。由于重传算法需消耗较多缓存资源,采用DDR3多端口控制器对传输协议栈中已发送但未被确认的数据帧进行缓存,同时对前端高速数据流进行速率平滑,减少FPGA片上RAM资源使用率。实验结果表明:当上位机CPU负载较小时,传输系统可可靠传输高达1 000 MB/s的连续数据流;当CPU负载较大时,传输速率亦在600MB/s以上。系统传输速率高,工作稳定,扩展性强,已成功应用于遥感相机快视系统中,为超高速遥感相机的研制测试提供了保障。     

星上多通道遥感图像的实时合成压缩

针对星上图像整合电路工作频率过高而造成的成像系统工作不稳定的问题,讨论了相机结构的改进,提出了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）平台实现星上时间延迟积分CCD（TDICCD）遥感图像实时合成压缩的方法。介绍了星上多通道遥感图像实时合成压缩的原理。针对TDICCD线阵推扫成像模式的特点,使用改进的JPEG-LS压缩算法;通过自适应量化动态地控制码率,在FPGA硬件平台上实现了图像数据的实时合成压缩。试验验证结果表明,在无损压缩和2倍压缩时,系统主时钟从原来的100 MHz分别降低为80 MHz和64 MHz,整合电路的工作稳定,恢复图像的峰值信噪比（PSNR）满足大于80 dB的要求。提出算法的存储量小,处理每行的平均时间为57.5 μs,小于相机的最小行周期63 μs,满足实时性要求。本文系统可靠性高,算法稳定,实现了星上多通道时间延迟积分CCD相机内部的实时合成压缩。     

多通道遥感图像光纤高速传输系统

遥感相机一般使用TLK2711接口输出图像数据,地面测试设备不能直接对其采集存储。文中设计了一种多通道遥感图像高速光纤传输系统,可对相机输出的TLK2711图像数据进行采集与缓存,并通过光纤接口传输给存储设备。实现了遥感相机与地面存储设备之间的高速图像数据通信,解决了现有地检存储设备不能直接进行数据通信的问题。系统设计了多通道TLK2711图像采集模块,多路图像数据分时复用处理模块,基于Aurora64B/66B传输协议光纤传输模块等,使相机图像数据稳定可靠地传给地面存储。经过实验测试,系统图像数据采集准确,数据传输无误码。系统效率高,稳定可靠,满足实际使用需求。     

高速CCD图像数据光纤传输系统

本文提出了一种多路高速CCD图像数据光纤并行传输系统,并应用于空间遥感相机中。设计并实现了单路有效数据率最高可达1.28Gbps的光纤传输通道。阐述了系统设计思想,光纤传输通道结构,并对其中的关键技术高速总线接口、高速串行光电接口等进行了详细分析。实际完成了5通道TDICCD图像数据光纤并行传输系统,总有效数据率高达5.7Gbps。通过实验证明该系统工作稳定可靠,实时传输效果好,无误码,满足了高速多通道CCD图像数据的高速率,远距离传输要求。     

基于CoaXPress的图像采集系统设计

针对目前高帧频相机输出图像数据量大的特点,为实现高速图像数据的稳定采集与传输,设计了一种高吞吐率、高稳定性、高抗干扰能力的CoaXPress协议图像采集系统。该系统以FPGA作为核心处理及控制单元,采用GTH收发器实现高速图像数据接收,设计了单链路逻辑、流复用与解码以及相机控制等模块,实现了符合CoaXPress协议的数据传输、相机控制以及高速图像流解码,系统开放了透明的数据接口以进行二次开发。板级测试表明,采集系统实现了吞吐率高达2.09GB/S的稳定高速图像采集且误码率小于10-10,通过串口指令对相机实时控制,可满足高精度视觉测量应用需求,具有广泛的应用价值。     

多路高清图像组合编解码光纤传输技术北大核心CSCD

针对多传感器视觉设备中高清相机的图像数据流量大、传输带宽要求高的特点,设计了一种基于FPGA的多路高清图像组合编解码器。其采用有限状态机工作方式,对像素数据进行重组编解码,并对多通道图像数据进行通道时分复用编解码,有效利用了光纤传输带宽。另外通过插入一种并行扰码对图像数据进行伪随机码调制解调,提高了光纤串行传输的稳定性。仿真和测试表明:该技术在传输速率达到10.312 5 Gbit/s时,实际有效数据传输速率达到6.6 Gbit/s,传输系统稳定性高,可广泛应用于高清图像数据的远距离传输。     

运动跟踪测量相机的设计与实现

针对运动跟踪问题,设计了一种千兆网测量相机,在相机中做基本的单点空间运动坐标的抽取计算,极大简化了系统结构并提高了系统性能。千兆网测量相机采用CMOS图像传感器CMV2000,具有高帧高清的性能;采用高速高性能FPGA做驱动器和数据处理器,集成度高。在FPGA内嵌入Micro Blaze软核处理器设计了片上系统(SOC);采用了一种基于直线段的连通域快速检测算法,实时计算数字图像的多个标志点的空间坐标;用以太网MAC核(TEMAC)和88E1111高速以太网收发器实现千兆网传输,将运动物体的空间坐标数据发送到上位机。测试结果表明,系统运行稳定,数据测量的实时性和精度都满足要求,具有很大的应用价值。     

基于乒乓操作的千兆MAC中的FIFO设计

针对机栽一体化高帧频相机设计中存在的高速图像数据的传输问题,提出一种在FPGA芯片上开发千兆MAC的实时解决方案.采用千兆MAC和外部PHY相结合的方式设计千兆网卡,实现高速实时传输高帧频视频图像数据的目的.设计中采用FPGA内嵌的块存储,在千兆MAC核内设计同步FIFO,利用Verilog硬件描述语言,在XILINX...     

遥感卫星CCD相机模拟源的研制

针对遥感卫星上存在多种CCD相机组合,相机模拟源在地面电测系统及星上遥测数据链存在3种不同模拟任务的需求,利用大规模可编程器件、高速阵列存取技术、锁相环(PLL)频率调整技术和软硬件可编程图像处理技术,研制了一种适用于不同CCD相机模拟任务的模拟源系统。该系统支持多台设备级联,单台设备能够模拟输出4通道的并行16bit LVDS信号、4路串行LVDS信号和4路串行NECL信号,其单通道并行LVDS数据像素频率为0.3～200 MHz,以0.1MHz步进可调,且单次循环输出容量最大可达8TB。通过简单配置,可产生符合CCSDS协议的遥感相机回放数据,并可对实时输出信号的行频和数据时钟相位进行调整。本系统已成功运用于多个型号空间相机的研制测试中,提高了空间相机的研制效率和设备利用率,改善了研制遥感卫星及CCD相机系统的测试验证手段。     

大面阵CCD图像实时显示系统的设计

为解决基于CameraLink接口的相机必须使用专用采集卡和系统机才能显示的问题,设计了一种结构简单、携带方便的图像实时显示系统。该系统采用2片SDRAM对图像进行交替缓存,并在Xilinx公司的Spatan3系列现场可编程门阵列(FPGA)中完成了较为复杂的主要控制逻辑。将CameraLink输入的图像经过拼接、BIN等预处理后缓存到1片SDRAM,同时按照一定格式以25frame(50field)/s的速度读出另1片SDRAM中的图像,经ADV7300转换成模拟电视信号后送到模拟显示器显示。结果表明,在相机帧频为3.6frame/s时,该系统可以实时显示大面阵CCD数字航测相机拍摄的图像,能观察不同分辨率的图像以及原图像任何部位的细节,并能根据天气条件调整显示亮度以更好地观察图像。该系统只包含1块电路板和1个模拟显示器,已成功应用于4008×5344面阵的CCD数字航测相机中。     

基于ARM的数码复印机CCD图像信号的高速采集存储系统设计

数码复印机CCD单元的正确驱动及信号的高速采集存储和处理,是复印机整个复印过程中至关重要的环节。介绍了一种基于ARM和高速A／D的数码复印机CCD单元信号的高速采集存储系统,其中用CPLD来设计CCD的驱动,以ARM为主控制器,完成对CCD单元、高速A／D转换单元、高速存储单元的整体控制,使整个系统能够真正地高速同步工作,完成CCD图像信号的高速采集存储。     

基于FPGA和ARM的便携式在线监测仪

文中介绍了一款基于FPGA和ARM的便携式在线监测仪.通过Cyclone II系列FPGA控制12位A/D转换器ADC7886进行数据采集,将信息实时传输到ARM终端进行监控及处理,并控制12位D/A转换器TLV5616实现模拟电压输出,同时采用SD卡进行数据存储.系统设计在解决在线监测难点的同时达到了便携性的要求,实现了信号的采集、存储、测量和显示,具有很强的实用性[1].该系统已在煤炭科学研究总院抚顺分院的井下设备监测中稳定应用.     

基于ARM_Linux的次声数据采集系统

提出了一种基于ARM9和嵌入式Linux的次声数据采集系统的设计方案。采用以ATMELAT91SAM9263微处理器和LatticeXP2系列FPGA为核心的架构,基于双扭环技术、套接字编程等实现了高速多通道数据采集、高精度数据采集、海量存储、远程传输等功能,已经在管道泄漏次声测试实验中投入使用。     

基于Camera Link标准的DSP＋FPGA高速实时数字图像处理系统设计

针对数字图像处理系统数据量大、实时性高、体积小的要求,介绍了一种基于DSP（TMS320C6416）和FPGA（EP2C70）的高速实时数字图像处理系统,阐述了该系统的设计思路、硬件结构、工作原理,并详细描述了该系统的Camera Link硬件接口电路模块、FPGA数据采集和逻辑控制模块、DSP图像处理模块。该系统已经成功应用到实际项目中、图像采集效果满足设计要求。     

基于FPGA的电子画图板设计

随着信息技术的不断发展,数据采集技术已成为重要的现代化工具,并且其应用范围在不断扩大,在通信、雷达、医疗、遥测遥感等领域得到了广泛的应用。主要利用FPGA对鼠标的坐标信号进行采集,加上相关算法,实现了实时在液晶显示器上显示鼠标移动轨迹的效果。     

超高分辨率CCD成像系统的设计

介绍了基于50 Mpixel超高分辨率全帧型CCD芯片KAF50100的成像系统设计方法.该系统采用幕帘式焦平面机械快门对CCD进行曝光控制,CCD输出图像信号在专用模拟前端(AFE)芯片AD9845B中进行处理和模数(A/D)转换后,经现场可编程门阵列(FPGA)缓存和排序,通过低压差分信号(LVDS)接口发送至上位机.系统中所有驱动时序和控制信号均由FPGA产生,上位机通过RS422总线对系统进行命令控制.针对KAF50100四路输出不均匀性问题提出了基于最小二乘法拟合的校正方法.实验验证表明,系统可在KAF50100的最大速度模式下工作,像素读出速度为4×18 MHz,最大帧速为1 frame/s,电路读出随机噪声为2.76@12bit,动态范围为63.4db.该成像系统设计方法可以充分发挥KAF50100的性能,并且具有良好的通用性和扩展性,可以广泛应用于超高分辨率CCD成像系统的设计中,如可见光水下探测、卫星遥感、天文观测等.