基于FPGA和FLASH ROM的图像信号发生器设计

以XC2V1500—FPGA为硬件架构,设计了一种图像信号发生器,作为自适应光学系统波前处理机的信号源,为波前处理机的调试和算法验证提供支持。系统采用大容量的NAND型FLASH存储数据,存储容量为1GB。图像数据通过USB总线预存入FLASH ROM,在FPGA控制逻辑作用下循环读出,并通过Camera Link接口输出。该Camera Link接口支持base,medium,full三种模式,输出像素时钟频率可以达到70MHz。     

基于FPGA的Camera Link转HD-SDI接口转换系统

由于Camera Link相机具有接口复杂、传输距离近等局限性,设计并实现了一种基于FPGA的Camera Link转HD-SDI接口转换系统。该系统采用Altera公司的EP2S60F1020高性能FPGA完成图像数据的采集并按SMPTE274M标准编码;为解决Camera Link相机输出数据同HD-SDI输出图像行、场时间不同的问题,采用3片SDRAM作为帧缓存模块,延迟1帧输出;编码完成的数据输出到并串转换芯片LMH0030,从而得到HD-SDI格式的视频输出。由于Camera Link相机输出数据同HD-SDI输出图像的帧频并不绝对相同,每隔708帧必须丢去一帧数据,从而导致输出时固定丢帧,但FPGA对图像的处理并不会丢帧。实验结果表明,本系统能够将Camera Link相机输出的图像数据转换成HD-SDI输出,并用采集卡采集到图像数据。     

Camera Link Full至HD-SDI接口的高清传输显示系统

为实现远距离、高可靠性传输,并减小复杂度,对Camera Link Full接口数据的HD-SDI传输显示进行了深入研究。采用FPGA作为核心处理器,考虑相机输出具有多种帧频,采取帧频检测及充分降频策略,并通过3个SRAM进行缓存以实现帧频转换,以满足HD-SDI帧频25Hz的要求。考虑到SRAM数据宽度,采取FIFO行缓存策略将Camera Link Full80输出的10tap、80bits图像数据转换成单通道的8bits图像数据。最后,完成系统设计并进行实验验证。实验结果表明:系统实现了图像数据从50Hz、100Hz、500 Hz等多种帧频的Camera Link Full80到25帧HD-SDI接口1080i的格式转换及实时显示,且图像层次丰富,无失真。     

用于四象限探测器光斑位置检测的数据采集传输系统设计

为了对四象限探测器输出的四路信号进行同步采集传输,本文设计了一套高分辨率、高速率的同步数据采集传输系统。该系统首先以FPGA芯片EP1C12Q240为核心,控制模数转换芯片ADS1274采集数据,数据经过片内FIFO缓存,然后按Camera Link协议将数据打包为32×40大小的图像,图像经Camera Link接口传输到PC机,最后使用图像采集卡采集图像数据,并利用MATLAB编写软件实现图像解码与存储。实验结果表明:该系统实现了分辨率为24bit、采样速率为100kHz的4通道同步数据采集,其有效分辨率可达18.79bit,数据传输稳定可靠。满足了数据采集系统高分辨率、高速率的需求,并且该方案也可方便地移植到其他应用中,具有较好的可扩展性。     

哈特曼传感器仿真平台设计

为了实现波前处理机脱离以哈特曼传感器为核心的波前探测光学系统,独立地进行处理机算法的设计和验证,采用软、硬件结合的方式,设计了哈特曼传感器输出图像仿真平台。上位机仿真监控软件采用VC 和MATLAB 联合编程,根据哈特曼传感器工作原理和结构,仿真生成哈特曼图像,并完成与硬件电路交互命令和传输数据的功能。以FPGA 为核心的主控电路,完成发送响应信号、接收监控软件发送的读写指令、存储数据的功能,并根据实际CCD 时序实时输出标准Camera Link 接口格式的图像数据。经验证,软件仿真图像和实际输出相符;仿真平台输出表明硬件时序正确,满足设计速度要求。     

基于Camera Link的高速图像采集处理器

设计了基于Camera Link标准的高速图像采集处理器,可以对高速的数字相机进行图像采集及实时图像处理。系统采用FPGA和DSP作为主要的内核处理单元,FGPA完成图像的采集和预处理,DSP完成复杂的图像处理任务。详细给出了处理器的结构设计和一些关键技术,如Camera Link接口技术、高速缓存以及显示技术、图像处理和输出接口设计等。经过调试,系统最终可以实时完成1000帧/s的图像采集和处理任务。     

基于FPGA图像传输终端像素时钟恢复设计

根据Xilinx Spartan-6中PLL的结构与相关特性,提出了一种在图像传输中动态配置像素时钟的方法。在发送端,将不同的像素时钟经过编码并与图像数据一起发送至接收端,接收端接收到编码值,并通过PLL动态重配置恢复出对应的像素时钟,可以在1.4 μs完成图像传输格式的在线切换。该设计接口简单、变频速度快、实时性强、稳定性高、灵活性好,已成功应用到某光端机产品中。     

Camera Link协议和FPGA的数字图像信号源设计

介绍一种基于Camera Link协议和FPGA设计数字图像信号源的方法.该设计将图像数据和接口信号转换成与Camera Link协议相匹配的低压差分信号(LVDS)进行传输.提高了信号的传输距离和精度,为图像数据采集装置的测试提供了可靠的信号源.阐述了图像信号源的设计思想与电路结构,最后简述了在实际中的应用.该信号源已经成功应用于某弹载地面测试系统中.     

基于USB和Camera Link的数据传输系统设计

为了使CCD相机和上位机之间能够进行简单、实时的数据传输,提出一种以USB和Camera Link接口相结合的数据传输系统设计方案。通过FPGA对接口芯片进行控制,使用VHDL语言进行逻辑电路的设计,并采用VC++编写上位机软件。实现由USB接口接收数据,USB或Camera Link接口输出数据。实验表明,设计的系统能够准确、实时地接收控制命令和向上位机发送高速率、大容量的图像数据,可以应用在不同数据传输要求的CCD相机中。     

同步光信号低抖动通信系统

该系统完成了一种数字同步脉冲信号皮秒级抖动传输,在发送端将100MHz时钟信号和10kHz方波信号进行编码,得到10kHz同步脉冲信号和已编码100MHz同步脉冲信号,通过光纤信道传输已编码100MHz同步脉冲信号,在接收端用250MHz频率时钟进行解调,最后解码输出10kHz同步脉冲信号。测试结果表明,该系统编码和解码方法可靠性高,同步性好,满足低抖动传输要求。     

基于空间三角形的摄像机标定新算法

文章提出了一种基于空间三角形的摄像机标定算法.使用空间三角形作为标定物,将其绕一顶点自由转动并拍摄2幅以上标定图片,然后利用三角形三边长度信息作为约束条件建立线性方程组以求解摄像机的内参数.实验表明该算法制作标定模型简单,具有较高的精度和较好的鲁棒性.     

国外航空侦察相机的发展

伴随着新型材料的出现和工艺的提高,航空侦察相机也在更新换代。通过列举各个发展阶段具有代表性的航空侦察相机的例子阐述了国外航空侦察相机领域的发展状况,给出了一些西方国家在该领域的发展动态,最后提出了今后航空侦察相机的主要研究方向及发展趋势。     

Tri-level optimization-based image rectification for polydioptric cameras

Recently, as the number of cameras built into polydioptric cameras has increased, image rectification of these cameras has become complicated. However, because conventional methods cannot compensate for the calibration errors or are limited by the camera arrangement, they cannot be widely applied to various kinds of polydioptric cameras. In this work, we adopted the idea of disparity-error-minimization to overcome these limitations. We introduced the following several improvements in the optimization-based rectification. (1) We modified the objective function to include both the x and y disparity errors. (2) We added a regularization term to perform robustly for mismatched pairs. (3) We employed tri-level optimization to determine the camera pose corresponding to the rectified images. For two representative polydioptric cameras, this method reduced the average disparity error up to 66.57% compared to conventional methods. The results showed that our method exhibited significant generalization capabilities, achieving significant improvements over the existing methods.     

非线性模型下的摄像机标定

摄像机模型的建立对于摄像机标定精度至关重要,针对该问题,对摄像机模型进行研究,对三种畸变模型进行分析,提出了考虑径向畸变和切向畸变的摄像机非线性模型,给出了在此非线性模型下,三维空间物点投影到二维像平面象素坐标的投影过程。同时在基于平面棋盘格的两步标定方法的基础上提出三步标定方法。将非线性模型应用到改进的摄像机标定算法中,实验结果表明:非线性模型下的改进标定算法具有更高的标定精度。     

航空相机成像技术研究

无论是军事领域战术和战略侦查,或者是民用领域测绘、精细农业、海岸资源勘察和地图导航等应用,随处可见航空相机的身影。本文先介绍了几款20世纪典型的航空胶片相机以及它们的工作方式,然后将航空数字相机按工作方式分成了扫描型航空相机、步进凝视型相机和多镜头数字相机3类,简要介绍了其工作方式的原理及特点,并分别列举了相应的航空数字相机。最后对航空相机发展趋势进行了总结与展望。     

虚拟场景生成中摄像机机电跟踪的校准

在虚拟场景生成中，虚拟摄像机一般是小孔相机，但是带有机电跟踪系统的真实摄像机与在固定位置的小孔相机的运转是不同的。校准了由于摄像机的机电跟踪系统引起的误差。     

空对地精确攻击瞄准光电转塔系统设计

某些现役轰炸机均未配备能够实现全天候精确轰炸的光电瞄准系统,其轰瞄设备为纯光学目视老设备,夜间及复杂气象条件下无法观测目标,不能完成精确轰炸。为实现空对地的全天候精确攻击瞄准,本文根据国内光电转塔技术研究现状,设计了集热像仪、可见光摄像机和激光测距机于一体,通过对作用距离和稳定精度的计算和仿真,确立了光学接口板、稳定平台及控制电子箱等分系统的设计方案,并对稳定精度进行了仿真测试及校验。结果表明,本文设计的光电转塔系统可以实现空对地全天候的精确攻击瞄准,能够满足夜间及复杂气象条件下观测目标的要求,可以在现役机型上得到实际应用。     

航空侦察相机的发展分析

航空侦察相机是应用最普遍的航空侦察设备.分析了几种典型的航空侦察相机的特点,给出了其具体参数和技术指标,根据航空侦察相机领域的发展状况和西方国家的发展动态,通过分析及对比各自的优缺点、应用前景和方便实用性,指出了航空侦察相机数字化、面阵、多光谱及集成吊舱的主要研究方向和发展趋势.     

确定CCD相机标定点个数的方法

针对带有径向畸变的单摄像机针孔成像数学模型,提出了确定标定点个数的方法.利用忽略切向畸变的径向一致约束推出线性方程式,应用最小二乘法求得线性方程式的系数.通过不断增加标定点的个数,得到系数的一系列解;观察系数解的变化是否稳定,从而判断所用标定点个数是否足够.     

CMOS图象传感器的原理及应用

CMOS图象传感器是多功能、高性能的摄象器件。本文详细介绍了其工作原理及其在微型摄象机、数码相机、医学等方面的应用