红外Cameralink相机合成信号源设计

光电跟踪设备与控制舱之间图像数据和控制信息的传输对光电设备正常工作是至关重要的。为了在实验室完成对光电跟踪设备的传输系统的模拟调试,设计了图像数据和附加信息的合成信号源。本设计基于CameraLink接口的相机,以Altera公司的FPGA为核心,配合CameraLink接口电路、附加信息的串口转换电路完成硬件设计;FPGA采用两个内部DPRAM配合工作,均使用不同读写时钟,通过控制读写使能和地址变换完成图像数据和附加信息的逻辑设计。结果显示系统在外同步信号控制下,正确完成信息合成,可由图像采集卡正确采集和显示。     

基于USB3.0的相机实时图像采集和实时显示实现

针对传统相机采用USB2.0或者图像采集卡(CameraLink卡)等接口技术传输图像数据,存在的传输速度慢、应用不方便及应用局限性大等问题,提出一种基于USB3.0的接口技术,实现相机实时图像采集和实时显示.该方法对USB3.0内核的GPIF接口状态机进行编程设计,实现GPIF接口识别帧同步和行同步信号,采用两个Socket Ping-Pong切换来搬运图像数据,再经过DMA通道将数据传送到USB3.0端口,上位机通过多线程和并行排队等候数据包的方法快速取出端口数据,实现图像实时采集和显示.实际证明,该方法可以对不同帧频、不同图像大小的相机实时图像进行采集和显示,且不丢帧和数据,最高数据传输速度可达300 MB/s.     

基于PCI Express总线的红外图像实时采集与显示系统及其界面设计

介绍了一种基于碲镉汞红外短波相机的图像实时采集与显示系统。以基于 碲镉汞短波红外探测器以及FPGA+DSP硬件结构,且具有手动调焦、调节积分时间和增减衰减 片等多种功能的红外短波凝视相机作为采集系统的基础,以Camera Link接口连接线作为传输通道,采 用兼容PCI Express x4总线的采集卡实现了红外图像的实时快速采集和显示。实验中,设计了图 像采集与显示界面,以实现对相机的实时控制和对采集图像的调整;设计了一种图像回放软件,以完成 存储图像检验和后期图像处理等工作。实验结果证明,该系统的性能稳定可靠,实时采集、传输和存 储功能完备准确,因此具有很高的工程实用价值。     

基于CameraLink的实时显示技术研究

由于目前基于CameraLink接口的各种相机都不能直接显示,因此本文基于Xilinx公司的Spartan3系列FPGA XC3S1000-6FG456I设计了一套实时显示系统,该系统可以在不通过系统机的情况下,完成对相机CameraLink信号的接收、缓存、读取并显示。系统采用两片SDRAM作为帧缓存,将输入的CameraLink信号转换成帧频为75Hz,分辨率为1,024×768的XGA格式信号,并采用ADV7123JST芯片实现数模转换,将芯片输出的信号送到VGA接口,通过VGA显示器显示出来。设计的系统可以应用于各种基于CameraLink接口的相机输出信号的实时显示。     

基于FPGA的红外相机时序构造设计

为节省光电跟踪测量设备中红外相机的使用次数和时间,以延长设备的使用年限,设计了基于FPGA的红外相机时序构造系统,产生与相机时序一致的输出信号,在项目调试时代替红外相机为图像处理等后续系统提供数据源。设计采用FPGA编程和SignaTap工具相结合的方法测量项目所用红外相机的真实时序,并形成详细的时序记录文件,在此基础上采用Verilog语言编程,形成与相机时序一致的输出信号,其中包括时钟信号CCDCLK、场同步信号FVAL、行同步信号LVAL及数据有效信号DVAL,相机数据CCDDATA采用渐变数代替。试验中,产生帧频为50Hz,像素时钟为40MHz,靶面尺寸为640×512的相机输出信号,提供给图像传输、图像处理等后续系统作为数据源。实验证明:产生的构造时序信号与相机时序一致,在调试试验中应用状况良好,在项目调试时可以代替红外相机,很大程度地节省了红外相机的开机时间,为项目节约了开发成本,具有较强的工程实践意义。     

千兆网络传输采集卡开发与网络驱动设计

针对工业在线图像采集与传输设计千兆网络传输采集卡,采集卡采用DSP加FPGA架构搭建,实现Cameralink相机接口图像采集与预处理功能,并通过光电隔离读取控制信号对在线产品队列实现信息记录功能。主要讨论DSP与千兆PHY芯片的RGMII模式硬件接口设计及DSP端千兆网络驱动设计。通过多种不同大小数据包发送方式测试千兆网络性能。结论显示本采集卡的千兆网络传输具有较高的传输效率,符合工业实时在线采集传输功能要求。     

基于FPGA的VGA时序彩条信号实现

视频图形阵列(VGA)作为一种标准的显示接口已得到广泛应用.依据VGA的显示原理,"抛弃"VGA的显示专用芯片,采用现场可编程门阵列(FPGA)产生VGA时序信号和彩条图像信号,并在Altera公司的QuartusⅡ软件环境下完成VGA时序彩条信号模块的仿真.最后下载到FPGA开发板中进行硬件验证,并在CRT显示器上得到正确的条纹图像.利用该原理,可以设计更多的彩色图像,且可以对采集图像进行实时显示.     

基于Camera Link的红外图像显示研究

为红外相机设计了一套基于Camera Link的红外图像实时显示系统.红外探测器产生的模拟信号经模数转换后,由作为控制核心的FPGA进行处理,然后通过光纤实现远距离传输.接收端的FPGA将信号转换成Camera Link协议数据,再将它们传送给上位机的图像采集板卡进行采集和转换,最终通过上位机软件将其实时显示出来.     

基于CameraLink能实时显示技术研究

由于目前基于CameraLink接口的各种相机都不能直接显示,因此本文基于Xilinx公司的Spartan3系列FPGAXC3S1000—6FG456I设计了一套实时显示系统．该系统可以在不通过系统机的情况下．完成对相机CameraLink信号的接收、缓存、读取并显示。系统采用两片SDRAM作为帧缓存,将输入的CameraLink信号转换成帧频为75Hz,分辨率为1,024×768的XGA格式信号,并采用ADV7123JST芯片实现数模转换,将芯片输出的信号送到VGA接口,通过VGA显示器显示出来。设计的系统可以应用于各种基于CameraLink接口的相机输出信号的实时显示。     

基于FPGA的非XGA标准图像显示控制器的设计

针对实际应用中许多相机输出的图像数据格式不符合XGA标准,无法直接进行显示,介绍了一种对该类图像进行标准XGA格式转化的显示控制器.在分析计算的基础上实现对相机的合理控制,使相机的输出行频与XGA标准一致.对于CCD的输出数据通过采用缓冲和时钟切换的技术方法将其转化为符合VGA时序的图像数据.按照VGA标准时序将图像数据输出,从而实现XGA显示.该显示控制器基于FPGA实现,其关键技术在于利用FPGA内部的FIFO实现CCD数据的二级缓冲和时钟变换.一级缓冲为大容量双时钟FIFO,实现时钟的切换和数据的深度缓冲;二级缓冲为单时钟FIFO,其容量为1行,作为行显示缓冲区.该显示控制器同时利用FPGA实现XGA所需的行场同步信号及控制CCD的外行同步信号.文中的非XGA标准图像显示控制器具有实现灵活,时序稳定的优点,可作为其他相类似图像显示的参考.     

基于SOPC嵌入式系统的CCD摄像机设计与实现

设计并实现了一种基于EP3C40型FPGA的可编程片上系统(SOPC)嵌入式系统的CCD摄像机,使用FPGA完成CCD的驱动时序产生、数字图像统计处理、串口通讯、自动调光及自动增益、快速调光等控制功能.该摄像机具有高灵敏度、低噪声的特点,能适应外界光照条件的快速变化,适用于军事装备、科研以及监控等领域.     

高速弹丸位置坐标自动测量系统设计

为了精确测量高速弹丸穿越光幕靶瞬间的位置坐标,设计一种基于FPGA加DSP的实时图像处理板卡,采用处理板卡与嵌入式软件算法相结合的方式组成高速弹丸位置坐标自动测量系统。该系统可以设置相机面阵和线阵工作,使测量前端自动互瞄、自动组成光幕靶,提高系统自动化程度。设计基于FPGA的SATA硬盘阵列控制方法,保证高速图像的实时记录和回放。利用FPGA实现的PCIe接口保证上位机与板卡数据交换和通信的实时性。实验结果表明,本系统能够自动完成测量前的准备工作,高速弹丸的捕获概率超过99%,以中心点为原点的200mm直径范围内的测量精度优于1mm。本系统能够满足高速弹丸位置坐标的测量需求,具有捕获率高、精度高、实时性好等特点,有很高的实用价值。     

高密度模块化TDI CCD成像系统设计

为提升遥感相机的高密度组装技术,采用厚膜集成电路技术设计了高集成度的TDI CCD成像系统,并对该成像系统中的具体设计做了详述。首先TDI CCD焦平面通过机械拼接方式拼凑成可复制的单元。然后,通过三极管射极跟随器增强CCD输出图像信号强度传送给模拟前端芯片LM98640中转换成14 bit的数字信号,再传给现场可编程门阵列芯片XC5VLX50T-1FFG1136C缓存和整合处理。最终,通过TLK2711高速LVDS输出芯片传输给数据采集卡并在计算机上成像。该成像系统中所有的驱动信号和处理时序都是通过现场可编程门阵列产生的,计算机可以通过RS422通信总线对成像系统进行控制和部分参数修改。该系统中的驱动电路和CCD二次电源电路采用厚膜集成电路技术设计,提高了系统的集成度。实验结果表明:整个系统基于厚膜技术,驱动电路PCB电路板减少了2/3的面积,同时采用了机电热一体化的设计,实现了相机的高密度组装。该系统总数据输出速度达到3.6 Gbps,饱和输出图像信噪比52.6 dB。     

光传飞行控制交叉通道数据链路接口技术研究

交叉通道数据链路是实现三余度飞控计算机之间信息交换的枢纽,以往开发的三余度光传操纵系统大都采用了串口(RS232)协议来实现,其传输速率较低,达不到现代飞控计算机之间数据传输的高要求。为此,设计了一套以PCI总线控制器PLX9054和FPGA为核心的双向高速数据光纤传输接口卡,设计了该数据传输卡的基本结构和单元组成;详细阐述了PCI总线接口软硬件设计方法、时序及注意事项,并深入分析了FPGA的功能逻辑模块和光电转换模块的实现方案;最后开发了基于DriverStudio的设备驱动程序,并进行了系统测试。结果表明本接口卡可以满足飞控计算机之间余度数据交换的要求。     

基于CPCI和光纤接口的数据采集卡设计与实现

设计了一套基于CPCI总线,PCI9054桥接芯片和可编程逻辑器件（FPGA）的高速数据采集卡。FPGA作为本地主控芯片,根据工控机经PCI9054转发的采集命令,通过光纤接口实现与雷达接收机的通信。采用高速RAM缓存数据,采集的接收机测试数据的分析结果可在工控机上显示,从而实现了对雷达接收机性能的快速测试。该采集卡具有较强的通用性和可扩展性,详细介绍了高速数据采集卡的组成和工作原理、硬件设计。     

基于FPGA的腔衰荡信号采集与处理系统设计

准确获取腔衰荡信号是腔衰荡光谱技术定量探测气体浓度的基础.针对腔衰荡信号的特征,设计了一种基于FPGA的腔衰荡信号采集与处理系统.系统以FPGA为主控制器,在触发信号激励下,通过FPGA硬件逻辑实现了腔衰荡信号的高速采集、多次采样结果的对应点累加平均和USB数据传输.测试表明,系统具有较好的准确度和稳定性(准确度在4‰范围内);实际应用于腔衰荡系统时,设计的采集系统与国外数据采集卡数据的一致性可达到99.4％.结果表明,该数据采集与处理系统可完全满足腔衰荡信号的采集要求.     

自适应曝光时间的面阵CCD相机的研制

依据CCD探测器的光电线性关系,使用KAI-1020内线CCD探测器,研制了一种自适应曝光时间的面阵CCD相机.设计了以FPGA为核心处理单元的自适应先积分的时序驱动.测试结果表明,所研制的面阵CCD相机具有曝光时间自适应调整功能.     

基于USB的天文图像获取及实时处理系统设计

针对某空间目标监视系统的实时目标检测需求,结合所采用CCD相机的接口形式,本文设计并实现了一套基于USB 2.0的高分辨天文图像获取及实时处理系统。首先在深入分析USB 2.0协议的基础上实现了相机数据获取接口,其次结合弱小目标检测算法流程,提出并实现了一种基于DSP＋FPGA的可重构实时信息处理机的硬件实现方案。测试结果表明该设计能实现对复杂环境下低信杂比、低对比度的弱小目标的有效检测,并满足探测系统实时性的要求。     

基于PEX8311 PCIE总线的高速图像采集系统设计

针对传统PCI总线带宽低,不能传输高速视频信号的缺陷,设计了使用芯片PEX8311为PCI Express桥接芯片,采集传输CamLink接口相机图像的硬件系统。对PEX8311芯片的特点及其工作模式,以及用状态机在FPGA中实现对PEX8311控制做了介绍。通过编写WDM驱动程序和上位机程序对系统的数据传输性能进行了测试。测试表明该系统满足高速图像传输的要求,并且性能稳定。