基于Nios Ⅱ和GigE Vision的图像采集系统

借助图像处理技术在工业生产中进行非接触测量和检测的重要前提是实现图像数据实时稳定的采集,为此设计了基于Nios Ⅱ的千兆以太网图像采集系统.提出了采用Altera的FPGA作为控制芯片,通过在FPGA中植入软核处理器Nios Ⅱ以采集千兆以太网工业相机中的图像数据.详细阐述了该视频采集系统的设计方案,研究了其中的关键技术,实现了以太网的驱动程序,解析了千兆以太网相机标准通信协议GigE Vision.实验结果表明该系统能够对基于GigE Vision的千兆以太网相机进行实时控制,完成对图像数据流的有效采集,为后续的数字图像处理提供了可靠保障.     

基于FPGA的千兆以太网CMOS图像数据传输系统设计

针对100 fps的帧率、600×400图像尺寸16位灰度CMOS图像传感器的大数据量远距离传输关键技术问题。借助于用户数据报协议(UDP)作为通信协议,采用XC6SLX16 FPGA对图像传感器采集的数据进行预处理及将图像数据封装成以太网帧,同时配合专用的千兆以太网PHY芯片VSC8601,通过RGMII接口进行FPGA与PHY的连接方式,设计了一种基于FPGA的千兆以太网CMOS图像传感器数据传输系统。实验测试结果表明,该系统不仅实现了530 Mbit/s的高效可靠图像数据的远距离传输,而且该系统安全可靠,能够稳定有效工作。     

UDP数据传输技术在空间科学实验的应用

随着空间科学实验进行的越来越多,需要传输的实验图像数据量也变得日益庞大,对图像传输的实时性要求也越来越高,因此,设计一种新型的数据传输方式来满足空间科学实验数据的实时性和高速传输就显得很有必要了.设计了一个基于UDP协议的高速数据传输系统,硬件上以航天级的FPGA芯片APA300和工业级的千兆以太网芯片88E1111为核心搭建系统平台;用FPGA的逻辑资源实现数据的接收逻辑模块和按照UDP协议对数据进行封包的发送逻辑模块,提高了系统的可移植性.使用UDP数据传输技术,有效提高了系统的数据传输速率.实验表明,传输速度可以达到864 Mbps,可以满足空间科学实验的大数据量传输的要求.     

基于Camera Link接口的图像采集控制器的设计与实现

针对现有图像传输接口和图像采集控制器难以适应不断增加的图像传输速率的要求,介绍了一种以Camera Link为图像传输接口、以FPGA为处理核心、以NiosII软核为微处理器的图像采集控制器的设计与实现方法,描述了系统硬件组成以及信号处理流程,重点阐述了系统中图像数据的接收以及数据预处理模块的具体实现并给出了仿真结果,最后,讨论了NiosII处理器的实现以及程序的精简方式。测试结果表明,此控制器达到了预定的要求,具有设计灵活、可靠性高等优点。     

基于 FPGA 的多波束声纳发射机与 接收机模块化设计

为了满足多波束声纳系统中高声源级发射与多通道低噪声采集的需求,同时为了提高发射机与接收机的可扩展性,提出了一种高压脉冲发射模块以及一种多通道TVG(time variation of gain)采集模块的设计方法,并且采用FPGA作为逻辑控制芯片,在FPGA内规划了发射模块与采集模块的触发时序。根据千兆以太网的传输带宽,设计了IP报文的数据格式,分析了数据传输路径,实现了实时数据采集。实验测试表明,在100 kHz工作频率下时,发射模块的声源级达到了200 dB,采集模块的本底噪声小于4μVrms,幅度一致性偏差为-6.94 dB,相位一致性偏差为0.25°。     

全景图像采集与高速传输系统设计

针对全景多目标侦察遥感图像传输速度慢、传输质量差等问题，采用GTX高速串行收发技术、大容量高速缓存技术，设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的全景图像采集与高速传输系统，主要包括图像采集模块、GTX图像传输模块、数据缓存模块以及图像显示模块。GTX图像传输模块选用光纤作为传输介质，SFP+作为传输接口，传输协议为Aurora 8B10B single lane 4 byte,数据缓存模块选用DDR3 SDRAM作为系统的高速缓存单元。实验测试结果表明，系统最高可采集图像分辨率为500×10⁴ pixels,最高可实现10.312 5 Gbps高速视频图像的光纤无失真传输，误码率约为10^-12,为大容量图像采集和传输提供了一种可行的方案。     

基于FPGA的X射线脉冲信号数据采集系统设计

为研究脉冲星X射线辐射脉冲信号的特点,需要记录X射线脉冲信号的上升沿时刻与脉冲信号峰值.设计了基于FPGA的X射线脉冲信号数据采集系统.重点介绍了数据采集系统的组成、功能及硬件设计.其中,系统采用11片多通道高速串行ADC用于X射线脉冲信号的采集,利用数字电位计及高压电源模块实现探测器偏置电压的精细调节,利用数据存储校正电路等完成采集数据的校正处理,并可通过图像传输电路完成图像数据的传输与显示以及系统功能的调试.与上位机通信,完成指令的收发控制,调整采集系统的工作状态.     

Internet网络视频监控在嵌入式系统下的设计与实现

具有图像采集、传输和处理等功能的嵌入式视频监控设备可以在Internet上传输图像数据，基本上不受距离限制，需重新布线；性能更稳定，且便于安装、维护。文中讨论了以CMOS图像采集芯片，ARM微处理器和嵌入式操作系统为核心的监控设备的软硬件设计。重点介绍了ARM单片机子系统、图像采集模块、图像存储控制模块等硬件部分的设计原理与实现。介绍了在uClinux下驱动程序、图像采集、图像压缩算法、网络通讯程序的实现原理与过程，以及图像合成、处理的方法。     

基于S3C2410的远程图像采集系统设计

远程图像采集传输系统主要完成对图像的采集和传输.该系统运行的是嵌入式操作系统Linux, 微控制器选择了基于ARM9体系结构的 S3C2410处理器.图像的采集功能由USB摄像头来实现,同时S3C2410还要控制和协调其他各个模块的正常工作.图像由以太网网络传输到远端的计算机.本文简要地介绍了系统的软硬件设计,详细的描述了摄像头和CS8900A驱动程序以及以太网传输socket程序的编写.     

基于FPGA的高速视频采集系统的设计

实时视频处理技术的飞速发展对视频采集系统的速度和质量提出了越来越高的要求。介绍了一种基于可编程逻辑器件FPGA控制器的图像采集系统,详细描述了其视频采集和解码模块、视频信号处理模块、存储与输出模块、LCD显示模块的设计。阐述了其工作原理,分析了其关键技术环节,并论述了其在FPGA硬件语言上的编程思路。实验结果表明,系统可对720×576像素的静态和动态的图像进行稳定地采集,并且能够以60帧/s的速度显示在LCD液晶屏上。     

航空航天相机成像性能测试系统研究

在航空航天相机的研制过程中,为了测试与评估其整机系统的成像性能,针对相机高分辨率、高量化位数和高帧频的特 点,研究开发了一套基于千兆以太网的航空航天相机成像性能的测试系统。 在测试系统中应用 FPGA 完成千兆以太网协议实 现图像数据的高速传输,通过上位机实时显示图像并进行图像处理与计算,经过对调制传递函数的理论分析,确定采用对比度 法计算获得相机的调制传递函数(MTF)。 实验验证了图像数据实时显示的可行性与图像数据传输的正确性,同时使用 3 种不 同型号的相机获取了不同分辨率 2 048×2 049、2 564×2 162、2 045×256 的测试图像的 MTF 值,通过获取 3 组数据的标准差,并 与传统人工测试方法的对比分析,实验表明,该测试装置大幅提高了测试效率和测试精度,实现了整体系统成像性能的实时 评价。     

基于MATLAB的合并单元实验装置的研究

根据IEC60044 8标准对合并单元的定义,从合并单元的功能入手,用MATLAB软件模拟现场电力系统的多路故障信息,并通过以太网按照FT3帧格式将多路信号发送给合并单元,而以FPGA为硬件核心的合并单元对接收到的多路信号进行处理,最后通过以太网发送到二次侧设备对接收到的数据进行实时显示。针对此实验平台的研究主要描述了各模块的结构与功能：包括了MATLAB发送模块、FPGA接收与光纤发送模块以及曼彻斯特编解码与数据显示的模块。搭建硬件平台并给出了软件的测试结果。     

基于FPGA的高速线阵CCD图像采集系统

针对传统采集方式不灵活的特点设计了一种以FPGA为控制核心的高速图像采集系统.该系统选用线阵CCD作为图像信号采集芯片,采用FPGA产生与控制整个系统的时序,通过A/D对采集到的信号进行处理,最后通过以太网将信号传至上位机.此系统在图像数据的高速实时采集和处理上具有很大优势,且整体电路设计简单、直观、稳定、易修改,还具有设计灵活,传输速度快等特点.实验表明该系统可以有效地完成图像信号的采集,并且具备良好的稳定性与抗噪性.     

基于DSP+FPGA的CCD图像处理系统研究

文章设计了一个基于FPGA和DSP的实时数字图像处理系统。该系统采用快速傅里叶变换算法和其他相关算法,大大提升了图像处理速度,满足了实时性要求。系统结构灵活,通用性强,开发周期短,易于维护和扩展。文章给出了系统的硬件电路和软件算法模块。     

新型实时光电混合图像识别系统设计

提出并设计了一种基于"FPGA DSP ARM"多处理器的光电混合图像识别系统,该系统采用TMS320C6416与FPGA完成目标图像的采集、预处理以及畸变不变处理,光学处理模块实现联合图像的傅立叶变换,得到联合功率频谱,S3C2440完成对该频谱的采集、振幅调制滤波、傅立叶逆变换及图像识别.大量的实验表明:这种小型化智能系统每秒能处理25帧图像,具有较强的实用价值.     

基于FPGA的图形化编程方法设计

针对传统的直接对图像处理算法进行FPGA编程存在的诸多问题,设计了一种基于System Generator图形化编程工具对图像进行处理的方法。采用Xilinx公司的图形化编程工具System Generator,在MATLAB上对编写的局部自适应二值化图像处理算法模块进行仿真验证,然后调用MATLAB软件下的Simulink平台对算法进行建模并进行验证,成功后封装成可视化模块并分类建库,最后通过调用ISE软件下的System Generator工具将对应的模块转换成HDL语言并在FPGA开发板上进行验证。设计实现了局部自适应二值化图像处理算法的建模与实现,并通过Simulink和ISE平台的仿真验证了其正确性,完成了预期的目标。     

基于FPGA的像增强器信噪比测试仪控制系统设计

微光像增强器是夜视技术中的核心部件，信噪比是评价微光像增强器性能的重要参数之一。设计了一种基于FPGA的像增强器信噪比测试仪控制系统，包括信号采集模块、恒流驱动模块、主控模块、通信模块和电源模块等。系统以XC7K325T型FPGA为核心，完成ADC、DAC、串口通信等功能以及接口间逻辑设计，实现光电流数据采集、信号处理以及系统参数设置等功能，从而完成像增强器信噪比的测量。测试结果表明，像增强器信噪比测试仪各项功能执行正常，信噪比测量误差小于2%,验证了控制系统设计的正确性，为信噪比测试仪的可靠应用奠定基础。     

嵌入式红外图像处理系统的设计

研究了一种基于FPGA和DSP的模块化嵌入式红外图像处理系统,详细分析了该系统中FPGA模块和DSP模块之间通信的工作原理和信号流程。通过在此系统上运行实时红外图像的目标检测与跟踪算法,实验表明：通过监视器观察目标跟踪效果明显。系统动态可重构、模块化、可扩展,并且实时性好、计算效率高、工作稳定可靠。     

基于FPGA的多视频接口的紫外成像系统设计

设计的多视频接口紫外成像系统,支持通过USB3.0接口输出图像数据至PC上进行显示,并且创造性地提出通过MIPI CSI-2接口将图像数据输出至Hi3519处理器进行显示,同时提出了两种类型的接口转换方法。设计了成像系统的图像采集模块、通过现场可编程门阵列(FPGA)以硬件描述语言(Verilog)构建的图像处理模块、I2C通信模块以及接口桥接转换模块等,其中图像处理模块作为系统的主控核心模块,分别控制图像采集模块完成了图像信息的采集、控制I2C通信模块和接口桥接模块完成开发平台的实时显示,另外该系统针对平滑噪声的处理集成了双边滤波算法、并且设计了图像模式切换、HDR模式切换、图像缩放和图像翻转等多种功能。通过对系统进行测试和验证,结果系统能够稳定提供分辨率为2 048×2 040@44 fps的视频流,结果表明该系统且具备低功耗的优势,最终完成了紫外成像系统和专业领域应用的精准匹配。