嵌入式CCD视频图像采集系统

在嵌入式设备中,利用CCD采集高分辨率、高质量的图像是实际工程应用的需要.为此,提出了一种CCD视频图像采集系统.它由CCD图像传感器、视频输入信号处理器SAA7111A、MC9328MXL、帧/场存储体(SDRAM)以及LCD等组成,并采用双帧轮换存储方式.通过比较SOF(Start Of Frame)中断和DMA(Direct Memory Access)传送结束中断,有效地解决了图像数据丢失的问题.嵌入式CCD视频图像采集系统具有体积小、灵活性高、可以实时(25帧/s)有效地采集图像等特点.     

高速高灵敏光纤传输EMCCD相机设计

针对高帧频摄像机灵敏度较低与无法远程实时传输的难题,本文采用EMCCD器件提高其灵敏度,并利用光纤通信与USB技术实现高帧频图像的远程实时传输与记录.文章详细介绍了基于EMCCD器件CCD60建立相机的一种方法.利用CPLD器件产生EMCCD控制时序及视频同步处理控制时序,采用集成器件与分立器件相结合的方式建立EMCCD垂直驱动电路,建立EMCCD工作环境;然后,采用具有CDS功能的集成器件对CCD视频信号进行数字化,获得高帧频数字图像数据;再使用CPLD器件与光传输编解码芯片结合的方式实现高速图像数据的远程实时传输,最后采用USB2.0技术实现高速数据的实时采集.系统像素分辨率128×128,最高帧频可达1 000 fps,能应用于低照度高速图像荻取场合.     

基于SRIO 的高速图像串行传输系统设计

针对CCD 图像具有分辨率高、数据量大的特点,本文提出一种新的平台,可实时完成数据采集,并将采集的数据通过SRIO 接口以3.125 Gb/s 的速度进行传输与显示.该方法根据SRIO 接口协议,采用FPGA+DSP 的方式,利用FPGA 内的高速串行通信接口MGT,实现SRIO 通信协议,与DSP 之间的SRIO 接口模块进行高速传输,再通过DSP 的网络接口将接收到的数据实时传输到PC 机,进行显示.实验结果表明,这种新的平台能够实时传输所采集的CCD 相机数据,并具有可靠性高,可移植性强,升级简单,易于工程实现的优点.     

多通道CCD图像数据实时记录系统

针对多通道CCD图像数据实时记录、预处理问题,本文提出了一种基于DSP并行处理技术的方案.实验结果表明,系统实现了多通道CCD图像数据的实时记录.用四片DSP以及一个通用CPU实现一个最小系统,用于实时记录六路CCD图像数据,同时实现图像数据和辅助数据的分离,处理结果可以记录在本地的磁盘,也可以通过网线完成数据的传输.最小系统安装在标准的CPCI机箱中,当输入通道数大于六路时,可以通过最小系统并行的方式,实现系统的扩展.该方案已经应用于18路CCD图像数据的实时记录系统中,最小系统实现了最高63.2MB/s的数据记录.     

基于NIOSⅡ的高分辨率图像采集系统设计

介绍了一种基于NIOSⅡ的高分辨率图像采集系统的设计.系统以NIOSⅡ软核处理器为主控制器,配合高像素CMOS图像传感器、大容量SDRAM、高速DAC器件,实现高速高分辨率数字图像采集与实时显示.详细阐述了将Bayer图像转化为RGB图像的算法原理及其FPGA硬件实现,同时还给出了系统中其他各模块的FPGA硬件实现及其时序仿真图.系统提供了灵活的图像数据传输接口,可满足大多数工业应用.     

网络环境下实时图像信息处理传输系统

基于 MPEG-IV 编解码技术和 RTP/RTCP 网络传输协议,设计出一种以高速 DSPTMS320C6205 为核心处理器的实时图像信息处理传输系统(IPTS)。系统的总体构架采用Client/Server 模式,由现场视频信息采集前端、信息中心和视频信息传输网络构成。该系统融合了先进图像处理技术、信息技术、数据通信传输技术及自动控制技术等,能实时地采集和处理图像信息,并进行网络传输和控制,是一种范围大、方位全、实时、准确和高效信息综合处理系统。     

一种高性能低功耗的移动机器人视觉处理系统

针对传统的由图像采集卡和主控计算机构成的移动机器人视觉系统中存在的计算速度和功耗瓶颈问题,设计了一种基于数字信号处理器(DSP)和场可编程逻辑器件(FPGA)的智能图像采集卡和基于该智能图像采集卡的机器人视觉系统.该智能图像采集卡可以在完成图像采集工作的同时,通过FPGA和DSP高速处理图像数据,实时完成多种低层图像处理功能,在很大程度上减轻上位机的计算负担,使得在高性能机器人控制与传感系统中采用较低性能的上位机成为可能.实验结果表明,这种机器人视觉系统能够很好地满足移动机器人对运算速度和功耗的要求.     

基于FPGA的卫星图像模拟源系统设计

作为星上的有效载荷, 星载图像压缩设备必须经过严格的测试后方能投入使用. 如果在每一次的测试过程中, 压缩设备均与其前端体积庞大的 CCD 相机系统对接, 势必会造成时间和物力的浪费. 为了保证星载图像压缩设备研发和测试的顺利进行, 本文设计了一套卫星图像模拟源系统, 以模拟多路 CCD 相机数据. 系统基于 FPGA 和 LAN91C111 搭建, 可以在联网和自动两种工作模式下工作. 为了满足 17 路图像数据同时发送的要求, 采用了 MicroBlaze 和 VHDL 联合编程实现 SDRAM 的高速读写控制. 测试表明, 该图像模拟源能满足各项设计指标.     

基于改进的Hough算法的细胞破碎智能监测计数系统

为提高细胞内产物的产量以及质量,结合机器视觉技术,在传统Hough图像识别算法以及现有的细胞破碎装置的基础上进行改进,提出了一种应用于细胞破碎的智能监测计数系统的设计方案。该方案以光学放大电路、CCD图像传感电路为硬件平台,辅以机器视觉技术、图像处理算法实现对细胞破碎过程的图像监测及计数统计。在线实验监测表明,该智能监测计数系统能够完成对细胞破碎的统计计数,其识别速度相对于标准的Hough图像识别算法提高了近10倍,并能实时捕捉细胞破碎图像,可应用于细胞破碎产物的自动化提取。     

基于波形形态特征的海洋赤潮识别方法

通过对航空遥感高光谱波形的产生机理和形态特征的分析,提出了一组描述海水赤潮吸收和反射峰的特征参数及其计算方法,根据提取出的特征参数提出了两种海洋赤潮监测和识别的方法.通过对赤潮暴发现场采集的高光谱数据的分析证明,该方法可以有效地提取出数据中赤潮吸收峰和反射峰的特征参数,并且可以识别出赤潮发生的区? 域.所提出的方法为海洋赤潮的预测、引发赤潮的优势种藻类的判断以及藻类浓度的定量分析奠定了基础.     

身管内膛检测系统设计及实现

针对目前火炮内膛检测存在的问题,结合计算机图像拼接技术,设计并实现了一种高精度、高可靠性、智能化的身管内膛疵病检测系统,主要由内膛观测硬件系统和图像拼接分析软件系统组成.观测硬件系统主要是通过CCD摄像头获取内膛疵病图像,由液晶屏实时显示并保存,包括CCD摄像头分系统、计算机分系统和便携式控制箱三大分系统;图像拼接分析软件系统是基于特征点稀少的图像拼接算法对内膛图像进行处理拼接,提供完整的分析图像.系统应用实验结果表明,能获得无缝、清晰、完整火炮身管内膛图像,满足炮管实时检测需要.该系统为实现直观、快速、准确地对火炮的质量、寿命等性能做出判断有较大的实用意义.     

基于数字图像处理的高精度海洋潮位计量检测技术

将数字图像处理和数字信号处理技术应用于海洋潮位测量领域。采用DM642作为核心处理器,设计视频获取、编解码、外部存储器模块等硬件电路,通过JTAG仿真接口进行硬仿真;选择二阶识别算子,设计系统软件,确保DM642可实时处理CCD获取得到的潮位视频。该系统可满足潮位检测的高精度、实时性和自动化要求,可检测的潮位变化量程为0～8m、最大示值误差为1.2mm、测量最大标准偏差为 0.42mm。     

High-speed, two-photon scanning microscope

We have developed a high-speed two-photon microscope with submicrometer resolution in real time. The imaging speed improvement of this system is obtained by the use of a high-speed polygonal mirror scanner. The maximum achievable scanning rate is 40 mus/line, which is approximately 100 times faster than conventional scanning microscopes. High-resolution fluorescence images were recorded in real time by an intensified CCD camera. Using this instrument, we have resolved cellular architecture in three dimensions and have monitored the movements of protozoas. More important, photodamage to biological specimens during video-rate imaging can be minimized with two-photon excitation as compared with other one-photon modalities.     

偏流角误差对TDI CCD相机成像的影响与仿真

本文分析了TDI CCD相机的偏流角调整过程和偏流角误差匹配的影响因素,依据偏流角误差导致的姿态稳定度偏差对相机成像质量的影响,建立推扫相机像点与物点一一对应的数学模型,根据TDI CCD成像时超出对应像素的横向与纵向偏移量的累加计算,仿真卫星姿态稳定度改变时相机的成像;同时,利用单轴气浮转台和面阵CCD进行成像实验,将实验条件的像移速度与仿真条件的像移速度匹配,并对面阵CCD成像进行偏移量的累加,模拟推扫CCD成像,最后利用图像对比度和互相关相似性测度分析仿真成像与实验成像质量。仿真成像与实验成像在对比度和互相关相似性测度上相差为0．03左右,能较好满足地面卫星相机连调试验的图像仿真。     

基于图像配准技术的二维平台位置参数视觉测量

提出一种基于图像配准技术测量移动平台二维平移、旋转等参数的视觉测量方法．固定基准图和镜头,使CCD随平台在基准图的像平面内移动或旋转,再由图像配准技术对当前CCD接收到的图像在整个像平面内的位置进行定位,从而可实现微位移平台位置参数的测量．对基准图进行分块设计,并且对每一分块进行二进制编码．如果保证至少有一分块落到CCD成像区域内．实验结果表明系统的位移测量精度可达到亚微米级．     

Short-pulse range-gated optical imaging in turbid water

Using a very short laser pulse and camera gate in a range-gated optical imaging system, we have demonstrated an improvement in imaging in turbid water. A 0.5-ns FWHM laser pulse at 532 nm and a camera gate time ranging down to 120 ps were used to record images of 0.635-cm-bar-resolution targets at 6.5 attenuation lengths through 4.572 m of turbid water. With a four-channel version of this camera, coupled to a CCD camera, we can observe a quasi-three-dimensional image in real time.     

光电摆角测量系统中CCD信号检测与处理电路设计

本文介绍了在光电摆角测量系统中,采用多片CCD同步采样实现物体空间摆角实时测量的方法。给出了CCD工作参数和输出信号处理电路的设计,讨论了工程中的有关问题。     

Autonomous target tracking and following mobile robot

Tracking and following a moving target in real time is a very challenging task in autonomous mobile robot applications, due to the unstructured and unknown environment. In this article, a real time, autonomous, dynamic, whole-field target tracking system (360° coverage) is developed based on a pan/tilt/zoom CCD vision system. The vision system scans and locks the pose of the moving target and commands the tracking mobile robot to follow the target while avoiding obstacles. Bayes’ theorem-based foreground–background segmentation algorithm is applied for motion detection. The color-based particle filter algorithm is used to track the moving object. The system steers the tracking mobile robot toward the moving target based on the angular difference obtained from the tracking module. Fuzzy logic is applied and a sensor data fusion algorithm is developed to reduce the ultrasonic phantom effect of obstacle detection using eight ultrasonic sensors. Multiple behaviors are integrated through the proposed system. Experimental results show the proposed system can successfully track and follow a moving target and avoid obstacles in real time. The tracking accuracy is higher than 80%.