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。     

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。     

基于DDR模组阵列的超高速数字图像存储技术

为了实现光电跟踪测量系统高精度测量中图像数据的超高速实时存储,提出了基于双数据率(DDR)模组阵列的超高速数字图像存储方案.采用大容量DDR双列直插式内存模组(DIMM)阵列作存储介质,现场可编程门阵列(FPGA)作DDR模组阵列控制器,设计了存储系统.介绍了存储系统的总体设计框图,给出了DDR模组阵列控制器的各模块设计和图像数据的输入、输出方法.测试中完成了数据速率为1 000 MB/s的高速图像实时存储;分析表明其最高数据存储速率可达1 828 MB/s,可满足光电跟踪测量系统高精度测量对高帧频、大靶面图像传感器输出图像数据超高速实时存储的需求.     

基于LVDS技术的高速图像采集系统的设计

针对图像传感器采集数据量大、传输通道多、传输速度快等特点,将LVDS技术应用于图像采集系统,提出了一种基于LVDS技术的多通道高速图像采集系统.详细介绍了LVDS技术的基本工作原理、技术特点,并结合实际设计要求,重点阐述了多通道高速图像采集系统的总体结构和各部分的硬件构成及系统控制部分的软件设计流程.同时,对于不同的图像尺寸和SPI接口情况进行了FPGA内部模块的系统仿真,证明整个系统能够实现对数据量高达5.9 Gbit/s的1280×1024图像阵列的实时采集和数据传输功能.     

基于FPGA的双流水线高速存储方法

在图像数据采集中,存储体系需要满足对图像数据持续高速存储的要求。针对某图像信息处理器的性能测试需求,开发了图像数据的高速并行化存储体系。为了实现200 MB/s的持续存储速度,借鉴并行化扩展的思路,设计了一种结构为5×8的多通道NAND Flash存储阵列。以状态机实现通道内和通道间的流水线设计,通过双流水线形式的并行工作模式,充分发挥每个NAND Flash的存储性能以实现图像数据的持续高速存储。采用XC6SLX150作为主控单元,以FPGA内部丰富的RAM资源进行数据缓冲,设计满足200 MB/s存储速度,实际性能测试达到450 MB/s。测试结果表明该方法通用性强,便于扩展存储容量和提高存储速度,为存储体系设计提供了一种新的思路。     

OPC UA技术在工业物联网中的应用及趋势

随着工业物联网技术的快速发展,待处理的数据量急剧增加,传统的C/S、B/S架构在处理大数据量时效率低下,且不能满足灵活部署、敏捷化生产、频繁更新、高并发访问的需求,从而使OPC UA通信技术的发展备受瞩目。OPC UA作为信息互联的基础协议,对万物互联和异构网络语义互操作有着至关重要的作用。围绕着OPC UA在工业物联网中的应用,介绍了OPC UA的发展历程,着重阐述了OPC UA客户端/服务器系统架构和OPC UA发布者/订阅者系统架构的信息建模、访问统一性、传输机制、网络安全等关键技术,最后介绍了建立OPC UA信息模型的新方法、OPC UA在TSN中的应用、轻量化安全协议等新的发展趋势。     

一种Camera Link接口的高速图像信号源卡设计

为了给某高速图像记录器提供一个可靠的图像源,设计了一种基于Camera Link接口的高速图像信号源卡。文中提出了板卡的总体方案,给出了其硬件电路以及控制逻辑设计。该信源卡通过CPCI总线接收上位机的命令与图像数据,利用SDRAM高速缓存图像,与图像记录器之间通过Camera Link接口通信,实现图像数据的高速可靠传输,传输速率达100MB/s。该信源卡已经成功应用于高速图像记录器的地面测试系统之中,满足了其测试需求,具有一定的工程应用价值。     

基于高速eMMC阵列的视频存储系统设计

针对视频采集存储技术大容量、高性能的需求,文章提出了一种基于高速eMMC阵列的视频存储系统设计,介绍了系统的总体硬件架构和程序工作流程,重点研究了相机传输模块和eMMC阵列存储模块的逻辑设计,FPGA与eMMC阵列之间的数据传递采用了并行方式进行传输,写入速度为200 MB/s,读出速度440 MB/s,存储容量为160 GB,实现了一种大容量、高速传输、集成度高的视频存储系统。实验证明,这个设计可成功读取到完整的图像数据。     

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。     

Zynq平台嵌入式本地光谱分离微型高光谱仪研制

高光谱图像数据量大,对数据传输带宽要求高,通常难以在结构紧凑的微型高光谱仪中实现实时调焦与视频流传输等功能。文中基于新型快照马赛克高光谱传图像感器,设计实现了一套嵌入式微型高光谱仪,在本地完成传感器的驱动和高光谱数据分离。单波段光谱图像数据经千兆以太网传输至上位机,从而大幅降低了对传输带宽的要求,大幅增强了调焦与光谱视频预览效果。实测结果显示,该系统高光谱图像传输帧频可达50帧/s,能够满足高时间分辨应用下的实时调焦与动态信息捕获的需求。     

Application of wavelet denoising to improve compression efficiency while preserving integrity of digital micrographs

Modern microscopy methods require efficient image compression techniques owing to collection of up to thousands of images per experiment. Current irreversible techniques such as JPEG and JPEG2000 are not optimized to preserve the integrity of the scientific data as required by 21 CFR part 11. Therefore, to construct an irreversible, yet integrity-preserving compression mechanism, we establish a model of noise as a function of signal in our imaging system. The noise is then removed with a wavelet shrinkage algorithm whose parameters are adapted to local image structure. We ascertain the integrity of the denoised images by measuring changes in spatial and intensity distributions of registered light in the biological images and estimating changes of the effective microscope MTF. We demonstrate that the proposed denoising procedure leads to a decrease in image file size when a reversible JPEG2000 coding is used and provides better fidelity than irreversible JPEG and JPEG2000 at the same compression ratio. We also demonstrate that denoising reduces image artefacts when used as a pre-filtering step prior to irreversible image coding.     

一种基于STEP的CAD模型直接分层方法

提出了一种基于产品模型数据交换标准的3维计算机辅助设计实体模型直接分层方法,零件的原始计算机辅助设计模型以产品模型数据交换标准中性文件的格式输入分层系统,系统提取其几何拓扑信息并重建计算机内部几何模型。用户选择零件的制作方向并指定分层厚度后,系统自动对计算机辅助设计模型进行直接分层,分层结果可直接送到各种快速成型系统加工。基于产品模型数据交换标准的计算机辅助设计模型直接分层不依赖任何特定的计算机辅助设计系统,通用性、灵活性好,而且产品模型数据交换标准文件的数据量大大小于STL文件,有利于网络化设计与制造环境下的数据传输与交换。     

铝型材挤压模具CAD中型材截面的实体信息处理

铝型材挤压模具中，工作带起着非常重要的作用。本文开发了铝型材挤压模具CAD工作带的实体信息处理程序，对铝型材截面信息进行提取，从而根据这些信息进行模孔工作带的设计计算，并传到到UG／OPEN进行工作带图形绘制。本文中实体信息的提取主要包括实体元素信息的读取、轮廓分类和排序；信息的传递主要指从型材截面传递到所需格式的数据文件和数据文件与UG／OPEN之间的传递。     

一种基于DSP的声学信号采集系统设计

为了快速采集并借助专用芯片对信号进行实时处理,设计并实现了一种以TI公司高效率、低功耗的数字信号处理器TMS320VC33为核心的信号采集系统.它能够实时获取声学信号,能够实现各种灵活多变的信号处理算法.采用即插即用的USB通信接口,能够以1MB/s快速传输数据,完全满足声学/音频信号的采集密度要求.该设计方案电路精简,可靠性好,具有一定的通用性.实验证明:系统做为采集设备可以独立工作,也可以结合LabVIEW应用于虚拟仪器.     

基于LZW改进算法的BMP图像无损压缩转换

探讨了在VC＋＋环境下,运用改进LZW算法对BMP图像进行无损压缩转换成GIF格式的图像。首先分析了BMP与GIF两种图像的具体格式,然后在VC＋＋环境下建立自己的函数库文件。在理解LZW编码算法原理的基础上,提出一种改进型的LZW算法并在VC＋＋下实现该算法。通过前面建立的BMP图像函数库,调用相关函数,就可以找到相应的具体的图像数据,进而通过改进型LZW编码将BMP图像数据转换成GIF图像数据,实现图像格式的无损压缩转换。     

嵌入式图像采集传输系统的多进程控制

为解决嵌入式uClinux构成的图像采集传输系统存在的速度不匹配和资源共享问题，采用多进程算法和访问状态标志控制进程。实现了图像采集进程和文件传输进程的核心算法，建立了多进程。使用访问状态标志控制进程同步，解决了资源的竞争和共享。应用结果达到了多进程速度的匹配和资源共享。     

一种基于BMP图片的显示方法

文章提供了在DOS操作系统下,使用C语言实现BMP图像文件的显示方法。采用VESA视频标准,根据BMP图像的文件结构,对图像文件进行读写操作。全部程序在Borland C++3.1环境下编译运行成功,实现了VESA标准的几种显示模式,显示和保存效果清晰,色彩图像真实。该方法已应用在某智能仪器的视频显示中。     

传统X线机的医学影像数字化实现

基于DICOM3.0标准,系统地分析了标准中关于X线医学图像的文件格式及网络通信过程,根据传统影像增强-电视系统X线机的数字化特点,设计了一种符合DICOM标准的医学X线图像采集、增强、传输与存储系统,着重介绍了DCM文件的存储、网络传输并给出了软件实现,为传统X线机融入PACS提供了一种方法.     

基于STM32的音频解码器

本文介绍了一种基于STM32F103ZET6的音频解码系统,利用MCU自带的FSMC接口外扩128M的nandflash,用于存储从PC机端拷贝的图片文件和音频文件。存储在flash中的文件利用FAT32文件系统进行管理,然后送LCD和wm8978进行图片显示和音频播放。音频解码芯片wm8978通过I2C和I2S分别和MCU通信,实现音频数据流的传输;LCD通过FSMC接口和MCU链接,实现图片数据流的传输。     

基于CimatronE的刀路后处理方法与实践

由CAD/CAM软件的后置处理文件完成的程序代码不具有普适性。以CimatronE的后置处理文件和华中数控系统机床为实例,详细阐述了设置与修改刀路后处理文件的方法,目前该方法已经广泛应用于生产实践。