961单元自适应光学系统波前处理器

针对大型地基高分辨率成像望远镜对自适应光学系统波前处理器在输出规模、处理速度和控制带宽方面的要求,研制了千单元级自适应光学系统.设计了一种由主控计算机、波前处理主板和可扩展的波前处理子板相结合,输出规模最大可达1200单元的自适应光学系统波前处理器.采用大规模逻辑器件作核心处理芯片,用多线并行流水算法缩短波前处理延时,提高系统控制带宽.对设计完成的波前处理器进行了基于961单元变形镜的开环展平实验以及基于137单元变形镜的闭环校正实验.实验结果显示:系统最高采样帧频为2000 frame/s时,波前运算延时为20.96μs,表明文中提出的硬件扩展和多路并行流水算法对于大规模自适应光学系统波前处理可行且有效.     

基于FPGA的自适应光学波前处理算法

针对自适应光学系统对波前处理计算量和实时性要求的提高,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的自适应光学系统波前处理算法。该算法利用核心处理模块重复利用的方式完成波前斜率计算,利用矩阵与向量相乘的可分解性完成波前复原计算。在像素时钟的同步下,完成整个波前处理,给出促动器所需的促动量。以一片Virtex-4LX80FPGA作为主核心处理芯片进行了实验验证,结果表明:该算法可降低50%的硬件资源,提高了系统波前处理能力;另外,算法可实现在当前帧结束前完成整个波前处理运算,提高了系统的波前处理速度和整个自适应光学系统的控制带宽。在室内的Shack-Hartmann波前传感器的的自适应光学系统上进行了激光光源的校正实验,结果显示光源能力集中度有了明显的提高。     

自适应光学系统波前处理算法的优化

考虑自适应光学系统对波前处理计算量和实时性的要求,对原有基于块运算的波前处理算法进行了改进和优化,提出了一种自适应光学系统波前处理算法.该算法基于重复利用核心模块的方式完成波前斜率计算,利用矩阵与向量相乘的可分解性完成波前复原计算.在像素时钟的同步下,完成整个波前处理运算,给出促动器所需的促动量.采用一片Virtex-4 LX80现场可编程门阵列(FPGA)作为核心处理芯片进行了实验,结果表明该算法对于同样规模的自适应光学系统可降低约为50％的硬件资源,提高了系统的波前处理规模;与原算法帧同步结束后有338 μs的计算延时相比,本文提出的算法可在帧同步结束前完成整个波前处理的运算,提高了自适应光学系统的控制带宽.利用改进后的算法在原系统上进行了室内的光源校正实验,取得了很好的效果.     

机动式车载自适应光学波前处理器的设计

为满足机动式车载自适应光学系统的需求,设计了专用的波前处理器。该波前处理器采用波前处理主板、波前处理子板和DA转化板相结合的硬件架构,由光纤作为通信载体。在满足功能需求的同时提高了系统的可靠性;波前处理器是自适应光学系统闭环控制的运算中心,其运算延时直接影响系统的控制带宽。本文提出一种基于FPGA的多线流水自适应光学实时波前处理方法,实现了波前斜率计算、复原运算和控制运算。结果表明:对于两级精密跟踪,97个子孔径以及97单元变形镜的自适应光学系统,系统处理延时为506.25μs,满足系统1 500Hz的实时波前处理需求。     

基于FPGA的雷达信号采集系统设计

为了精确采集前端雷达信号,设计了一种基于现场可编程逻辑门阵列(field progr-ammable gate array,FPGA)的雷达采集系统.采用FPGA作为核心主控芯片,通过给雷达收发芯片赋值产生雷达信号,用FPGA控制板间的AD芯片对回波信号进行采样.最后将信号传输到上位机中,从而实现雷达信号获取、数据采集...     

用FPGA设计数字存储示波器

介绍基于现场可编程门阵列（FPGA），采用模拟／数字、数字／模拟转换器件和RAM（UT62．256）静态存储器件，完成了数字存储示波器的功能。经测试，整机功能齐全，输出波形稳定，没有明显失真。     

自适应光学系统中非共轭问题对波前校正的影响

在常规的自适应光学系统中,变形镜与波前传感器满足共轭位置关系以保证最好的校正效果。现基于角谱理论,通过对光场线性传输过程的仿真,分析了波前传感器偏离与变形镜共轭的位置的情况下波前校正效果所受到的影响。结果表明,波前传感器偏离共轭位置的距离增大和共轭位置波前的增大,均会导致校正效果变差。     

自适应光学系统波前处理技术

自适应光学是基于随机扰动理论、光波前重构理论的一个新兴光学分支,是光学、机械、微电子技术相互渗透、交叉的前沿学科。自适应光学系统核心器件之一的波前处理器研究,受到广泛重视。文章分析了自适应光学系统及波前传感技术．并对影响波前处理器性能的主要因素进行了研究。     

基于国产FPGA的数显表设计

根据数字显示仪表国产现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的工程应用需求,本文选用紫光同创公司研发和生产的Logos系列FPGA芯片PGL22完成了数显表的设计。本文主要介绍了数显表的技术参数、硬件设计原理、FPGA的软件框架以及程序设计流程图等内容。     

基于实时波前信息的图像复原

提出了一种基于PIX总线的千单元可扩展波前探测图像恢复技术.采用波前探测与图像恢复相结合的方式来克服大气扰动和系统像差对图像分辨率的影响,满足大型地基望远镜高分辨率成像的需求.首先利用波前探测的方法得到波前相位畸变量,再由此恢复退化图像.其核心部件-波前处理器则采用波前处理主板和可扩展的波前处理子板相结合的方式来满足不同光学系统对波前处理规模的需求,波前空间采样散可扩展至千单元数量级.系统在室内进行了激光光源图像恢复实验,使激光光源的能量集中度提高50％左右;在室外对恒星和0.6″的双星图像进行了恢复,其半高全宽下降了约80％.系统采用大规模现场可编程门阵列(FPGA)作为波前处理的核心器件,实现了波前探测的实时处理和透过大气成像的退化图像的高分辨率图像恢复.     

光流法运动估计在FPGA上的实现与性能分析

图像序列的光流估计理论在机器视觉领域已被提出多年,但算法的高计算复杂度限制了其在工业领域的应用。为了满足应用的实时性要求,阐述了一种光流实时估计的实现方法。为了提高算法精度及减少FPGA片内资源消耗,对L&K光流计算方法进行改进。首先,通过设计两层光流计算架构来提高精度。针对在此过程中出现的外部存储器读写速率不够的问题,提出一次读取同时分层缓存、分时计算的方法。考虑到两层光流在计算过程中的迭代关联性,设计了满足要求的外部存储器数据读出顺序表;然后,针对卷积运算资源消耗大的问题,设计了新的卷积权重函数,能够将卷积计算量降低73%,从而节省了大量逻辑资源;最后通过实验验证,所提出的FPGA光流计算方法的精度高于运行在PC平台的L&K方法,卷积计算资源消耗明显降低。设计的系统可以完成1280×1024 pixel、60 frame/s输入视频的计算,满足光流计算的实时性要求。     

基于波前编码技术的眼底成像系统

提出了一种混合光学-数字眼底成像系统,该系统不需要探测和补偿不同人眼带来的像差的动态变化,即可获取高分辨率的视网膜图像。该系统在出瞳位置放置一块三次相位掩膜板对眼底图像进行编码,然后采用维纳滤波算法复原获取清晰图像。利用基于光学成像的二维卷积模型对该系统进行了仿真实验,结果表明,针对不同个体的人眼像差,三次相位板可以使系统的点扩散函数在一定范围内保持一致,从而校正包含离焦、彗差、像散、三叶草在内的人眼像差,获得清晰的眼底图像。该系统的设计简化了传统眼底相机的复杂光学结构,是一种便携式结构。     

大型望远系统波前检测中的波前误差修正

在大型望远系统的波前检测中,固定着五角棱镜的运动平台沿并非严格平面的导轨平台移动时,五角棱镜会发生微偏转产生扫描激光束转向的波前误差。用渥拉斯顿棱镜型双频激光干涉仪实时测量五角棱镜的运动误差,计算扫描激光束入射望远系统子孔径时的波前误差,修正此波前误差得到子孔径范围内望远系统自身的波前。     

基于FPGA的喷绘机高速光纤通信系统设计与实现

为解决喷绘机打印数据实时传输问题,将以现场可编程门阵列(FPGA)和串行解串器为基础的高速光纤通信技术应用到打印数据的通讯中。系统中FPGA用于实现通讯数据的存取、8B/10B编解码和CRC校验的功能;串行解串器实现了并/串和串/并转换及锁相功能;光收发一体模块实现了电光转换和光电转换。该光纤通信系统在喷绘机上进行了实际打印试验,应用结果表明系统在300 Mbps通信带宽下能够稳定传输,在120小时的连续测试过程中没有出现打图错误现象。实现了高可靠性、长距离、高速数据传输的功能。     

双旋光器结构的可重构三值光学处理器

针对三值光计算机进行逻辑运算时处理器的数据位与像素位在数量对应关系上的差别,提出了一种新的典型光路结构——双旋光器结构来提高光学处理器的重构速度,减少数据位数的管理难度.利用提出的结构实现了以行为单位的运算单元——行运算器,讨论了行运算器的重构特性、重构电路以及重构指令.在此基础上,设计并实现了可以降低处理器管理软件复杂度的双旋光三值光学处理器,并阐述了双旋光三值光学处理器的重构过程.最后,进行了行运算器重构指令的验证实验.验证结果表明:双旋光三值光学处理器原理正确,81个重构指令全部有效;在具有3个分区的双旋光三值光学处理器中,可并行实现任意千位量级的二元三值逻辑运算.