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FPGA和线阵CCD的麦粒检测系统研究

为满足粮食安全性和麦粒等级划分的需求,本文提出了一种基于FPGA和线阵CCD的麦粒快速检测系统的设计方案。选用线阵CCD作为图像传感器采集麦粒图像信号,FPGA产生与控制整个系统时序,通过A/D对采集信号进行处理,并通过串口传输到上位机。结果表明,该设计能够实现对麦粒图像信息的采集、存储、处理及显示。本系统在麦粒图像数据的高速实时采集和处理上具有采集信号质量好、可靠性高、传输速率高等优点,并且具备良好的稳定性与抗噪性,在粮食监测中具有广泛的应用价值。     

基于PCI总线的CCD数字相机采集系统设计

针对高速图像信号采集系统中数据传输量大的特点,提出了一种基于PCI总线的CCD数字相机采集系统的设计方法,给出了系统整体设计方案。采集系统以Camera Link和PCI总线为接口,结合FIFO、PCI9054和FPGA来实现计算机对CCD相机的设置和图像数据的采集。Camera link接口实现低压差分信号至TTL信号的转化和相机与图像采集卡之间的串行通信,PCI9054实现本地端与PCI端的桥接使用户接口设计简单,FIFO实现对高速采集后的海量数据进行缓存,FPGA实现整个系统的时序控制。这很好的解决了计算机与数字相机进行高速、大数据量传输的难题。     

近景线阵CCD数据采集系统的设计与实现

针对Kodak的RGB三色线阵CCD-KLI14403设计一款基于CPLD的高分辨率线阵CCD实时数据采集系统.系统利用Verilog HDL进行程序设计实现CPLD对各个功能模块和逻辑单元的时序控制,设计采用线阵CCD作为系统图像传感器,以图像专用A/D处理芯片对CCD的输出信号进行噪声处理和模数转换,最后通过USB2.0接口实现上位机与下位机之间控制指令和采集数据的实时传输.这种设计方法不仅降低了对系统各模块之间的协调控制难度,而且具有驱动时序精确、抗干扰性能良好、输出信号稳定等特点.实验结果表明,该设计系统可以有效地完成图像数据的采集和传输,达到了预期效果,且设计灵活,系统性能较好,具有一定的通用性和科研价值.     

大面阵CCD相机图像信号模拟器的设计

面阵CCD相机需要增加光学镜头并在时序控制电路驱动下才能输出图像,给图像采集、存储等图像处理实验带来不便。在分析面阵CCD(M22)的特性和时序的基础上,设计了一种基于现场可编程门阵列FPGA的大面阵CCD模拟器,把一幅标准图像预先存储放在FLASH中,上电初始化后,再把该图像从FLASH拷贝到SDRAM中,根据相应的指令,在时钟的下降沿把SDRAM中图像信息按照Camera link协议输出,并对像素时钟进行计数,产生行同步信号。实验结果表明,面阵CCD模拟器符合M22相机的输出时序要求。模拟器的设计与实现为图像采集和存储等实验提供了支持和保证,缩短了工程上的调试时间。     

基于单片机的线阵CCD驱动模块硬件设计与实现

根据线阵CCD驱动时序的特点,给出一种线阵CCD驱动电路的设计方法。采用具有增强型内核的单片机产生CCD所需的驱动波形,能充分发挥单片机可编程的特点, 为用户提供丰富的驱动信号接口,并实现了电子快门功能。首先介绍CCD驱动模块的基本工作原理、主要特点和驱动时序的设计思路,接着完成驱动模块软硬件的设计,最后通过大量实验验证该驱动模块的有效性。实验结果表明: 该驱动模块所产生的驱动信号满足CCD的需要,当该驱动模块集成到其他无接触测量系统中时, 该测量系统能正常稳定工作,测量结果准确,精度达到了μm级。     

线阵CCD图像采集与电气传动的数字同步控制

介绍了线阵CCD驱动时序、传感特性和基于DSP的线阵CCD驱动电路。给出了线阵CCD时序驱动与电气传动的同步控制方案。分析了线阵CCD图像采集与电气传动的数字同步控制的工作原理及其数字同步控制的实现方法。PLC根据触摸屏设定的速度,给出线阵CCD的驱动频率及其DSP的定时常数。同时,PLC给出伺服脉冲频率,经伺服系统实现对传动机构的速度控制。使线阵CCD的图像采集速度与平面运动物体的速度保持精确同步。     

基于CPLD的线阵CCD驱动电路的设计

采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)作为控制单元,设计一款驱动电路以产生线阵CCD需要的驱动信号。利用硬件描述语言(HDL)进行CPLD功能模块以及逻辑单元的设计,不仅发挥了CPLD"可编程"的特点,而且为用户提供较多的信号接口,具有较强的灵活性和稳定性,提高了CCD驱动脉冲的准确性。在介绍驱动电路工作原理的基础上,给出了驱动脉冲时序的设计方法,并通过电路测试数据验证该电路的有效性。实验结果表明:该驱动电路输出的驱动脉冲,完全满足线阵CCD的需要,整个驱动电路工作比较稳定,其输出信号具有严格的时序关系。该驱动电路可以集成到无接触测量系统中,用来产生线阵CCD所需的驱动脉冲,并且有较高的精度。     

高灵敏度CCD光电信号检测系统的设计

高灵敏度线阵CCD常用于光谱仪的精密科学仪器中,设计优良的光电信号检测系统有利于充分发挥高灵敏度CCD的作用.为了充分发挥高灵敏度CCD的作用,提高脉动光谱信号的质量和仪器的性能,本文在埋沟道型IL-C6-2048C线阵CCD基础上,根据CCD的输出信号是负极性的离散模拟信号并且混杂有幅度较大的复位脉冲干扰的特点,设计电路对CCD输出信号进行适当的预处理.对于预处理后的信号含有1/f噪声和低频噪声的问题,本文采用了相关双采样技术提高了动态光谱检测系统的信噪比.为了提取信号的特征及对信号进行后期处理,本文设计了高速的ADC对CCD信号采集.整套系统可以大幅度提高CCD信号的质量与精度.     

基于TCD1501C的光信号采集与存储系统

探讨基于线阵CCD TCD1501C实现光信号高精度测量的可行性。设计方案采用CPLD产生CCD驱动脉冲和部分系统时序,CCD输出信号经A／D转换芯片TLC5510采集后通过FIFO芯片CY7C464缓存后向上位机传送。提出了具体的系统电路设计方法和部分驱动的编程源代码。原理样机已运用于微形变测量的光纤出射条纹检测中,具有集成度高、性能稳定、精度高、成本低的优点。     

高帧频DVI接口彩色CMOS数字相机系统设计

针对高帧频彩色CMOS图像传感器在机器视觉高速成像领域中的应用,本文介绍利用高性能可编程逻辑器件FPGA实现CMOS图像传感器MI-MV13的高速驱动时序的设计,并且在FPGA内部设计了高速FIFO缓存器和双口RAM来完成Bayer彩色阵列图像数据的实时同步转换输出RGB彩色分量。最终由2片专用DVI接口集成芯片SiI178实现了DVI-IDualLink模式的高帧频高分辨率彩色图像输出,DVI接口方便显示终端和高速存储设备链接。该相机系统具有集成度高、低功耗、接口通用紧凑、传输带宽高的优点。     

基于SOC的线阵CCD图像采集单元设计

为提高工业在线视觉检测系统中CCD图像采集单元的性能,使用Xilinx公司生产的Virtex-II Pro系列FPGA,采用标准IP Core结合用户逻辑模块的方式设计了基于SOC(片上系统)的线阵CCD图像采集单元.在介绍图像采集单元整体结构及工作过程的基础上重点介绍了如何设计片上系统中的用户逻辑模块以输出CCD及A/D驱动脉冲,并利用Virtex-II Pro内部的双端口BlockRAM实现对CCD图像数据的采集和存储.基于片上系统的线阵CCD图像采集单元具有结构紧凑、采集速度快、通用性及可扩展性强等特点.     

星上迭代图像处理算法的FPGA实现研究

针对现场可编程门阵列(FPGA)不擅长处理迭代运算的问题,提出一种基于FPGA的星上迭代图像处理算法的架构.首先,对算法所需参数个数进行估计;然后,依据参数个数及类型对双口RAM进行相应分配;最后,控制双口RAM和寄存器组"读"写"时序以实现算法迭代和不同CCD之间的运算切换.提出的算法架构嵌入了包含迭代运算的图像处理算法,使图像处理算法能够流水线处理多片不同类型的CCD,而只占用处理一片CCD的FPGA资源.实验以8片不同类型线阵CCD为例,FPGA的Slice资源仅占用20％,满足了设计需求,有效的提高了FPGA资源的利用率.且该架构可以广泛应用于其他迭代算法的FPGA实现中.     

基于FPGA和DSP的时间分辨荧光光谱测硼仪

针对硼元素受光照射时发射荧光的特点,设计了高速、高分辨率的时间分辨荧光测硼仪。选用氮脉冲激光器作为激发光源;光电倍增管作为传感器;DSP(TMS320F2812)作为控制系统的核心;采用ALTERA CycloneII系列FPGA(EP2C8Q208C8)控制采样时序;结合高速模数转换器(ADS805)等构造系统硬件。通过在FPGA内部设计硬件逻辑,对ADS805和模拟多路开关进行精确的时序控制,同时采集光源信号和荧光信号;使用DSP处理所采集的数据;通过USB接口,将数据传送至PC。样机试验达到设计要求。     

线阵CCD光谱分辨率检测系统设计

在分析光谱测试仪器检测设备发展现状的前提下,为解决光栅分辨率测试仪器中存在的电路复杂、探测器灵敏度低、结构可变通性差等问题,设计了一种以线阵CCD ILX554B为探测器的、以STM32F103为主控单元的线阵CCD光谱分辨率检测系统。系统利用片上高速时钟产生线阵CCD所需的驱动时序,经片上ADC采样后获取实时的光谱数据,将采集的数据经USB接口上传给上位机进行处理,获得最终的被测分光器件的光谱分辨率信息。最后,分别以汞灯和氩灯为光源,利用所设计的系统对光栅分辨率进行了测试,实验数据表明,在500 k Hz的驱动频率下,系统光谱分辨率可以达到0.01nm。系统满足低成本、高精度、稳定和可靠等要求。     

跳频检测中快速测频系统的设计

由于单片机受本身时钟频率和若干指令运算的限制,若单独使用它来开发测频系统,测频速度较慢,无法满足跳频检测设备中高速测频的需求.为满足跳频通信中测频应变速度快、灵敏度高的要求,本文将介绍一种以FPGA为测频核心处理芯片、单片机(C8051F020)为数据处理器的高速测频系统的设计方法,并详细地介绍了系统的组成, FPGA的设计、功能仿真等.实验结果表明,该方案完全符合设计要求.     

纳米磁微粒的激光散斑位移测量系统

为了实现对磁流体的运动形态及磁微粒聚集离散位移量的测量,设计了一种纳米磁微粒的激光散斑位移测量系统。采用激光器、CCD器件、差分放大器、高速A/D转换器及FPGA芯片等器件,完成了散斑信号高速采集系统,单通道信号采集速度达到3 Msps,8通道并行处理,实现了毫秒级图像采集要求;实现了USB2.0高速通信接口,使数据传输速率达到30 MB/s,完成了激光散斑信号的高速实时数据传输;设计了本系统硬件设备的驱动程序以及数据实时处理的Win32应用程序,完成了散斑信号的数据处理,测量分辨力达到纳米尺度。所实现的纳米磁微粒的激光散斑位移测量系统达到了纳米磁流体表征检测对分辨力和系统响应时间的要求。