基于GTX串行收发器的高速Cameralink数字图像光纤传输

针对目前Cameralink数字图像光纤传输系统当中的不足,以实现高带宽的Cameralink-Full模式数字图像实时远距离传输为目的,对基于GTX串行收发器的数字图像光纤传输系统进行了研究;系统采用GTX串行收发器代替编解码芯片实现数据的串并转换功能,再通过数据通道的时分复用提高GTX串行收发器的传输带宽以及利用异步FIFO数据缓存处理等提高数字图像光纤传输系统的适应性;实验结果表明,GTX串行收发器的数据误码率达到10-12以下,光纤传输系统传输带宽达到4.19 Gb/s。     

基于CORDIC的交流相位跟踪零差补偿方法及其实现

为了消除温度、振动等环境因素在光纤干涉测量中的影响,发展了一种基于交流相位跟踪零差补偿(PTAC)的干涉条纹相位稳定技术。利用马赫-泽德光纤干涉仪结构和杨氏双孔干涉原理实现高密度的余弦分布干涉条纹投射。光纤端面菲涅尔反射与光纤耦合器构成迈克尔逊干涉结构,光电探测器检测迈克尔逊干涉仪的输出信号。相位稳定子系统采用相位生成载波(PGC)方法提取环境因素引起的光纤干涉臂相位差,结合坐标旋转数字式计算机(CORDIC)求解相位差,并生成补偿信号反馈给压电陶瓷(PZT)驱动器,实现条纹相位的稳定。该系统相位解调精度达2.75 mrad,环境因素对干涉条纹相位的影响低于53.43 mrad。实验结果验证了该相位稳定方法的可行性。     

基于万兆以太网的Cameralink数字图像光纤传输系统

针对当前工业相机在传输高分辨率和高帧频图像时的传输困难问题,设计了以FPGA为核心处理器的Cameralink数字图像光纤传输系统。系统采用SelectIO接口模块代替接口芯片,经数据处理后再通过万兆以太网模块完成2 Medium模式的Cameralink图像数据与AXI4-stream数据流之间的相互转换。实验表明：对于640×512分辨率、1 kHz帧频的2 Medium模式的Cameralink图像数据,可转化为AXI4-stream数据流进行高速、稳定的光纤传输。并在接收端将AXI4-stream数据流完整、实时地还原回2 Medium模式的Cameralink图像数据,解决了传输困难的问题,传输带宽为3.93 Gbit/s。     

基于FPGA的多目标数字图像模拟器

多目标跟踪是当前数字图像处理系统的主要研究方向之一,为了验证多目标数字图像处理器的跟踪性能,设计了具有标准Camera Link协议数字图像输出能力的多目标数字图像模拟器。采用XC7K160T FPGA作为数字图像模拟器的核心逻辑控制单元,利用FPGA端的并行处理能力,生产多个伪随机数发生器,实现10个图像目标轨迹的随机独立规划。数字图像模拟器利用串并转换接口,将FPGA生成的数字图像转换为符合Camera Link协议标准的差分数字信号,数字图像的输出像素时钟提高至85 MHz,能够在1 920×1 080分辨率情况下,输出最高帧频400 Hz的8 bit位深灰度的数字图像。采用串口实时输出当前图像中目标的位置信息,用于检验后端数字图像处理器对目标提取的准确性以及处理延迟时间。     

基于数字条纹投影的钢板表面三维缺陷检测

针对目前常用的钢板表面检测系统在检测三维缺陷时存在的局限性,提出了一种基于数字条纹投影的三维缺陷检测方法,并构建了检测系统的数学模型,首先通过面阵CCD相机采集由表面三维缺陷引起的投射条纹形变图像,然后使用旋滤波算法对条纹图像预处理,并通过傅里叶变换轮廓术算法实现对条纹相位的提取,最终利用数学模型推导出条纹相位与缺陷深度的关系,进行钢板表面三维缺陷的在线检测.试验结果表明,该方法在准确检出钢板表面三维缺陷(凹坑或凸包)的同时较好地解决了钢板在传送中的振动及二维缺陷干扰等问题.     

基于国产化FPGA的时统系统设计

文中设计了基于国产化FPGA芯片PG2L100H的多输入源、多频可选输出的时统系统，实现了包括GPS、北斗、IRIG-B码的多输入源实时切换，并对在进行时间信息的解编码后授时给设备其他系统进行同步，同时在软件设计中加入加三移位运算方法来优化LUTs的使用率。该设计在实验室环境下进行测试，具有成本低、同步精度高、稳定性强等优点，对于光电测控设备现有技术更新具有实用价值。