高幀頻數(shù)字圖像采集顯示片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、伴隨半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，視頻圖像采集處理技術(shù)日臻成熟，其在視覺檢查、自動探傷、測量與檢測、自動識別等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文針對運(yùn)行在350KM/H的高速列車，建立實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測的高幀率、高分辨率圖像采集與處理系統(tǒng)。項(xiàng)目采用300fps的高速工業(yè)相機(jī)，以滿足對350KM/H運(yùn)行的高速列車清晰穩(wěn)定成像。同時(shí)采用片上系統(tǒng)(SoC)處理高速工業(yè)相機(jī)產(chǎn)生的大量視頻圖像數(shù)據(jù)，以滿足該項(xiàng)目要求的體積小、成本低、可二次開發(fā)和實(shí)時(shí)性好等特點(diǎn)。
　　本文

2、研究的片上實(shí)時(shí)圖像采集與處理系統(tǒng)分為圖像采集、存儲及顯示三部分。
　　首先，根據(jù)項(xiàng)目要求計(jì)算出相機(jī)及相機(jī)接口參數(shù)，得出系統(tǒng)采用300fps、分辨率為640*480的CMOS高速工業(yè)相機(jī)與Camera Link相機(jī)接口。CMOS高速工業(yè)相機(jī)具有高幀率、高圖像穩(wěn)定性、高傳輸能力和高抗干擾能力等特性，使它較之傳統(tǒng)民用相機(jī)(攝影機(jī))在高速列車圖像采集處理系統(tǒng)中應(yīng)用更有優(yōu)勢。相機(jī)接口方面，Camera Link相機(jī)接口采用多對差分信號并行傳

3、輸，具有極好的抗干擾能力和傳輸帶寬。項(xiàng)目在研究CameraLink原理基礎(chǔ)上選擇元器件型號，并繪制了相應(yīng)原理圖和PCB，最后調(diào)試驗(yàn)證了相機(jī)接口功能，采集到符合項(xiàng)目要求的高清圖片數(shù)據(jù)。
　　其次，項(xiàng)目采用片上系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理。高速高清圖像采集與顯示系統(tǒng)中需處理大量數(shù)據(jù)，且要求處理系統(tǒng)體積小、實(shí)時(shí)性好。項(xiàng)目選擇核心器件為Virtex-5-LX110T的Xilinx公司現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)處理平臺，由于FPGA的采樣速率高和

4、并行處理特性，特別是現(xiàn)有FPGA芯片內(nèi)開始嵌入高性能乘加器模塊陣列(DSP運(yùn)算核)，使得FPGA平臺完全勝任圖像采集與處理工作。在數(shù)據(jù)存取部分，系統(tǒng)采用DDR2 SDRAM實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的高速存取，通過Xilinx的MIG IP核生成的控制器控制DDR2 SDRAM完成圖片數(shù)據(jù)存取。
　　最后，在數(shù)據(jù)采集與存取的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)片上系統(tǒng)的實(shí)時(shí)顯示功能。選擇了失真小、傳輸快、畫面更清楚流暢、刷新更快的DVI顯示方式。在研究DVI顯示原理基