高速CMOS圖像傳感器的成像控制與傳輸系統(tǒng)研制.pdf

1、高速成像系統(tǒng)可以將高速場景中觀測目標的瞬態(tài)過程實時準確的記錄下來，以慢放的形式重現(xiàn)瞬態(tài)過程。例如航空航天領域中物體高速運動軌跡的捕捉、汽車碰撞分析、爆炸力學分析等。美國等西方發(fā)達國家在該領域起步較早，擁有先進的成像控制與傳輸技術，已研制出應用于各領域的成像系統(tǒng)。國內正在積極開展相關研究與應用，但由于西方國家對華先進技術的進口限制，研究水平相對滯后。因此，自主研制一款高速成像控制與傳輸系統(tǒng)具有重要意義與實用價值。
　　本文主要針對高

2、速成像與傳輸系統(tǒng)中的高速成像控制與高速數(shù)據(jù)傳輸兩方面進行研究，介紹CMOS圖像傳感器的基本原理以及LUX13HS圖像傳感器芯片的特點與性能，闡述光纖高速通信的相關技術，結合高速超大容量存儲技術，研制了一款高速成像控制與傳輸系統(tǒng)。本文的主要工作有以下幾點：
　　①設計了高速 CMOS成像與傳輸系統(tǒng)的系統(tǒng)架構。通過分析目前主流的成像系統(tǒng)架構，結合本系統(tǒng)的性能指標參數(shù)，確定了前端圖像數(shù)據(jù)實時采集傳輸，后端存儲的系統(tǒng)架構。此外，完成系統(tǒng)中

3、所需核心器件的選型工作，控制核心選用Kintex-7系列FPGA，感光元件采用LUX13HS圖像傳感器芯片，數(shù)據(jù)實時傳輸接口選擇SFP+光纖模塊，圖像數(shù)據(jù)則采用DDR3 SDRAM進行存儲。
　?、趯Ω咚俪上衽c傳輸系統(tǒng)的硬件平臺進行搭建?；?CMOS圖像傳感器LUX13HS自主設計了圖像采集電路，根據(jù)高速電路的基本規(guī)范和設計原則，完成了PCB設計、調試與測試。經驗證，本系統(tǒng)具備穩(wěn)定、可靠的硬件平臺。
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4、og硬件描述語言對系統(tǒng)中各模塊進行邏輯設計。采用自上而下的思想進行編程設計，完成了CMOS圖像傳感器寄存器與偏置電壓配置的邏輯控制時序；CMOS圖像傳感器的驅動控制時序；SFP+光纖通信模塊的控制時序；DDR3 SDRAM的讀寫控制時序。
　　本系統(tǒng)基于 CMOS圖像傳感器 LUX13HS芯片進行研制，在分辨率為1280V×720H（720P）時幀頻可達4000fps，滿足高速高清標準。同時，LUX13HS芯片支持開窗口模式，通過