高幀頻CMOS相機(jī)圖像采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)資料說明

　　高幀頻圖像采集是研究高速瞬態(tài)現(xiàn)象發(fā)生機(jī)理和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一種直觀地測(cè)試技術(shù)和手段。以某型號(hào)炸點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量經(jīng)緯儀為應(yīng)用背景，設(shè)計(jì)了一種高幀頻圖像采集系統(tǒng)。論文介紹了高幀頻CMOS圖像采集系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，根據(jù)功能需求把整個(gè)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)劃分為成像器設(shè)計(jì)、圖像采集卡設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)三個(gè)部分。

　　成像器設(shè)計(jì)圍繞Cypress公司CMOS圖像傳感器LUPA．300，設(shè)計(jì)了該圖像傳感器的外圍電路；基于FPGA設(shè)計(jì)了CMOS傳感器的時(shí)序驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了CMOS圖像傳感器的數(shù)字圖像輸出；根據(jù)CMOS傳感器內(nèi)部寄存器各個(gè)參數(shù)性能指標(biāo)，通過FPGA與上位機(jī)串行通信完成CMOS相機(jī)自動(dòng)化參數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了CMOS圖像傳感器工作狀態(tài)的可變配置。

　　圖像采集卡設(shè)計(jì)主要包括Camera Link接口、FPGA控制、PCI總線接口三個(gè)功能模塊。Camera Link接口主要負(fù)責(zé)接收成像器傳送的高速圖像數(shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)紽PGA內(nèi)部；FPGA控制模塊主要負(fù)責(zé)完成對(duì)高速圖像數(shù)據(jù)的緩存處理，并為整個(gè)圖像采集卡提供控制命令，協(xié)調(diào)各個(gè)功能模塊問的工作；PCI總線接口采用專用的接口芯片PCI9054，通過DMA操作實(shí)現(xiàn)了圖像數(shù)據(jù)的高速傳輸。

　　針對(duì)圖像采集卡設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)程序和上層應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)了圖像數(shù)據(jù)的采集與顯示。最后運(yùn)用兩點(diǎn)校正和一點(diǎn)校幣相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)圖像的非均勻性校正。

　　該高幀頻圖像采集系統(tǒng)具有10位數(shù)據(jù)位寬，在分辨率為640×480的情況下，圖像成像單元可產(chǎn)生最高250幀／秒數(shù)字圖像數(shù)據(jù)流，圖像采集卡可達(dá)到200幀／s的采集速率。實(shí)驗(yàn)表明該高速圖像采集系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定可靠、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、靈活性好等優(yōu)點(diǎn)。

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