基于FPGA的高速數(shù)字圖像采集與接口設(shè)計(jì).pdf

1、隨著電子、計(jì)算機(jī)和圖像處理技術(shù)的不斷提高，視覺測(cè)量得到了迅速發(fā)展，并以其非接觸、實(shí)時(shí)、可視化好、自動(dòng)化和智能性高等特點(diǎn)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)研究及國(guó)防建設(shè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。而嵌入式圖像采集及處理系統(tǒng)的研制，使得視覺測(cè)量的應(yīng)用范圍更加廣泛。
　　本文以火箭發(fā)動(dòng)機(jī)冷/熱試車過程中發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的三維運(yùn)動(dòng)參數(shù)（擺角、擺心、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度、加速度）的視覺測(cè)量和動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)為背景，討論了對(duì)試車過程中標(biāo)志點(diǎn)運(yùn)動(dòng)情況的圖像采集與預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以及

2、采集系統(tǒng)與相機(jī)和上位機(jī)之間的接口設(shè)計(jì)。在深入了解了國(guó)內(nèi)外圖像采集與處理技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r后，針對(duì)系統(tǒng)高速實(shí)時(shí)的要求，提出了基于FPGA芯片的嵌入式實(shí)時(shí)圖像采集及處理系統(tǒng)，相機(jī)與采集系統(tǒng)之間的接口采用工業(yè)高速串口數(shù)據(jù)和連接協(xié)議CameraLink接口，由于處理后的數(shù)據(jù)量非常小，采用了易于使用的串口作為采集系統(tǒng)與上位機(jī)的接口。
　　本文主要集中在對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)、對(duì)各功能模塊進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)及對(duì)圖像處理部分進(jìn)行軟件編程上。在系統(tǒng)設(shè)

3、計(jì)時(shí)，我們以Altera公司的EP2C20Q240C8作為本系統(tǒng)的核心器件，以DALSA公司的CA-D6高速數(shù)字相機(jī)拍攝的圖像為目標(biāo)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、預(yù)處理及傳輸。
　　在硬件設(shè)計(jì)中，主要包括各主要芯片的選定、相機(jī)控制模塊的設(shè)計(jì)、圖像采集與預(yù)處理模塊的設(shè)計(jì)、電源模塊的設(shè)計(jì)和FPGA配置的設(shè)計(jì)，還包括FPGA與相機(jī)的接口設(shè)計(jì)、FPGA與上位機(jī)的接口設(shè)計(jì)；在程序設(shè)計(jì)上，使用VerilogHDL實(shí)現(xiàn)對(duì)相機(jī)控制單元和SDRAM控制器單元等