高幀頻數(shù)字圖像采集顯示片上系統(tǒng)設計與實現(xiàn).pdf

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

2、研究的片上實時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)項目要求計算出相機及相機接口參數(shù)，得出系統(tǒng)采用300fps、分辨率為640*480的CMOS高速工業(yè)相機與Camera Link相機接口。CMOS高速工業(yè)相機具有高幀率、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(攝影機)在高速列車圖像采集處理系統(tǒng)中應用更有優(yōu)勢。相機接口方面，Camera Link相機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。項目在研究CameraLink原理基礎上選擇元器件型號，并繪制了相應原理圖和PCB，最后調試驗證了相機接口功能，采集到符合項目要求的高清圖片數(shù)據(jù)。
　　其次，項目采用片上系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時處理。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、實時性好。項目選擇核心器件為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)采集與存取的基礎上，實現(xiàn)片上系統(tǒng)的實時顯示功能。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