学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示
基于CMOS图像传感器的高速图像采集与传输系统的研究设计
作 者: 陈德美
导 师: 姚明海
学 校: 浙江工业大学
专 业: 电子与通信工程
关键词: CMOS图像传感器 FPGA Camera Link 图像采集与传输
分类号: TP274.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 50次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
内容摘要
随着高速图像采集技术的高速发展,高速图像采集与传输系统已广泛应用在科学研究、军事、交通、公共安全、机器视觉等领域。相比美、英等国家,国内在技术储备、产品类型、质量上都较落后,特别在传感器及其控制技术上与西方差距甚大,以致现阶段国内高速图像采集设备对进口依赖度很高。因此,研究高速图像采集与传输系统有非常重要的理论与现实意义。本文在详细查阅了相关文献资料的基础上对基于CMOS图像传感器的高速图像采集与传输系统进行研究与设计,主要的工作与成果如下:1.在查阅相关文献和参考资料的基础上,分析比较了CMOS图像传感器与CCD图像传感器的结构原理与性能,比较说明了CMOS图像传感器相比于CCD的更适合高速图像系统,确定了基于CMOS图像传感器的高速图像采集与传输系统的总体框架。2.系统设计采用赛普拉斯公司生产的LUPA-1300型CMOS图像传感器为成像核心,采用Xilinx公司的Spartan-6系列的FPGA为主控芯片,图像数据通过Camera Link模块进行传输。系统的时序电路采用Verilog HDL语言进行编写,实现对CMOS图像传感器的调控目的。3.搭建了系统的软硬件测试平台,实现了对系统中采集模块及传输模块关键数据,关键信号的测试。对实验结果的分析表明:本系统采用CMOS图像传感器,实现了图像采集速度快,帧频高,所成图像效果清晰稳定,分辨率达到1024×1024。同时系统针对电源及硬件布边等方面进行合理的设计与规划,使系统同时具有低功耗、控制灵活等优点。在汽车碰撞检测及工业自动化等领域中有着广泛的应用前景。
|
全文目录
摘要 5-6 ABSTRACT 6-9 第1章 绪论 9-12 1.1 课题研究背景与意义 9 1.2 CMOS图像传感器发展现状及趋势 9-11 1.2.1 CMOS图像传感器发展现状 9-10 1.2.2 CMOS图像传感器的发展趋势 10-11 1.3 主要研究内容 11 1.4 论文的基本结构 11-12 第2章 系统的总体设计框架及原理 12-29 2.1 图像传感器的选择 12-17 2.1.1 CMOS与CCD图像传感器的基本原理 12-16 2.1.2 CMOS与CCD的比较 16-17 2.1.3 本系统中采用的图像传感器 17 2.2 FPGA的原理、结构与设计流程 17-24 2.2.1 FPGA工作原理 17-18 2.2.2 FPGA芯片结构 18-21 2.2.3 基于FPGA的开发流程 21-24 2.3 通信模块方案选择 24-28 2.3.1 USB传输 24-26 2.3.2 以太网传输 26 2.3.3 Camera Link传输 26-27 2.3.4 本系统中采用的方案 27-28 2.4 本章小结 28-29 第3章 系统硬件电路实现 29-57 3.1 CMOS图像传感器驱动电路设计 29-37 3.1.1 CMOS图像传感器的选取 29 3.1.2 CMOS图像传感器的选取 29-34 3.1.3 LUPA-1300图像传感器外围驱动电路设计 34-37 3.2 FPGA I/O口连接电路和时钟电路设计 37-46 3.2.1 Spartan-6 FPGA资源分析 37-42 3.2.2 DDR3 SDRAM与Spartan-6 FPGA的MCB硬件设计 42-44 3.2.3 多路高速LVDS同步数据采集电路与Spartan-6 FPGA电路设计 44-45 3.2.4 系统时钟架构设计 45-46 3.3 FPGA配置电路设计 46-47 3.4 数据传输接口电路设计 47-49 3.5 电压转换电路模块设计 49-51 3.6 PCB设计 51-56 3.6.1 DDR3 SDRAM的PCB布线 51-55 3.6.2 CMOS图像传感器布线 55 3.6.3 电源系统布线 55-56 3.7 本章小结 56-57 第4章 系统软件设计 57-74 4.1 系统软件开发环境介绍 57-59 4.1.1 FPGA开发环境ISE介绍 57-58 4.1.2 FPGA开发语言Verilog HDL简介 58-59 4.2 系统软件部分实现的总体功能 59-60 4.3 图像采集模块程序设计 60-72 4.3.1 像素阵列曝光控制模块设计 60-64 4.3.2 14通道LVDS接口并行图像接收模块设计 64-70 4.3.3 LUPA-1300图像传感器寄存器配置模块设计 70-71 4.3.4 图像采集模块顶层模块设计 71-72 4.4 图像传输模块程序设计 72-73 4.5 本章小结 73-74 第5章 系统测试及结果分析 74-77 5.1 图像采集模块测试及分析 74-75 5.2 图像传输模块测试及分析 75 5.3 在金属断裂系统中的应用 75-76 5.4 本章小结 76-77 第6章 总结与展望 77-78 6.1 工作总结 77 6.2 工作展望 77-78 参考文献 78-81 致谢 81
|
相似论文
- 基于FPGA的电磁超声检测系统的研究,TH878.2
- CMOS星敏感器图像采集系统研究,V448.2
- 基于FPGA的五相PMSM驱动控制系统的研究,TM341
- LXI任意波形发生器研制,TM935
- 基于FPGA的射频功放数字预失真器设计,TN722.75
- 突发OFDM系统同步与信道估计算法及FPGA实现,TN919.3
- 直扩系统抗多径性能分析及补偿方法研究,TN914.42
- 电视制导系统中视频图像压缩优化设计及实现研究,TN919.81
- 基于FPGA的多用户扩频码捕获研究及硬件仿真,TN914.42
- 基于FPGA的数字图像处理基本算法研究与实现,TP391.41
- 基于FPGA的高速图像预处理技术的研究,TP391.41
- 高速数字图像采集系统数据采集传输技术的研究,TP274.2
- PXI高性能数字I/O模块研制,TP274
- 基于小波—神经网络理论和FPGA的变压器数字保护新方法研究,TM407
- 基于cRIO的生丝品质实时电子检测软件系统的开发,TS147
- 基于PXI总线的弹丸测速模块的研究,TJ410.6
- 基于VHDL/FPGA的嵌入式UART的设计及FPGA验证,TN47
- 基于FPGA高清视频车辆检测系统的设计与实现,TP391.41
- 基于FPGA的网络入侵检测系统的设计,TP393.08
- 基于FPGA的血细胞脉冲信号识别算法的研究与实现,TN791
- 基于FPGA的3D摄像系统设计与实现方法研究,TP391.41
中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 数据收集和处理系统
© 2012 www.xueweilunwen.com
|