提出了基于嵌入式技術(shù)CCD 采集系統(tǒng)的新方法,并以ARM微處理器和FPGA 芯片為核心設(shè)計了嵌入式CCD 采集系統(tǒng),解決了傳統(tǒng)采集方法中系統(tǒng)過于龐大和復(fù)雜的問題,具有結(jié)構(gòu)簡單、小型化和智能化的特點。試驗結(jié)果表明,該系統(tǒng)實現(xiàn)了CCD 輸出圖像的高速采集和實時顯示,數(shù)據(jù)采集速率達到5 MHz。
標(biāo)簽： CCD FPGA ARM 采集系統(tǒng)
上傳時間： 2016-11-04
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論文研究了基于Bayer格式的CCD原始圖像的顏色插值算法，并將設(shè)計的改進算法應(yīng)用到以FPGA為核心的圖像采集前端。出于對成本和體積的考慮，一般的數(shù)字圖像采集系統(tǒng)采用單片CCD或CMOS圖像傳感器，然后在感光表面覆蓋一層顏色濾波陣列(CFA)，經(jīng)過CFA后每個像素點只能獲得物理三基色(紅、綠、藍)其中一種分量，形成馬賽克圖像。為了獲得全彩色圖像，就要利用周圍像素點的值近似地計算出被濾掉的顏色分量，稱這個過程為顏色插值。由于當(dāng)前對圖像采集系統(tǒng)的實時性要求越來越高，業(yè)內(nèi)已經(jīng)開始廣泛采用FPGA來進行圖像處理，充分發(fā)揮硬件并行運算的速度優(yōu)勢，以求在處理速度和成像質(zhì)量兩方面均達到滿意的效果。。主要的工作內(nèi)容如下: 本文首先介紹了彩色濾波陣列、圖像色彩恢復(fù)和插值算法的概念，然后分析和研究了當(dāng)下常用的顏色插值算法，如雙線性插值算法、加權(quán)系數(shù)法等等，指出了各個算法的特點和不足；接下來針對硬件系統(tǒng)并行運算的特性和實時性處理的要求，結(jié)合其中兩種算法的思路設(shè)計了適用于硬件的改進算法，該算法主要引入了方向標(biāo)志位的概念以及平滑的邊界仲裁法則來檢測邊界，借鑒利用梯度的三角函數(shù)關(guān)系來判斷邊界方向，通過簡化且適用于硬件的方法計算加權(quán)系數(shù)，從而選擇合適的方向進行插值。 在介紹了FPGA用于圖像處理的優(yōu)勢后，針對FPGA的特點采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，詳細闡述了本文算法的軟件實現(xiàn)過程及所使用到的關(guān)鍵技術(shù)；文章設(shè)計了一個以FPGA為核心的前端圖像采集平臺，并將改進插值算法應(yīng)用到整個系統(tǒng)當(dāng)中。詳細分析了采集前端的硬件需求，討論了核心芯片的選型和硬件平臺設(shè)計中的注意事項，完成了印制電路板的制作。 文章通過MATLAB仿真得到了量化的性能評估數(shù)據(jù)，并選取幾種算法在硬件平臺上運行，得到了實驗圖片。最后結(jié)合圖片的視覺效果和仿真數(shù)據(jù)對幾種不同算法的效果進行了評估和比較，證明改進的算法對圖像質(zhì)量有所增強，取得了良好的效果。
上傳時間： 2013-06-11
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圖像處理技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，特別是工業(yè)檢測領(lǐng)域。然而，圖像處理技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)是圖像的獲取，為了更加靈活地設(shè)計各種應(yīng)用產(chǎn)品，本課題研究基于FPGA的面陣 CCD驅(qū)動傳輸電路設(shè)計，利用該電路能夠獲取高質(zhì)量、高分辨率的圖像，為后續(xù)的圖像處理技術(shù)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。本文首先介紹了研究意義、CCD圖像傳感器的發(fā)展以及FPGA的產(chǎn)生與發(fā)展，接著提出了面陣CCD成像系統(tǒng)總體設(shè)計方案，然后針對關(guān)鍵電路的設(shè)計進行詳盡的分析和說明，這些電路包括時序發(fā)生電路、存儲器控制電路、USB接口電路以及電源調(diào)理電路。其中時序發(fā)生電路主要用于產(chǎn)生CCD正常工作所需的各種時序信號以及A/D變換芯片AD9824 所需的工作時序，這些時序都是由FPGA產(chǎn)生的，文中給出了FPGA邏輯設(shè)計的基本過程以及仿真波形。本系統(tǒng)采用SDRAM緩存圖像信號，為了完成SDRAM的寫入、讀出以及定時刷新，利用FPGA生成存儲器控制電路。系統(tǒng)采用USB接口與計算機通信，因此FPGA 中設(shè)計了相應(yīng)邏輯電路與CY7C68013A USB接口芯片實現(xiàn)信號握手及數(shù)據(jù)通信，進而與 PC機通信。為了保證各個芯片正常工作，設(shè)計電源調(diào)理電路實現(xiàn)將輸入5V電源轉(zhuǎn)換成多種電壓向各個芯片供電。經(jīng)過初步調(diào)試，并根據(jù)仿真結(jié)果判斷驅(qū)動傳輸電路基本達到設(shè)計要求。關(guān)鍵詞：FPGA，CCD，A/D變換，SDRAM，USB，驅(qū)動時序
上傳時間： 2013-04-24
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隨著圖像采集系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，人們對CCD探測系統(tǒng)的要求日益提高。傳統(tǒng)的CCD探測系統(tǒng)由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價較高，己不能滿足日益廣泛的應(yīng)用需要。本文設(shè)計了一套基于單片F(xiàn)PGA的小型化與經(jīng)濟化的CCD探測系統(tǒng)，能夠滿足空間光強的測量并實現(xiàn)光信號的識別和處理。 本文研究了CCD探測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。設(shè)計了基于單片F(xiàn)PGA的CCD探測系統(tǒng)的硬件電路原理圖，完成了硬件電路板制作與調(diào)試。系統(tǒng)FPGA選用Altera公司的低成本FPGA芯片EP2C20Q240，電路板采用雙層板設(shè)計，實現(xiàn)了CCD探測系統(tǒng)的小型化與經(jīng)濟化的目標(biāo)。利用FPGA器件實現(xiàn)了CCD驅(qū)動時序脈沖的設(shè)計、實現(xiàn)了單采樣與相關(guān)雙采樣的控制程序設(shè)計，利用FPGA的數(shù)字信號處理功能實現(xiàn)了相關(guān)雙采樣的信號處理?；贔PGA的可編程特性，在不改變外部電路的基礎(chǔ)上，通過程序的改變，對CCD驅(qū)動頻率、模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣時刻的選擇進行方便調(diào)節(jié)。系統(tǒng)與上位機的數(shù)據(jù)傳輸接口采用了網(wǎng)絡(luò)傳輸方案，充分發(fā)揮了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪h距離傳輸、遠程訪問、信息共享等優(yōu)勢，系統(tǒng)采用基于FPGA的NiosⅡ嵌入式處理器系統(tǒng)，通過對其應(yīng)用軟件的開發(fā)，實現(xiàn)了系統(tǒng)與上位機之間數(shù)據(jù)的可靠性傳輸。
標(biāo)簽： FPGA CCD 探測系統(tǒng)
上傳時間： 2013-08-06
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提出一種基于USB的彩色CCD高清圖像采集系統(tǒng)設(shè)計方案。圖像數(shù)據(jù)的來源采用的是SONY公司的 ICX205AK芯片，結(jié)合USB2.0接口，復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD設(shè)計了一個高速的彩色CCD圖像采集系統(tǒng)。文中詳細闡述了系統(tǒng)內(nèi)不同模塊的硬件電路設(shè)計思路和軟件運行流程。整個系統(tǒng)由電源系統(tǒng)、CCD傳感器、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、CPLD控制器、USB2.0高速接口、上位機控制程序等各個部分組成。本系統(tǒng)的硬件電路可以協(xié)調(diào)正常工作完成分辨率為140萬的高清圖像采集，最高采集幀率達7.5 frame/s。
標(biāo)簽： USB CCD 彩色 圖像采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-10-24
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在當(dāng)今國內(nèi)工業(yè)中對尺寸的測量大多還是采用千分尺等落后的接觸式的方法，不但效率不高而且精確度不高。文中討論了線陣CCD用于尺寸測量的非常有效的非接觸檢測技術(shù)。本測量系統(tǒng)是以89C2051、TCD1206UD和ICL7135等芯片構(gòu)成的，完成了由照明、成像、數(shù)據(jù)處理到顯示等過程。本設(shè)計具有穩(wěn)定可靠、測量精度高等特點，適用于各種高靈敏、高精度的檢測。此外，本系統(tǒng)包括了LED顯示，不僅價格便宜，而且測量結(jié)果方便可見，增加了本設(shè)計的實用性。
上傳時間： 2013-11-06
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能夠支持運動目標(biāo)檢測和跟蹤的圖像處理系統(tǒng)目前非常少見。這種系統(tǒng)一方面需要能夠靈活轉(zhuǎn)動的攝像器件，另一方面需要高速度的圖像實時處理。此外，運動目標(biāo)檢測和跟蹤算法一般都非常復(fù)雜，需要連續(xù)幾幀甚至十幾幀的圖像，而且多為彩色的高分辯率圖像。這就更需要圖像處理系統(tǒng)功能強大，具有實時采集與處理能力。本文采用CCD攝像頭采集圖像數(shù)據(jù)，利用ADV7181B對圖像數(shù)據(jù)解碼處理，F(xiàn)PGA對采集來的數(shù)據(jù)信息進行預(yù)處理，儲存和傳輸數(shù)據(jù)時采用雙RAM的乒乓機構(gòu)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時高速傳輸，在DSP中對數(shù)據(jù)進行最終處理，處理的結(jié)果上傳到ARM中，ARM把運動規(guī)劃等程序下載到第二塊FPGA中來實現(xiàn)電機的精確控制。系統(tǒng)中著重介紹了圖像處理要用到的各個功能模塊和各模塊間的連接接口，由于嵌入式系統(tǒng)必然涉及到高速電路板的設(shè)計，加之圖像采集過程對信號的高要求，所以采用Cadence這款在高速電路板設(shè)計仿真中的獨特優(yōu)勢的設(shè)計軟件，來完成PCB板的設(shè)計，搭建好硬件平臺，為以后的運動圖像分析算法驗證，芯片架構(gòu)設(shè)計打好基礎(chǔ)。在設(shè)計高速電路板的過程中涉及到了很多信號完整性和電源完整性的問題。最終積累了一定的嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計的經(jīng)驗。
標(biāo)簽： ccd 機器視覺系統(tǒng)
上傳時間： 2022-06-22
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本文首先對黑體輻射理論和雙波段比值測溫理論進行研究，探討在近紅外區(qū)域?qū)Ω邷貭t窯進行比值測溫的可行性；針對工業(yè)高溫爐窯輻射的峰值位置在中紅外區(qū)域，近紅外區(qū)域的輻射仍然比較低，且普通CCD在近紅外區(qū)域響應(yīng)很低的狀況，綜合考慮后選擇近紅外增強型CCD作為探測器；根據(jù)所選CCD本文設(shè)計了一套完整的雙波段測溫系統(tǒng)的硬件框架，由Sony公司的近紅外增強型黑白CCDICX255AL，10位輸出模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD9991、帶有USB接口的可編程增強型8051處理器芯片Cy7c68013和EEPROM存儲器等完成功能，并提出雙波段測溫攝像機的分束和濾光系統(tǒng)的設(shè)計方案；由于光學(xué)分束鏡和濾光片都需要定制鍍膜，本文首先設(shè)計的硬件系統(tǒng)是單波段系統(tǒng)，本系統(tǒng)的硬件電路有兩塊線路板：以ICX255ALCCD和AD9991為核心的圖像采集板和帶USB接口的8051處理器芯片Cy7c68013為核心的控制板，這兩塊PCB均為2層電路板；還開發(fā)了相應(yīng)的固件程序、設(shè)備驅(qū)動程序和應(yīng)用程序，對所設(shè)計的各個功能模塊分別進行了測試和調(diào)試，計算機能通過USB口讀取圖像并在屏幕上顯示，獲得了良好的效果；由于本文設(shè)計的硬件系統(tǒng)實際上是單波段的，為了驗證雙波段測溫的效果，本文采用ASD FieldSpec HandHeld型光譜儀測量模擬黑體輻射源（工業(yè)爐密的爐膛也是個近似黑體輻射源）的輻射，用測得的光譜數(shù)據(jù)模擬計算，獲得了良好的測溫效果。
上傳時間： 2022-06-22
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基于FPGA的線型CCD高速驅(qū)動采集一控制板設(shè)計摘要：線型CCD圖像傳感器在工業(yè)檢測、圖像測量和機器視覺等方面有著廣泛的應(yīng)用。本文針對CCD測量應(yīng)用系統(tǒng)中的前端處理、驅(qū)動控制和信號采集，設(shè)計制作了一款基于FPGA的高速驅(qū)動采集 體化控制板。該控制板選用了Altera公司的Cyclone系列FPGA和TI公司的專用圖像信號處理芯片VSP5010，由FPGA對VSP5010進行配置，生成雙路CCD驅(qū)動脈沖，控制接收A/D變換后的圖像數(shù)據(jù)，并以適當(dāng)?shù)慕涌诜绞綄⒉杉瘮?shù)據(jù)送入計算機以便進行后期處理。該控制板將CCD的驅(qū)動脈沖產(chǎn)生和圖像數(shù)據(jù)采集集于一體，有效簡化了CCD測量應(yīng)用系統(tǒng)前端的外部電路設(shè)計，提高了圖像數(shù)據(jù)采集速率和質(zhì)量，并具有靈活性強，易于擴展等特點。關(guān)鍵詞：線型CCD：FPGA：AFE：驅(qū)動：數(shù)據(jù)采集
標(biāo)簽： fpga ccd 高速驅(qū)動采集
上傳時間： 2022-06-22
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機器視覺系統(tǒng)應(yīng)用日益廣泛，工業(yè)相機（機器視覺系統(tǒng)的“眼睛”）作為整個系統(tǒng)中處于核心的部件，要求有較高的圖像質(zhì)量和較高的傳輸速度，然而成本也相應(yīng)的增加。目前嵌入式機器視覺控制器大都是留有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)協(xié)議接口。在這樣的控制器系統(tǒng)上構(gòu)建機器視覺系統(tǒng)，需要購買昂貴的標(biāo)準(zhǔn)接口CCD相機，提高了機器視覺系統(tǒng)構(gòu)建的成本。由此可見，減少相機成本是減少整個機器視覺控制系統(tǒng)成本的一個有效途徑.本課題研發(fā)了一款適用于嵌入式機器視覺測控一體機的CCD工業(yè)相機，相機與控制器之間的接口沒有采用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)總線協(xié)議，而是設(shè)計了一種自定義并口協(xié)議，充分的將CCD相機與控制器融合于一體，節(jié)約了購買標(biāo)準(zhǔn)接口CCD相機的成本。本課題設(shè)計難點是：（1）理解復(fù)雜的CCD時序，并配置AD9929以產(chǎn)生CCD驅(qū)動時序；（2）實現(xiàn)數(shù)據(jù)高速捕捉并能夠保證圖像顯示質(zhì)量。本課題設(shè)計主要有兩個部分組成：CCD驅(qū)動電路的設(shè)計和高速CCD圖像捕捉.CCD驅(qū)動電路采用專用的CCD驅(qū)動信號處理芯片AD9929，這樣簡化了CCD信號模擬前端設(shè)計，提高了設(shè)計的穩(wěn)定性。高速CCD數(shù)據(jù)捕捉的實現(xiàn)采用的是DSP+FPGA架構(gòu)，有三部分組成：FPGA的模塊設(shè)計、DSP的PDT方式數(shù)據(jù)傳輸和基于DNK的以太網(wǎng)設(shè)計。其中，F(xiàn)PGA模塊設(shè)計主要實現(xiàn)以下功能：（1）作為后續(xù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木彌_區(qū)：（2）作為DSP的外設(shè)控制CCD圖像數(shù)據(jù)采集與DSP PDT傳輸同步.DSP相關(guān)設(shè)計主要是實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的存儲，與上位機通信以及在上位機上圖像顯示。測試結(jié)果表明，該相機圖像清晰度高，傳輸速快，達到了預(yù)期的結(jié)果，成功的將CCD相機融入了嵌入式機器視覺測控一體機中.
上傳時間： 2022-06-23
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