提出了基于嵌入式技術CCD 采集系統的新方法,并以ARM微處理器和FPGA 芯片為核心設計了嵌入式CCD 采集系統,解決了傳統采集方法中系統過于龐大和復雜的問題,具有結構簡單、小型化和智能化的特點。試驗結果表明,該系統實現了CCD 輸出圖像的高速采集和實時顯示,數據采集速率達到5 MHz。
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，并將設計的改進算法應用到以FPGA為核心的圖像采集前端。出于對成本和體積的考慮，一般的數字圖像采集系統采用單片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。由于當前對圖像采集系統的實時性要求越來越高，業內已經開始廣泛采用FPGA來進行圖像處理，充分發揮硬件并行運算的速度優勢，以求在處理速度和成像質量兩方面均達到滿意的效果。。主要的工作內容如下: 本文首先介紹了彩色濾波陣列、圖像色彩恢復和插值算法的概念，然后分析和研究了當下常用的顏色插值算法，如雙線性插值算法、加權系數法等等，指出了各個算法的特點和不足；接下來針對硬件系統并行運算的特性和實時性處理的要求，結合其中兩種算法的思路設計了適用于硬件的改進算法，該算法主要引入了方向標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關系來判斷邊界方向，通過簡化且適用于硬件的方法計算加權系數，從而選擇合適的方向進行插值。 在介紹了FPGA用于圖像處理的優勢后，針對FPGA的特點采用模塊化結構設計，詳細闡述了本文算法的軟件實現過程及所使用到的關鍵技術；文章設計了一個以FPGA為核心的前端圖像采集平臺，并將改進插值算法應用到整個系統當中。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據，并選取幾種算法在硬件平臺上運行，得到了實驗圖片。最后結合圖片的視覺效果和仿真數據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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圖像處理技術應用越來越廣泛，特別是工業檢測領域。然而，圖像處理技術應用的基礎是圖像的獲取，為了更加靈活地設計各種應用產品，本課題研究基于FPGA的面陣 CCD驅動傳輸電路設計，利用該電路能夠獲取高質量、高分辨率的圖像，為后續的圖像處理技術應用打下基礎。本文首先介紹了研究意義、CCD圖像傳感器的發展以及FPGA的產生與發展，接著提出了面陣CCD成像系統總體設計方案，然后針對關鍵電路的設計進行詳盡的分析和說明，這些電路包括時序發生電路、存儲器控制電路、USB接口電路以及電源調理電路。其中時序發生電路主要用于產生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產生的，文中給出了FPGA邏輯設計的基本過程以及仿真波形。本系統采用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。系統采用USB接口與計算機通信，因此FPGA 中設計了相應邏輯電路與CY7C68013A USB接口芯片實現信號握手及數據通信，進而與 PC機通信。為了保證各個芯片正常工作，設計電源調理電路實現將輸入5V電源轉換成多種電壓向各個芯片供電。經過初步調試，并根據仿真結果判斷驅動傳輸電路基本達到設計要求。關鍵詞：FPGA，CCD，A/D變換，SDRAM，USB，驅動時序
上傳時間： 2013-04-24
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隨著圖像采集系統的廣泛應用，人們對CCD探測系統的要求日益提高。傳統的CCD探測系統由于結構復雜，造價較高，己不能滿足日益廣泛的應用需要。本文設計了一套基于單片FPGA的小型化與經濟化的CCD探測系統，能夠滿足空間光強的測量并實現光信號的識別和處理。 本文研究了CCD探測系統的基本結構。設計了基于單片FPGA的CCD探測系統的硬件電路原理圖，完成了硬件電路板制作與調試。系統FPGA選用Altera公司的低成本FPGA芯片EP2C20Q240，電路板采用雙層板設計，實現了CCD探測系統的小型化與經濟化的目標。利用FPGA器件實現了CCD驅動時序脈沖的設計、實現了單采樣與相關雙采樣的控制程序設計，利用FPGA的數字信號處理功能實現了相關雙采樣的信號處理。基于FPGA的可編程特性，在不改變外部電路的基礎上，通過程序的改變，對CCD驅動頻率、模數轉換器采樣時刻的選擇進行方便調節。系統與上位機的數據傳輸接口采用了網絡傳輸方案，充分發揮了網絡傳輸的遠距離傳輸、遠程訪問、信息共享等優勢，系統采用基于FPGA的NiosⅡ嵌入式處理器系統，通過對其應用軟件的開發，實現了系統與上位機之間數據的可靠性傳輸。
上傳時間： 2013-08-06
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提出一種基于USB的彩色CCD高清圖像采集系統設計方案。圖像數據的來源采用的是SONY公司的 ICX205AK芯片，結合USB2.0接口，復雜可編程邏輯器件CPLD設計了一個高速的彩色CCD圖像采集系統。文中詳細闡述了系統內不同模塊的硬件電路設計思路和軟件運行流程。整個系統由電源系統、CCD傳感器、A/D模數轉換器、CPLD控制器、USB2.0高速接口、上位機控制程序等各個部分組成。本系統的硬件電路可以協調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。
上傳時間： 2013-10-24
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在當今國內工業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。本測量系統是以89C2051、TCD1206UD和ICL7135等芯片構成的，完成了由照明、成像、數據處理到顯示等過程。本設計具有穩定可靠、測量精度高等特點，適用于各種高靈敏、高精度的檢測。此外，本系統包括了LED顯示，不僅價格便宜，而且測量結果方便可見，增加了本設計的實用性。
上傳時間： 2013-11-06
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能夠支持運動目標檢測和跟蹤的圖像處理系統目前非常少見。這種系統一方面需要能夠靈活轉動的攝像器件，另一方面需要高速度的圖像實時處理。此外，運動目標檢測和跟蹤算法一般都非常復雜，需要連續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攝像頭采集圖像數據，利用ADV7181B對圖像數據解碼處理，FPGA對采集來的數據信息進行預處理，儲存和傳輸數據時采用雙RAM的乒乓機構，實現數據的實時高速傳輸，在DSP中對數據進行最終處理，處理的結果上傳到ARM中，ARM把運動規劃等程序下載到第二塊FPGA中來實現電機的精確控制。系統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，由于嵌入式系統必然涉及到高速電路板的設計，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計仿真中的獨特優勢的設計軟件，來完成PCB板的設計，搭建好硬件平臺，為以后的運動圖像分析算法驗證，芯片架構設計打好基礎。在設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硬件設計的經驗。
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，探討在近紅外區域對高溫爐窯進行比值測溫的可行性；針對工業高溫爐窯輻射的峰值位置在中紅外區域，近紅外區域的輻射仍然比較低，且普通CCD在近紅外區域響應很低的狀況，綜合考慮后選擇近紅外增強型CCD作為探測器；根據所選CCD本文設計了一套完整的雙波段測溫系統的硬件框架，由Sony公司的近紅外增強型黑白CCDICX255AL，10位輸出模數轉換器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的設計方案；由于光學分束鏡和濾光片都需要定制鍍膜，本文首先設計的硬件系統是單波段系統，本系統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；還開發了相應的固件程序、設備驅動程序和應用程序，對所設計的各個功能模塊分別進行了測試和調試，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；由于本文設計的硬件系統實際上是單波段的，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，用測得的光譜數據模擬計算，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高速驅動采集一控制板設計摘要：線型CCD圖像傳感器在工業檢測、圖像測量和機器視覺等方面有著廣泛的應用。本文針對CCD測量應用系統中的前端處理、驅動控制和信號采集，設計制作了一款基于FPGA的高速驅動采集 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驅動脈沖，控制接收A/D變換后的圖像數據，并以適當的接口方式將采集數據送入計算機以便進行后期處理。該控制板將CCD的驅動脈沖產生和圖像數據采集集于一體，有效簡化了CCD測量應用系統前端的外部電路設計，提高了圖像數據采集速率和質量，并具有靈活性強，易于擴展等特點。關鍵詞：線型CCD：FPGA：AFE：驅動：數據采集
上傳時間： 2022-06-22
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機器視覺系統應用日益廣泛，工業相機（機器視覺系統的“眼睛”）作為整個系統中處于核心的部件，要求有較高的圖像質量和較高的傳輸速度，然而成本也相應的增加。目前嵌入式機器視覺控制器大都是留有標準數據協議接口。在這樣的控制器系統上構建機器視覺系統，需要購買昂貴的標準接口CCD相機，提高了機器視覺系統構建的成本。由此可見，減少相機成本是減少整個機器視覺控制系統成本的一個有效途徑.本課題研發了一款適用于嵌入式機器視覺測控一體機的CCD工業相機，相機與控制器之間的接口沒有采用標準的工業總線協議，而是設計了一種自定義并口協議，充分的將CCD相機與控制器融合于一體，節約了購買標準接口CCD相機的成本。本課題設計難點是：（1）理解復雜的CCD時序，并配置AD9929以產生CCD驅動時序；（2）實現數據高速捕捉并能夠保證圖像顯示質量。本課題設計主要有兩個部分組成：CCD驅動電路的設計和高速CCD圖像捕捉.CCD驅動電路采用專用的CCD驅動信號處理芯片AD9929，這樣簡化了CCD信號模擬前端設計，提高了設計的穩定性。高速CCD數據捕捉的實現采用的是DSP+FPGA架構，有三部分組成：FPGA的模塊設計、DSP的PDT方式數據傳輸和基于DNK的以太網設計。其中，FPGA模塊設計主要實現以下功能：（1）作為后續數據傳輸的緩沖區：（2）作為DSP的外設控制CCD圖像數據采集與DSP PDT傳輸同步.DSP相關設計主要是實現圖像數據的存儲，與上位機通信以及在上位機上圖像顯示。測試結果表明，該相機圖像清晰度高，傳輸速快，達到了預期的結果，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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