基于FPGA的高速數(shù)字圖像采集與接口設計.pdf

1、隨著電子、計算機和圖像處理技術的不斷提高，視覺測量得到了迅速發(fā)展，并以其非接觸、實時、可視化好、自動化和智能性高等特點在國民經(jīng)濟、科學研究及國防建設等領域得到了廣泛的應用。而嵌入式圖像采集及處理系統(tǒng)的研制，使得視覺測量的應用范圍更加廣泛。
　　本文以火箭發(fā)動機冷/熱試車過程中發(fā)動機噴管的三維運動參數(shù)（擺角、擺心、運動軌跡、運動速度、加速度）的視覺測量和動態(tài)校準為背景，討論了對試車過程中標志點運動情況的圖像采集與預處理系統(tǒng)設計，以及

2、采集系統(tǒng)與相機和上位機之間的接口設計。在深入了解了國內外圖像采集與處理技術的應用和發(fā)展狀況后，針對系統(tǒng)高速實時的要求，提出了基于FPGA芯片的嵌入式實時圖像采集及處理系統(tǒng)，相機與采集系統(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)與上位機的接口。
　　本文主要集中在對整個系統(tǒng)進行硬件設計、對各功能模塊進行邏輯設計及對圖像處理部分進行軟件編程上。在系統(tǒng)設

3、計時，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)字相機拍攝的圖像為目標，進行數(shù)據(jù)的采集、預處理及傳輸。
　　在硬件設計中，主要包括各主要芯片的選定、相機控制模塊的設計、圖像采集與預處理模塊的設計、電源模塊的設計和FPGA配置的設計，還包括FPGA與相機的接口設計、FPGA與上位機的接口設計；在程序設計上，使用VerilogHDL實現(xiàn)對相機控制單元和SDRAM控制器單元等