提出了基于嵌入式技术CCD 采集系统的新方法,并以ARM微处理器和FPGA 芯片为核心设计了嵌入式CCD 采集系统,解决了传统采集方法中系统过于庞大和复杂的问题,具有结构简单、小型化和智能化的特点。试验结果表明,该系统实现了CCD 输出图像的高速采集和实时显示,数据采集速率达到5 MHz。
上传时间： 2016-11-04
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论文研究了基于Bayer格式的CCD原始图像的颜色插值算法，并将设计的改进算法应用到以FPGA为核心的图像采集前端。出于对成本和体积的考虑，一般的数字图像采集系统采用单片CCD或CMOS图像传感器，然后在感光表面覆盖一层颜色滤波阵列(CFA)，经过CFA后每个像素点只能获得物理三基色(红、绿、蓝)其中一种分量，形成马赛克图像。为了获得全彩色图像，就要利用周围像素点的值近似地计算出被滤掉的颜色分量，称这个过程为颜色插值。由于当前对图像采集系统的实时性要求越来越高，业内已经开始广泛采用FPGA来进行图像处理，充分发挥硬件并行运算的速度优势，以求在处理速度和成像质量两方面均达到满意的效果。。主要的工作内容如下: 本文首先介绍了彩色滤波阵列、图像色彩恢复和插值算法的概念，然后分析和研究了当下常用的颜色插值算法，如双线性插值算法、加权系数法等等，指出了各个算法的特点和不足；接下来针对硬件系统并行运算的特性和实时性处理的要求，结合其中两种算法的思路设计了适用于硬件的改进算法，该算法主要引入了方向标志位的概念以及平滑的边界仲裁法则来检测边界，借鉴利用梯度的三角函数关系来判断边界方向，通过简化且适用于硬件的方法计算加权系数，从而选择合适的方向进行插值。 在介绍了FPGA用于图像处理的优势后，针对FPGA的特点采用模块化结构设计，详细阐述了本文算法的软件实现过程及所使用到的关键技术；文章设计了一个以FPGA为核心的前端图像采集平台，并将改进插值算法应用到整个系统当中。详细分析了采集前端的硬件需求，讨论了核心芯片的选型和硬件平台设计中的注意事项，完成了印制电路板的制作。 文章通过MATLAB仿真得到了量化的性能评估数据，并选取几种算法在硬件平台上运行，得到了实验图片。最后结合图片的视觉效果和仿真数据对几种不同算法的效果进行了评估和比较，证明改进的算法对图像质量有所增强，取得了良好的效果。
上传时间： 2013-06-11
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图像处理技术应用越来越广泛，特别是工业检测领域。然而，图像处理技术应用的基础是图像的获取，为了更加灵活地设计各种应用产品，本课题研究基于FPGA的面阵 CCD驱动传输电路设计，利用该电路能够获取高质量、高分辨率的图像，为后续的图像处理技术应用打下基础。本文首先介绍了研究意义、CCD图像传感器的发展以及FPGA的产生与发展，接着提出了面阵CCD成像系统总体设计方案，然后针对关键电路的设计进行详尽的分析和说明，这些电路包括时序发生电路、存储器控制电路、USB接口电路以及电源调理电路。其中时序发生电路主要用于产生CCD正常工作所需的各种时序信号以及A/D变换芯片AD9824 所需的工作时序，这些时序都是由FPGA产生的，文中给出了FPGA逻辑设计的基本过程以及仿真波形。本系统采用SDRAM缓存图像信号，为了完成SDRAM的写入、读出以及定时刷新，利用FPGA生成存储器控制电路。系统采用USB接口与计算机通信，因此FPGA 中设计了相应逻辑电路与CY7C68013A USB接口芯片实现信号握手及数据通信，进而与 PC机通信。为了保证各个芯片正常工作，设计电源调理电路实现将输入5V电源转换成多种电压向各个芯片供电。经过初步调试，并根据仿真结果判断驱动传输电路基本达到设计要求。关键词：FPGA，CCD，A/D变换，SDRAM，USB，驱动时序
上传时间： 2013-04-24
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随着图像采集系统的广泛应用，人们对CCD探测系统的要求日益提高。传统的CCD探测系统由于结构复杂，造价较高，己不能满足日益广泛的应用需要。本文设计了一套基于单片FPGA的小型化与经济化的CCD探测系统，能够满足空间光强的测量并实现光信号的识别和处理。 本文研究了CCD探测系统的基本结构。设计了基于单片FPGA的CCD探测系统的硬件电路原理图，完成了硬件电路板制作与调试。系统FPGA选用Altera公司的低成本FPGA芯片EP2C20Q240，电路板采用双层板设计，实现了CCD探测系统的小型化与经济化的目标。利用FPGA器件实现了CCD驱动时序脉冲的设计、实现了单采样与相关双采样的控制程序设计，利用FPGA的数字信号处理功能实现了相关双采样的信号处理。基于FPGA的可编程特性，在不改变外部电路的基础上，通过程序的改变，对CCD驱动频率、模数转换器采样时刻的选择进行方便调节。系统与上位机的数据传输接口采用了网络传输方案，充分发挥了网络传输的远距离传输、远程访问、信息共享等优势，系统采用基于FPGA的NiosⅡ嵌入式处理器系统，通过对其应用软件的开发，实现了系统与上位机之间数据的可靠性传输。
上传时间： 2013-08-06
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提出一种基于USB的彩色CCD高清图像采集系统设计方案。图像数据的来源采用的是SONY公司的 ICX205AK芯片，结合USB2.0接口，复杂可编程逻辑器件CPLD设计了一个高速的彩色CCD图像采集系统。文中详细阐述了系统内不同模块的硬件电路设计思路和软件运行流程。整个系统由电源系统、CCD传感器、A/D模数转换器、CPLD控制器、USB2.0高速接口、上位机控制程序等各个部分组成。本系统的硬件电路可以协调正常工作完成分辨率为140万的高清图像采集，最高采集帧率达7.5 frame/s。
上传时间： 2013-10-24
上传用户：tianming222
在当今国内工业中对尺寸的测量大多还是采用千分尺等落后的接触式的方法，不但效率不高而且精确度不高。文中讨论了线阵CCD用于尺寸测量的非常有效的非接触检测技术。本测量系统是以89C2051、TCD1206UD和ICL7135等芯片构成的，完成了由照明、成像、数据处理到显示等过程。本设计具有稳定可靠、测量精度高等特点，适用于各种高灵敏、高精度的检测。此外，本系统包括了LED显示，不仅价格便宜，而且测量结果方便可见，增加了本设计的实用性。
上传时间： 2013-11-06
上传用户：tanggm
能够支持运动目标检测和跟踪的图像处理系统目前非常少见。这种系统一方面需要能够灵活转动的摄像器件，另一方面需要高速度的图像实时处理。此外，运动目标检测和跟踪算法一般都非常复杂，需要连续几帧甚至十几帧的图像，而且多为彩色的高分辩率图像。这就更需要图像处理系统功能强大，具有实时采集与处理能力。本文采用CCD摄像头采集图像数据，利用ADV7181B对图像数据解码处理，FPGA对采集来的数据信息进行预处理，储存和传输数据时采用双RAM的乒乓机构，实现数据的实时高速传输，在DSP中对数据进行最终处理，处理的结果上传到ARM中，ARM把运动规划等程序下载到第二块FPGA中来实现电机的精确控制。系统中着重介绍了图像处理要用到的各个功能模块和各模块间的连接接口，由于嵌入式系统必然涉及到高速电路板的设计，加之图像采集过程对信号的高要求，所以采用Cadence这款在高速电路板设计仿真中的独特优势的设计软件，来完成PCB板的设计，搭建好硬件平台，为以后的运动图像分析算法验证，芯片架构设计打好基础。在设计高速电路板的过程中涉及到了很多信号完整性和电源完整性的问题。最终积累了一定的嵌入式系统硬件设计的经验。
上传时间： 2022-06-22
上传用户：bluedrops
本文首先对黑体辐射理论和双波段比值测温理论进行研究，探讨在近红外区域对高温炉窑进行比值测温的可行性；针对工业高温炉窑辐射的峰值位置在中红外区域，近红外区域的辐射仍然比较低，且普通CCD在近红外区域响应很低的状况，综合考虑后选择近红外增强型CCD作为探测器；根据所选CCD本文设计了一套完整的双波段测温系统的硬件框架，由Sony公司的近红外增强型黑白CCDICX255AL，10位输出模数转换器AD9991、带有USB接口的可编程增强型8051处理器芯片Cy7c68013和EEPROM存储器等完成功能，并提出双波段测温摄像机的分束和滤光系统的设计方案；由于光学分束镜和滤光片都需要定制镀膜，本文首先设计的硬件系统是单波段系统，本系统的硬件电路有两块线路板：以ICX255ALCCD和AD9991为核心的图像采集板和带USB接口的8051处理器芯片Cy7c68013为核心的控制板，这两块PCB均为2层电路板；还开发了相应的固件程序、设备驱动程序和应用程序，对所设计的各个功能模块分别进行了测试和调试，计算机能通过USB口读取图像并在屏幕上显示，获得了良好的效果；由于本文设计的硬件系统实际上是单波段的，为了验证双波段测温的效果，本文采用ASD FieldSpec HandHeld型光谱仪测量模拟黑体辐射源（工业炉密的炉膛也是个近似黑体辐射源）的辐射，用测得的光谱数据模拟计算，获得了良好的测温效果。
上传时间： 2022-06-22
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基于FPGA的线型CCD高速驱动采集一控制板设计摘要：线型CCD图像传感器在工业检测、图像测量和机器视觉等方面有着广泛的应用。本文针对CCD测量应用系统中的前端处理、驱动控制和信号采集，设计制作了一款基于FPGA的高速驱动采集 体化控制板。该控制板选用了Altera公司的Cyclone系列FPGA和TI公司的专用图像信号处理芯片VSP5010，由FPGA对VSP5010进行配置，生成双路CCD驱动脉冲，控制接收A/D变换后的图像数据，并以适当的接口方式将采集数据送入计算机以便进行后期处理。该控制板将CCD的驱动脉冲产生和图像数据采集集于一体，有效简化了CCD测量应用系统前端的外部电路设计，提高了图像数据采集速率和质量，并具有灵活性强，易于扩展等特点。关键词：线型CCD：FPGA：AFE：驱动：数据采集
上传时间： 2022-06-22
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机器视觉系统应用日益广泛，工业相机（机器视觉系统的“眼睛”）作为整个系统中处于核心的部件，要求有较高的图像质量和较高的传输速度，然而成本也相应的增加。目前嵌入式机器视觉控制器大都是留有标准数据协议接口。在这样的控制器系统上构建机器视觉系统，需要购买昂贵的标准接口CCD相机，提高了机器视觉系统构建的成本。由此可见，减少相机成本是减少整个机器视觉控制系统成本的一个有效途径.本课题研发了一款适用于嵌入式机器视觉测控一体机的CCD工业相机，相机与控制器之间的接口没有采用标准的工业总线协议，而是设计了一种自定义并口协议，充分的将CCD相机与控制器融合于一体，节约了购买标准接口CCD相机的成本。本课题设计难点是：（1）理解复杂的CCD时序，并配置AD9929以产生CCD驱动时序；（2）实现数据高速捕捉并能够保证图像显示质量。本课题设计主要有两个部分组成：CCD驱动电路的设计和高速CCD图像捕捉.CCD驱动电路采用专用的CCD驱动信号处理芯片AD9929，这样简化了CCD信号模拟前端设计，提高了设计的稳定性。高速CCD数据捕捉的实现采用的是DSP+FPGA架构，有三部分组成：FPGA的模块设计、DSP的PDT方式数据传输和基于DNK的以太网设计。其中，FPGA模块设计主要实现以下功能：（1）作为后续数据传输的缓冲区：（2）作为DSP的外设控制CCD图像数据采集与DSP PDT传输同步.DSP相关设计主要是实现图像数据的存储，与上位机通信以及在上位机上图像显示。测试结果表明，该相机图像清晰度高，传输速快，达到了预期的结果，成功的将CCD相机融入了嵌入式机器视觉测控一体机中.
上传时间： 2022-06-23
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