高帧频CMOS相机图像采集系统研究.pdf

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1、高帧频CMOS相机图像采集系统研究指导教师签字：／；7；争摘要高帧频图像采集是研究高速瞬态现象发生机理和运动规律的一种直观地测试技术和手段。以某型号炸点坐标测量经纬仪为应用背景，设计了一种高帧频图像采集系统。论文介绍了高帧频CMOS图像采集系统的发展现状，根据功能需求把整个采集系统设计划分为成像器设计、图像采集卡设计和软件设计三个部分。成像器设计围绕Cypress公司CMOS图像传感器LUPA．300，设计了该图像传感器的外围电路；基于FPGA设计了CMOS传感器的时序驱动，实现了CMOS图像传感器的数字图像输出；根据

2、CMOS传感器内部寄存器各个参数性能指标，通过FPGA与上位机串行通信完成CMOS相机自动化参数设置，实现了CMOS图像传感器工作状态的可变配置。图像采集卡设计主要包括CameraLink接口、FPGA控制、PCI总线接口三个功能模块。CameraLink接口主要负责接收成像器传送的高速图像数据，并将其传输到FPGA内部；FPGA控制模块主要负责完成对高速图像数据的缓存处理，并为整个图像采集卡提供控制命令，协调各个功能模块问的工作；PCI总线接口采用专用的接口芯片PCI9054，通过DMA操作实现了图像数据的高速传输。

3、针对图像采集卡设计了驱动程序和上层应用程序，实现了图像数据的采集与显示。最后运用两点校正和一点校币相结合的方法实现图像的非均匀性校正。该高帧频图像采集系统具有10位数据位宽，在分辨率为640×480的情况下，图像成像单元可产生最高250帧／秒数字图像数据流，图像采集卡可达到200帧／s的采集速率。实验表明该高速图像采集系统具有结构简单、性能稳定可靠、实时性强、灵活性好等优点。关键词：高帧频；CMOS图像传感器；现场可编程逻辑门阵列；PCI总线AHighFrameFrequencyCMOSImageCaptureSyst

4、emDiscipline：MeasuringandTestingTechnologiesandInstrumentsStudentSignature：、7么勺H‘c知∥眵ZsupervisorSigⅢu瞅H以AbstractHi曲framerateimagecaptureprovidesareliabletestingtechnologyandmethodtostudythemechanismandlawsofhigh-speedphenomena．Ahighframefrequencyimagecapturesyst

5、emforaexplosionpointcoordinatemeasuringtheodoliteisdesingned．ThedevelopmentsofhighframerateCMOSimagecapturesystemisintroducedinthisthesis．Accordingtothefunctionsofthecapturesystem，thedesignofsystemisdividedintothreeparts：imagedevice，softwareandimagecapturecard．T

6、heperipheralcircuitsoftheLUPA-300CMOSimagesensorisdesignedfortheimagedevice．TheCMOSsensortiming-drivenbasedontheFPGAisdesigned，whichrealizesthedigitalimageoutputoftheCMOSimagesensors．Inordertorealizethevariablestatusconfigurationaccordingtovariousparametersofthe

7、internalregisters，theautomationparametersettingoftheCMOScameraiscompletedthroughtheserialcommunicationbetweenFPGAandthecomputer．Thedesignofimagecapturecardismainlydividedintothreefunctionalmodules，CameraLinkinterface，FPGAcontrolandPCIbusinterface．CameraLinkinter

8、faceismainlyresponsibleforacceptinghigh—speeddatatransferredbyimagedeviceandsendthedataintotheFPGA；FPGAcontrolmoduleismainlyresponsibleforthecacheofhigh-speedimagedat