基于pci总线的ccd图像采集卡的研制

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1、够比以往的CCD更加接近自然的颜色，特别是青绿色和红色系的颜色表现力都得到大幅度提升。Sony公司把四色滤光CCD和全新处理器相接合，使色彩还原的准确度提高一倍，得到的颜色特性非常接近人眼，特别是对青绿色和红色系的颜色表现力大大提高，虽然增加了运算量，但是电能消耗量却可减低30％。除此之外，还有一些诸如微透镜技术、HADCCD技术、VPmixCCD(垂直混合CCD)技术、空间偏执技术、电子快门技术、清晰扫描技术、电子色温校正等新技术的接连出现与应用，都加速了CCD图像传感器技术的更新换代。1．2课题研究的目的和意义当今社会是

2、信息的社会，信息的获取日益重要。而人类获取的总信息量的80％以上，是通过视觉器官得到的。图像信息不仅在人类信息中占有很大比例，而且因它形象直观的特点而一直是人们所乐于接受的一种信息形式。特别是现代计算机技术的迅速发展，为图像的采集处理技术提供了极为有利的条件。一个图像采集处理系统从原理上分主要由三部分组成：图像的获取、图像的处理和分析、输出或显示。它综合了电视技术和计算机技术，集图像的采集、存贮、分析与处理等诸多功能于一身，广泛应用于诸多领域：生物医学领域B超、CT、X光、ECT、内窥镜、病理分析、医学影像、血管造影等；保安

3、监控领域的电子警察、图像自动跟踪、安全监控等；工业检测领域的材料图像分析、锅炉火焰监测、颗粒分析、流水线产品外观检测、焊缝检测等；文化体育领域的保龄球道计分、电脑人像打印、骨龄检测、运动人体动作分析等；交通管理领域的汽车车牌识别、高速公路收费、违章闯红灯检测、交通管制系统等；军事、公安领域的各种运动物体的自动制导、运动物体的经纬度测量、指纹识别、痕迹辨认、夜间侦察等；金融票证领域的印章支票真伪判别、票证处理、柜员机自动检测、金库监控、运钞车现场自动检测与传输等；军事和航空航天领域的运动目标制导、运动物体经纬度测量和痕迹辨认等

4、这些工作中都需要图像测量系统。其中图像采集卡是整个系统不可缺少的硬件基础，因此，研究图像采集有着重大的工程意义。1．3图像采集的研究现状及发展趋势计算机科学的高速发展，为人们利用现代数字信号处理技术高速、大量地处理信息提供了有效手段。在总线结构中，ISA总线已经退出历史舞台，ISA槽已经不再作为计算机主板的标准配置，并且ISA总线的带宽也不能满足高速数据采集系统的要求。而PCI总线是一种即插即用的总线标准，支持全面的自动配置，最大允许64位并行数据传送，采用地址／数据总线复用方式，最高总线时钟可达66MHz，支持多总线结构和

5、线性突发传输，最高峰值传输速度可达528MB／S，它是目前各种总线标准中定义最完善、性能价格比最高的一种总线标准。目前，大多数采集卡都采用了视频局部总线，可以将图像数据直接采入内存，采集卡原则上可不再需要专门的帧存储体。随着CPU的性能不断提高，CPU直接在内存中对图像作处理，充分发挥J『微机本身越来越高的2性能潜力。基于PCI总线的采集卡己开始占主导地位，也是采集乍近年来的重大技术进步。目前，采集卡的内部结构，根据图像采集处理是否分离、数据处理的实现方法，大体上分为三种形式：(1)模拟输入专用图像采集系统：这类系统将采集卡

6、放置在与摄像头相连的计算机中，采集卡的作用是对摄像头采集到的模拟视频信号进行A／D转换，并且通过计算机总线接口传入计算机内存，用软件实现对数字化图像的处理分析。面阵CCD摄像机大多配有这种类型的数据采集卡，如北京嘉恒中自公司的OK系列PCI图像采集卡。(2)模拟输入采集处理一体化系统：这类采集处理系统仍然采用模拟视频输入，而它的特点是视频信号的采集、量化集成到一块板卡上，结构一般为输入输出接口、A／D转换数字化单元、高速缓冲区、FPGA或DSP构成的MPU处理单元，这种结构设计大大减轻了计算机的处理负荷，不过增加了电路设计实

7、现的难度。闻亭公司的WT-6201PA以TI公司的TMS320C6201为主处理器，辅以2万门的FPGA预处理单元，通过CPLD实现接口之间胶合逻辑，可以满足通用视频信号采集的要求。(3)数字输入、采集处理分离图像采集系统：这类处理系统的前端是数字输出的CCD摄像机，输出的数字化图像信号直接输入采集卡，采集卡一般采用内嵌DSP模块的大容量FPGA用作处理单元，实现海量数字信号的实时处理。这种采集处理结构图像信号传输距离长、受外部干扰小，FPGA的在线可编程性可以实现处理算法的柔性选择，是大数据量、实时信号处理系统的理想选择。

8、Tsunami采集处理卡就是基于FPGA技术的PC工业高端图像处理解决方案，AlteraStratix系列FPGA使得该板卡能够达到最优的性价比。板上有超过160000LUTs和200个DSP模块在以66／132MHz的速率工作，I／O速度可以达到3GB／s，FPGA内部总线之间的传输速度