高速高分辨率工业相机系统设计

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1、SOOCHOWUNIVERSITY硕士专业学位论文论文题目高速高分辨率工业相机系统设计研究生姓名________________曹飞寒指导教师姓名________________胡剑凌专业名称____________电子与通信工程研究方向____________嵌入式系统设计论文提交日期2015年4月苏州大学学位论文独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研宄成果，也不含为获得苏州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研宄作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以

2、明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。论文作者签名:日期:苏州大学学位论文使用授权声明本人完全了解苏州大学关于收集、保存和使用学位论文的规定，即:学位论文著作权归属苏州大学。本学位论文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。苏州大学有权向国家图书馆、中国社科院文献信息情报中心、中国科学技术信息研究所（含万方数据电子出版社)、中国学术期刊（光盘版）电子杂志社送交本学位论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存和汇编学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。涉密论文口本学位论文属在_____年_月解密后适用本规定。非涉密论文口论文作者签

3、名:—日期:vd、导师签名:二日期：高速高分辨率工业相机系统设计中文摘要高速高分辨率工业相机系统设计中文摘要作为机器视觉的重要组成部分，工业相机具有长持续工作时间、高图像稳定性、高抗干扰能力等特性，将在工业4.0时代发挥重要的作用。为此，设计开发具有自主知识产权的工业相机产品对我国自动化工业技术的发展具有重要意义。论文在介绍机器视觉技术和工业相机技术的基础上，给出了所开发工业相机系统的技术指标，并进行了系统框架设计。整个工业相机系统利用CMOS传感器捕捉图像数据，采用基于FPGA的主控模块完成对图像数据的格式转换、白平衡处理等操作，并控制两块DDR2芯片实现数据的乒乓缓存，系统选择USB3.0

4、接口实现图像数据传输，最终采集的图像在PC端上位机软件界面上进行显示。论文重点实现了基于FPGA的CMOS控制器和DDR2乒乓缓存控制器。CMOS控制器通过USB接口接收来自上位机的用户指令信息，包括读写标志、寄存器地址以及写入参数值。CMOS控制器根据约定好的上下层协议，对接收的数据完成相应的校验与解析。提取出数据后，CMOS控制器通过内部状态机控制I2C总线将所需操作的寄存器地址和需要写入的参数值发送给CMOS芯片。同时控制器通过USB3.0接口将I2C总线读取到的CMOS寄存器参数信息传输至PC端。DDR2乒乓缓存控制器接收图像传感器发送过来的帧状态信号与像素数据信息，通过IP核控制，将

5、数据信号与控制信号发送给DDR2芯片，最后输出从缓存中读出的图像数据信息以及与之同步的通过模拟扫描重现的帧状态信号。整个缓存控制设计由数据写入、数据读出和DDR2IP核控制总共三个模块组成。论文最后给出所设计的各模块的综合报告，并以实验室自主设计的工业相机电路板作为硬件平台，对所设计的CMOS控制器和DDR2乒乓缓存控制器进行了性能测试。测试结果表明，所设计的CMOS控制器和DDR2乒乓缓存控制器满足系统需求，整个工业相机系统图像数据输出稳定，画面清晰，色彩正常，在5百万像素分辨率下实现每秒12帧图像的采集。关键字：工业相机、FPGA、CMOS控制器、DDR2缓存、乒乓操作作者：曹飞寒指导老师

6、：胡剑凌I英文摘要高速高分辨率工业相机系统设计DesignofHighSpeedandHighResolutionIndustrialCameraSystemAbstractAsthecriticalcomponentofmachinevision,theindustrialcamerawithlongworkinghours,highstabilityofimageandhighanti-interferenceability,willplayanimportantroleinindustry4.0era.Basedontheintroductionofmachinevisionandind

7、ustrialcamera,thepapergivesthetechnicalindicatorsandthenestablishtheblockdiagramofsystem.ThewholesystemofindustrialcameracapturestheimagebyCMOSsensor.ThemaincontrollerbasedonFPGAimplementstheformatcon