高帧率彩色线阵CCD实时成像系统的设计与分析

文中设计了一种满足工业需求的彩色线阵CCD实时成像系统。该系统实现对线阵CCD的驱动,控制专用的ADC采集芯片对CCD模拟信号进行采集。将采集到的数字信号由FPGA内部预处理后,通过USB2.0传输至上位机实现图像的拼接、显示与保存。最后,对线阵CCD静态图像噪声和动态成像特点进行了分析。研究结果表明:设计的线阵CCD图像采集系统,像素分辨率最大5 340,帧率可达6 250 fps,满足工业应用要求。CCD所选用的TDI模式,对于高速目标有更好的成像质量。     

基于线阵CCD的光谱信号高速数据采集系统设计

为了满足环境污染检测等工业实际应用的需要,便于系统的集成、降低成本,设计了一个基于FPGA和USB 2.0的线阵CCD光谱信号高速数据采集系统.以FPGA芯片EP2C20Q240作为采集系统的控制核心,USB 2.0芯片CY7C68013A作为数据传输通道与上位机实现通信,通过计算机软件进行光谱采集,并能实时控制CCD的积分时间和采集光谱的平均次数.实验表明:该系统高效、稳定,1 s采集250帧谱图,可广泛应用于CCD光谱的实时快速精确测量.     

基于FPGA和ARM的线阵CCD信号采集器的设计

文中提出了一种基于FPGA和ARM的线阵CCD信号采集器的设计方案。选用XC3S500E(FPGA)芯片和S3C2440(ARM)芯片设计了线阵CCD信号采集器的硬件电路;采用Verilog HDL和C语言分别编写了信号采集器的软件。搭建了线阵CCD信号采集系统,并进行了实验。结果表明,该采集器能够实现线阵CCD信号的采集、存储、处理,以及通过以太网传输到上位机的功能,具有采集信号质量好、可靠性高、传输速率高、人机交互好、组网方便等优点,在工业生产监测中具有广泛的应用价值。     

基于FPGA的雷达信号采集系统设计

为了精确采集前端雷达信号,设计了一种基于现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array,FPGA)的雷达采集系统。采用FPGA作为核心主控芯片,通过给雷达收发芯片赋值产生雷达信号,用FPGA控制板间的AD芯片对回波信号进行采样。最后将信号传输到上位机中,从而实现雷达信号获取、数据采集控制、数据缓存、数据传输以及时钟同步控制等功能。实验结果表明,该系统达到了设计要求且具有易携带、成本低、构造简单、可靠性强、速率快等特点,经过该系统采集的信号可用于对实际场景下物体速度、距离的解析。     

基于FPGA的微型光谱仪CCD系统设计

论述了一种基于FPGA的高灵敏度的CCD光谱仪检测系统设计方案和实现方法。该设计方案采用平场凹面光栅为光学系统,以FPGA为主控芯片,由A/D芯片完成对CCD输出信号的模数转换。采用FPGA实现对CCD的时序和A/D转换时序的驱动,然后通过USB与上位机进行通信,实现实时光谱数据的采集、传输与显示。实验结果表明,该系统具有较好的光谱采集效果,采集精度为16 bit,光谱采集范围为300～800 nm,并且该系统数据量较大,具有良好的重复性及可拓展性,能够广泛在光谱测量中获得较高的应用价值。     

基于FPGA的高速彩色线阵CCD实时图像采集系统

文中设计了一款彩色线阵CCD实时图像采集系统,选用FPGA作为主控芯片。该系统完成了线阵CCD传感器、模数转换芯片的驱动、数据采集与转换。转换后的数据通过FPGA预处理后,由USB2.0传输至上位机实现图像实时成像。结果表明:设计的彩色线阵CCD实时图像采集系统能够满足工业应用要求,每行像素点达2 098个,行频可达9 000 fps。     

FPGA控制DDS与AGC的精密信号发生系统研究

信号频率分辨率和幅值分辨率是信号发生源性能好坏的重要指标。基于现场可编程门阵列(FPGA)的嵌入式系统,分别采用直接数字合成技术(DDS)和自动增益控制技术(AGC)实现了频率和幅值精密可调的信号发生系统。该信号发生源的频率由FPGA提供的频率控制字决定。信号发生源的信号幅值由AGC增益控制电压决定,FPGA通过控制DAC的输出模拟量改变增益控制电压。论文设计研究的信号发生系统频率分辨率可达0. 1 Hz,幅值分辨率达0. 1 V。     

基于面阵CCD的刀具磨损精密检测系统设计

为了实现对加工中心刀具磨损的精密检测,设计了一种基于面阵CCD的刀具磨损精密检测系统。首先,使用激光作为光源,根据坐标转换原理设计了系统结构,利用FPGA产生面阵CCD所需的驱动时序信号;然后,将CCD输出的模拟信号经过信号处理电路转换为二值化数字信号,最后,由FPGA采集发送到上位机中使用LOF算法进行异常点剔除处理。实验测试表明,该系统磨损检测精度可达1μm。该系统具有体积小、精度高,测量速度快,输出信号稳定,抗干扰能力好等特点,可广泛用于刀具磨损检测。     

高速线阵CCD驱动与数据采集系统设计北大核心CSCD

以TCD1708D为感光元件设计了高速线阵CCD驱动与数据采集系统。分析了CCD同步时序的要求,选用EP4CE10F17C8作为主控芯片,利用Verilog HDL语言设计CCD驱动信号,设计了驱动硬件电路驱动CCD得到准确的输出。分析了CCD输出信号特征,使用虚拟仪器技术完成了对CCD奇偶双路模拟输出信号的采集,以LabVIEW为平台开发了上位机软件,采用NI-DAQmx驱动程序控制PCI-6115,实现了高速线阵CCD数据采集,并且能够实时显示CCD波形、图像数据。实验结果表明采集的数据边缘特征清楚,该系统结合了FPGA和虚拟仪器技术的优势,驱动运行稳定,数据采集准确,程序可移植性强。     

基于DDS芯片的信号源设计

文中介绍一种基于DDS芯片AD9833的信号源,该系统采用FPGA与AD9833相结合的方法,以FPGA为控制核心,以AD9833为直接数字频率合成器,以AD8320为幅度调节器,实现了输出频率、幅值和相位灵活可调的正弦波、三角波和方波信号,实测结果表明该系统输出信号频率误差小、分辨率高.     

利用普通CCD实现百万帧/秒超高速成像的时序驱动技术

提出了基于普通CCD的掩模式成像技术来大幅提高CCD的图像获取速度,实现百万帧/秒的CCD时序驱动方法。介绍了加掩模后CCD的工作过程,利用掩模把普通CCD的光敏区划分为带有存储区的像素阵列,实现了普通CCD的片上存储功能。分析了利用普通CCD实现百万帧/秒超高帧频的时序驱动方法,掩模形状决定了帧速,帧数和图像的分辨率。对系统的时序结构、电荷转移方式和驱动电路进行了说明,通过特殊驱动电路和图像处理软件设计实现了百万帧/秒的超高帧频。最后,对驱动时序进行了仿真和实验验证。采用条状孔阵列掩模,基于普通CCD图像传感器进行了百万帧/秒工作速度的验证,获得了14幅79pixel×79pixel的图像,其帧频达到200×104 frame/s。文章所述技术具有一定的通用性。     

大面阵CCD图像实时显示系统的设计

为解决基于CameraLink接口的相机必须使用专用采集卡和系统机才能显示的问题,设计了一种结构简单、携带方便的图像实时显示系统。该系统采用2片SDRAM对图像进行交替缓存,并在Xilinx公司的Spatan3系列现场可编程门阵列(FPGA)中完成了较为复杂的主要控制逻辑。将CameraLink输入的图像经过拼接、BIN等预处理后缓存到1片SDRAM,同时按照一定格式以25frame(50field)/s的速度读出另1片SDRAM中的图像,经ADV7300转换成模拟电视信号后送到模拟显示器显示。结果表明,在相机帧频为3.6frame/s时,该系统可以实时显示大面阵CCD数字航测相机拍摄的图像,能观察不同分辨率的图像以及原图像任何部位的细节,并能根据天气条件调整显示亮度以更好地观察图像。该系统只包含1块电路板和1个模拟显示器,已成功应用于4008×5344面阵的CCD数字航测相机中。     

实现高分辨力图像传感器高帧率输出的方法

论述了一种基于FPGA(现场可编程门阵列)的提高CMOS输出帧率的方法。高分辨力图像传感器的输出帧率只有十几帧/s甚至更低,系统将同一帧的图片重复输出,从而提高后续的输出帧率,使图像信号能够直接输出至VGA显示器。硬件电路使用图像传感器MT9D131、FPGA芯片CycloneⅡEP2C8Q208C8N和图像D/A转换芯片ADV7123组合,软件使用verilogHDL语言,将图像感应器得到的图像数据存入SDRAM(同步动态随机存储器),并将其转换为RGB格式的图像数据输出至图像D/A转换芯片ADV7123,同时在FPGA中设置写FIFO模块与读FIFO模块以避免跨越时钟域可能导致的工作不稳定的问题。     

线阵CCD驱动时序及信号采集系统的设计

文中设计介绍了一种基于FPGA和ARM的线阵CCD传感器驱动时序和信号采集的实现方法。该系统通过分析TCD1707D线阵CCD的驱动时序,采用Verilog HDL硬件描述语言设计出驱动脉冲电路。CCD正常工作后,产生的模拟信号经过预处理和高速A/D转换送入FPGA的基本宏功能模块FIFO(先进先出数据缓存器),通过异步缓存实现ARM处理器对采集信号的主控及后续应用。线阵CCD驱动时序及信号采集系统,是基于CCD传感器图像处理系统的重要组成部分,经过上位测试平台验证,能够提供准确的数字图像信号。     

通用型光栅信号处理系统的研制

为了实现基于光栅传感器的位移测量,设计了一种通用光栅信号处理系统。无论光栅尺的输出是方波信号还是正弦波信号,处理系统均可识别并处理。运用FPGA芯片对光栅信号进行四倍频细分、辨向以及可逆计数。计数得到光栅扫描测头的位移数据经由DSP预处理,然后通过ISA或串口传到上位机,并由液晶显示位移结果。实现了对光栅信号的测量处理过程,同时通用性得到了提高。     

角膜图像采集系统中的CCD驱动设计

针对角膜图像采集系统开发过程中的面阵CCD图像传感器驱动进行了设计。选用ICX424AL面阵CCD作为图像采集系统的图像传感器,分析了ICX424AL的驱动时序要求,介绍了高性能模拟前端处理芯片AD9949A内部主要电路模块的工作原理及相关电路的寄存器控制方法,实现了基于CPLD与AD9949A的ICX424AL驱动设计。最终测试结果显示,CCD可产生正确的模拟信号输出,将数字视频信号采集到计算机后,能够得到良好的图像采集效果。     

面阵CCD芯片KAI-1010M的高速驱动系统设计(最终版）

CCD芯片的驱动系统是空间数字测绘相机的核心部分之一,它关系到整个相机的性能和技术指标。简要介绍了行间转移面阵CCD芯片KAI-1010M的内部结构和驱动时序,采用新方法和低成本器件设计了该CCD芯片的驱动电路,把电源和电机控制的脉冲宽度调制技术引入到CCD驱动电路,采用超高速运放驱动高速负压信号以减小其上升、下降沿时间,达到高速低成本驱动要求,解决了驱动设计中的技术难点。实验结果表明：此CCD驱动系统采用低成本的器件设计,具有性能好,成本低,能够同时输出两路CCD电压信号,数据输出速率达15 frame/s,满足空间测绘相机系统的设计要求。若进一步改进电路,数据输出速率可达27 frame/ s。     

多输出CCD接缝校正

针对多输出CCD传感器成像存在接缝的问题,提出了一种基于延时积分（TDI）的校正方法。使用TDI的读出方式对均匀光源成像获得了具有亮度线性渐变的图像数据,建立了获得图像的行平均灰度和行曝光时间关系的模型,通过该模型对CCD每路输出特性进行拟合,校正了CCD多输出的不均匀性,解决了图像接缝问题,并在模拟前端（AFE）完成了校正过程。本方法仅使用一次成像过程,避免了辐照度调整精度对校正精度的影响。与传统的两点法和多点法（16点）相比,提出方法的输出非均匀性分别减少了2.428%和 1.052%,校正效果明显提高。实验显示：本方法校正精度高,实验工作量低,可以广泛用于多输出CCD的接缝校正中。     

高分辨率CCD芯片FTF4052M的驱动系统设计

CCD芯片的驱动系统是数字航测相机的核心部分,它关系到整个相机的性能和技术指标。介绍了高分辨率全帧CCD芯片FTF4052M的内部结构和驱动时序,采用集成芯片设计了该CCD芯片的驱动电路并应用于数字航测相机系统,其中包括驱动电路的时序设计和所需偏置电源的设计。集成芯片SAA8103为驱动CCD芯片提供脉冲信号,与TDA9991协调工作产生CCD垂直行驱动时钟,与74ACT04芯片配合产生驱动CCD芯片的水平像素转移时钟。实验结果表明,此CCD驱动系统采用大规模专用集成芯片进行设计,具有性能好,功耗低,体积小的优点,能够输出两路CCD电压信号,数据输出速率达2帧/s,满足了数字航测相机系统的设计要求。     

基于DSP的面阵红外图像采集系统设计

为提高进口红外相机的视频信号输出帧率,以提升其性能并扩大应用范围,设计以DSP为控制芯片的面阵红外图像采集系统。通过对IRFPA输出串行数字视频信号的采集和分析,利用CPLD完成信号的解码和逻辑转换,在DSP的控制下利用两个DPRAM,分别实现图像信号的灰度转换和显示缓存,最后由显示芯片完成模拟视频的编码和输出显示。在黑暗环境下对不同热源进行采集实验,结果表明,系统能够对红外图像信号进行实时采集和显示,输出帧率得到大幅提升。