本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的TDI-CMOS相機(jī)硬件設(shè)計(jì)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：TDI型圖像傳感器是高分辨率對(duì)地觀測(cè)相機(jī)中最為關(guān)鍵的器件。TDI圖像傳感器被定義為一類特殊的線陣傳感器,該傳感器基于以面陣形式來(lái)實(shí)現(xiàn)線陣功能。對(duì)相對(duì)移動(dòng)的物體進(jìn)行多次曝光和信號(hào)累加后該傳感器可得到高性能圖像。和普通線陣圖像傳感器相比較,TDI型圖像傳感器具有高信噪比,高靈敏度等特點(diǎn)。這類傳感器在空間遙控、航空拍攝、工業(yè)檢測(cè)控制、機(jī)器視覺成像、光譜圖像分析研究、醫(yī)療X成像等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。論文主要研究基于FPGA的TDI-CMOS成像系統(tǒng)硬件研究。相機(jī)通過推掃成像方式實(shí)現(xiàn)目標(biāo)成像。搭建測(cè)試平臺(tái),對(duì)相機(jī)及TDI-CMOS性能參數(shù)測(cè)試。本文以國(guó)內(nèi)科研單位首次研制的時(shí)延積分互補(bǔ)金屬氧化物傳感器(TDI-CMOS Image Sensor)作為研究對(duì)象,深入了解時(shí)延積分相機(jī)的成像原理。并以此傳感器和Altera公司生產(chǎn)的FPGA為核心搭建了一個(gè)相機(jī)平臺(tái)。本文的主要內(nèi)容如下:1.介紹了時(shí)延積分互補(bǔ)金屬氧化物傳感器的背景和研究意義,并了解了國(guó)內(nèi)外TDI系列相機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀。2.在目前普遍CMOS相機(jī)采用方案的基礎(chǔ)上提出了TDI-CMOS相機(jī)的設(shè)計(jì)方案。通過對(duì)采集、控制、存儲(chǔ)和傳輸?shù)认鄼C(jī)關(guān)鍵技術(shù)的分析以及具體器件類型的對(duì)比,確定了TDI-CMOS+FPGA+USB+Camera Link接口的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案;3.選用Altera公司的FPGA和天津大學(xué)的TDI-CMOS芯片搭配,搭建一個(gè)硬件成像系統(tǒng)。詳細(xì)描述了系統(tǒng)各個(gè)模塊的硬件設(shè)計(jì),包括TDI-CMOS圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模塊、FPGA傳輸控制模塊、USB輸入接口模塊和Camera Link輸出接口模塊,并依據(jù)高速信號(hào)制板要求完成PCB設(shè)計(jì)。4.對(duì)相機(jī)的圖像數(shù)據(jù)輸出模塊、指令輸入模塊進(jìn)行仿真并且對(duì)傳感器參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文所設(shè)計(jì)的TDI-CMOS相機(jī)硬件系統(tǒng)平臺(tái)工作穩(wěn)定,可促進(jìn)下一步TDI-CMOS探測(cè)器研制。
【關(guān)鍵詞】：時(shí)間延遲積分 TDI-CMOS圖像傳感器 FPGA PCB設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(西安光學(xué)精密機(jī)械研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN791;TB852
【目錄】：

• 致謝4-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 圖像傳感器簡(jiǎn)介11-12
• 1.2 TDI-CMOS傳感器背景介紹及發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.3 課題研究的意義15-17
• 第二章 TDI-CMOS系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)17-31
• 2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證17-18
• 2.2 系統(tǒng)芯片選擇18-27
• 2.2.1 TDI-CMOS探測(cè)器的性能指標(biāo)18-20
• 2.2.2 主控芯片20-22
• 2.2.3 命令控制芯片22-24
• 2.2.4 圖像傳輸接口24-27
• 2.3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)27-31
• 2.3.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)27-28
• 2.3.2 系統(tǒng)工作流程28-31
• 第三章 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)31-55
• 3.1 系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)31
• 3.2 系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)31-48
• 3.2.1 圖像采集模塊31-34
• 3.2.2 FPGA接口及外圍電路34-38
• 3.2.3 Camera Link數(shù)據(jù)輸出電路38-43
• 3.2.4 USB指令輸入電路43-44
• 3.2.5 電源電路44-48
• 3.3 系統(tǒng)PCB設(shè)計(jì)48-55
• 3.3.1 PCB疊層設(shè)計(jì)48-49
• 3.3.2 PCB布局49-50
• 3.3.3 PCB布線50
• 3.3.4 PCB設(shè)計(jì)的其他問題50-55
• 第四章 程序設(shè)計(jì)55-61
• 4.1 程序流程55-56
• 4.2 FPGA控制程序設(shè)計(jì)56-58
• 4.2.1 FPGA的圖像輸入57
• 4.2.2 FPGA的圖像輸出57-58
• 4.3 命令控制傳輸設(shè)計(jì)58-61
• 第五章 調(diào)試、仿真及傳感器性能測(cè)試61-77
• 5.1 硬件電路調(diào)試61
• 5.2 軟件測(cè)試仿真61-65
• 5.3 傳感器性能測(cè)試65-77
• 5.3.1 測(cè)試實(shí)驗(yàn)65-75
• 5.3.2 測(cè)試結(jié)論75-77
• 第六章 全文總結(jié)與展望77-79
• 6.1 論文總結(jié)77
• 6.2 課題展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果83

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 龐鵬;基于FPGA的TDI-CMOS相機(jī)硬件設(shè)計(jì)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(西安光學(xué)精密機(jī)械研究所);2015年

  本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的TDI-CMOS相機(jī)硬件設(shè)計(jì)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：356351