在機器視覺,視頻監(jiān)控等成像系統(tǒng)領域。從20世紀70年代到20世紀90年代,CCD以其低噪聲、高靈敏度、高分辨率等優(yōu)勢占據著該領域絕對的市場份額。21世紀初期得益于成像半導體技術的快速發(fā)展,CMOS圖像傳感器憑借自身優(yōu)秀的成像質量,較低的功耗,較高的集成度等特點,已經逐漸將CCD甩在身后。以CMOSIS公司的CMV8000圖像傳感器為例,CMOS圖像傳感器在成像質量,靈敏度等方面與CCD的差距已經變得很小,而且在體積、集成度、功耗、成本等方面已經超過了CCD。CMV8000以其高速,大面陣等特性廣泛應用到機器視覺和監(jiān)控等科研領域。本文基于CMV8000圖像傳感器和Xilinx公司Kintex-7系列XC7K410T FPGA(Field Programmable Gate Array)提出了一種成像系統(tǒng)設計方案。首先,查閱了大量文獻、技術手冊和專業(yè)網站。對CMOS和CCD圖像傳感器的發(fā)展以及高速工業(yè)相機國內外的研究現狀進行調研,提出本文的設計意義,制定設計目標。其次,詳細介紹了成像系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境和開發(fā)語言的特點。并且對成像系統(tǒng)各芯片選型也做出了闡述。本文根據設計需要,以Kintex-7系列X...

【文章頁數】：83 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 課題研究背景介紹
    1.2 國內外該領域的研究情況
    1.3 論文的研究意義
    1.4 論文的設計目標
    1.5 論文的內容安排
第2章 高速成像系統(tǒng)方案及架構設計
    2.1 CMOS傳感器原理介紹及選型
        2.1.1 CMOS傳感器原理介紹
        2.1.2 CMOS圖像傳感器選型
    2.2 FPGA介紹及主控芯片選型
        2.2.1 FPGA現場可編程門陣列
        2.2.2 主控芯片選型
    2.3 軟件平臺及開發(fā)語言介紹
        2.3.1 Vivado開發(fā)設計流程
        2.3.2 硬件描述語言
    2.4 圖像輸出方案介紹及芯片選型
    2.5 成像系統(tǒng)總體方案
    2.6 本章小結
第3章 高速成像系統(tǒng)硬件設計
    3.1 硬件系統(tǒng)整體架構
    3.2 成像系統(tǒng)供配電設計
        3.2.1 FPGA與 Camera Link板供配電設計
        3.2.2 CMOS供配電設計
    3.3 成像系統(tǒng)時鐘設計
    3.4 芯片外圍電路設計
        3.4.1 FPGA外圍電路設計
        3.4.2 CMOS外圍電路設計
        3.4.3 Camera Link電路設計
    3.5 成像系統(tǒng)硬件電路實物
    3.6 本章小結
第4章 高速成像系統(tǒng)軟件設計
    4.1 軟件設計整體框架描述
    4.2 CMOS驅動控制模塊
        4.2.1 啟動信號時序控制
        4.2.2 CMOS寄存器配置
        4.2.3 曝光控制與時鐘方案
    4.3 數據捕獲模塊設計
        4.3.1 LVDS信號轉換
        4.3.2 串并轉換與數據對齊
    4.4 像素整合方案介紹
        4.4.1 DPRAM實現乒乓操作
        4.4.2 FIFO實現數據緩存
    4.5 顯示控制模塊
    4.6 本章小結
第5章 系統(tǒng)聯調與結果分析
    5.1 調試情況介紹
    5.2 成像系統(tǒng)硬件平臺測試
    5.3 采集圖像測試
    5.4 遇到的問題
    5.5 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 論文總結
    6.2 展望
參考文獻
致謝
作者簡介及在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果



本文編號：4018163