本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的面陣CCD成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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【摘要】：激光散斑血流成像是一種無創(chuàng)、全場(chǎng)、實(shí)時(shí)光學(xué)成像技術(shù)，對(duì)大面積淺表組織如皮膚和腔體進(jìn)行血流監(jiān)測(cè)具有非常良好的效果，目前，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于臨床。皮膚病等淺表組織疾病具有普發(fā)性和高發(fā)性，大型激光散斑血流成像設(shè)備因其成本和體積將阻礙這項(xiàng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，因此設(shè)備便攜化具有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義，本課題設(shè)立主旨是設(shè)計(jì)開發(fā)一套能用于便攜式激光散斑血流成像設(shè)備的成像系統(tǒng)。 面陣電荷耦合器件（Array Charge-Coupled Device CCD）能提供高分辨率、高靈敏度、低暗電流等高品質(zhì)圖像，課題圍繞其設(shè)計(jì)開發(fā)完整的、低噪聲的電路系統(tǒng)。 為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的便攜化，課題采用區(qū)別于傳統(tǒng)專用集成電路（Appication SpecificIntergrated Circuit ASIC）架構(gòu)，基于可編程邏輯器件（Filed Programmable Gate ArrayFPGA）的架構(gòu)方案。FPGA作為整個(gè)系統(tǒng)的邏輯控制中心，生成CCD驅(qū)動(dòng)信號(hào)及其模擬輸出信號(hào)的采樣同步信號(hào)，借助其特有的軟核處理器技術(shù)，搭建32位指令集、數(shù)據(jù)總線和地址空間的NIOS Ⅱ（Altera公司的軟核處理器）系統(tǒng)，通過簡(jiǎn)單的C語言程序控制圖像數(shù)據(jù)高速緩存、連接圖形顯示接口及直接顯示。上述邏輯功能通過硬件描述語言（Hardware Describe Language HDL）和公開知識(shí)產(chǎn)權(quán)核（IntellectualProperty IP）調(diào)用FPGA內(nèi)部可配置資源實(shí)現(xiàn)，因此，課題設(shè)計(jì)開發(fā)的系統(tǒng)具有很好的靈活性和擴(kuò)展性。 成像系統(tǒng)包含三個(gè)子單元：CCD成像單元，F(xiàn)PGA核心控制單元，圖形顯示接口單元。成像單元完成光學(xué)信號(hào)到模擬信號(hào)，模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換；核心控制單元由FPGA和存儲(chǔ)器組成，F(xiàn)PGA完成成像單元的驅(qū)動(dòng)、采樣控制，接收并緩存圖像數(shù)據(jù)到存儲(chǔ)器；圖形顯示接口單元接收存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)，直接顯示或發(fā)送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。 課題開發(fā)完成的系統(tǒng)具有15幀每秒、高采樣精度（12位）輸出和低暗輸出特點(diǎn)，，同時(shí)，系統(tǒng)具備良好的擴(kuò)展性，能根據(jù)對(duì)象不同更換不同特定CCD傳感器，以及在FPGA中植入針對(duì)不同應(yīng)用的數(shù)字信號(hào)處理算法，系統(tǒng)可作為便攜式設(shè)備，這使得系統(tǒng)具備平臺(tái)化功能，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：CCD成像系統(tǒng) FPGA NIOS Ⅱ 高速電路
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：R318.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-11
• 1.1 課題研究背景及意義8-9
• 1.2 本課題完成的主要工作9-11
• 2 成像系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案11-30
• 2.1 CCD 工作原理簡(jiǎn)介11-12
• 2.2 基于 FPGA 的系統(tǒng)設(shè)計(jì)12-14
• 2.3 CCD 驅(qū)動(dòng)與信號(hào)采集14-22
• 2.4 數(shù)據(jù)緩存與圖形接口22-27
• 2.5 VGA 顯示接口27-30
• 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)30-48
• 3.1 高速電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)30-33
• 3.2 器件選型33-37
• 3.3 電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)37-43
• 3.4 原理圖設(shè)計(jì)與 PCB 布局布線43-48
• 4 系統(tǒng)調(diào)試與分析48-55
• 5 全文總結(jié)與展望55-57
• 5.1 全文總結(jié)55
• 5.2 展望55-57
• 致謝57-58
• 參考文獻(xiàn)58-60

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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6 扈嘯,張s

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