论文部分内容阅读
超高速图像采集与传输系统一般是指图像采集速度大于100帧／秒,单帧图像的分辨率大于1000万像素的高速图像系统,这类系统广泛应用于军事影像处理、显微视觉、高速在线检测等领域。为实现大分辨率、超高速图像能够快速、实时进入图像采集系统,目前一般采用的方式是设计专门的PCIe图像采集板卡但是这类系统存在体积庞大、实时性不强、功耗大等缺陷。因此,本文提出设计基于FPGA处理器的超高速图像采集系统。在接入图像的硬件接口选型上,系统采用Camera Link高速图像采集接口来实现图像的超高速采集与传输；在FPGA及相关芯片、其他接口选型上,系统采用了Xilinx公司的Kintex-7系列的高端FPGA芯片、两片128MB的DDR3芯片、Rapid I/O高速传输通道等,确保系统的数据吞吐能力。本文的主要工作主要体现在以下三个方面：(1)原理图、PCB图设计,通过研究Xilinx公司提供的官方资料和手册,完成原理图的搭建和PCB的设计。(2)EMI设计,通过对PCB板图的仿真测试与分析,然后去优化设计,最终使PCB板卡拥有良好的电磁兼容性能。(3) FPGA图像采集软件系统设计,逻辑实现Camera Link协议以及图像的采集。这样可以节省硬件资源和硬件成本以及减少布板难度和空间。还可以在不改动任何硬件的前提下,用软件灵活地转换Base、Medium 和 Full三种模式：DDR3缓存器。对于高清图像的传输,这个外接大容量储存器是必需的；SRIO高速传输通道,这个高速通道是图像数据从采集端(FPGA)到处理端(DSP)的桥梁。最后,通过实际项目对本文设计的超高速图像采集与传输系统进行了验证,结果表明系统能够以每秒90帧的速度传输图像数据,单帧图像的分辨率为1280x1024,基本达到了每秒100帧的性能需求。