基于FPGA的线阵CCD图像采集系统设计

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随着科技的发展,基于线阵CCD的图像处理技术在航空航天、遥感成像及工业检测等领域越来越受重视。CCD图像传感器的高敏感度、高精度、低失真等特点,可以满足对远程目标的高分辨率测量及对动态目标的精确测量等要求,因此,基于线阵CCD图像传感器的图像采集系统研究,具有现实可行性。  本文以提高线阵CCD图像采集系统的采集速度及精度为目的,旨在构建起以FPGA为核心的线阵CCD数据采集电路,在设计出系统硬件电路的基础上,着重分析图像信号的稳定传输及抗干扰性。  本文在分析CCD基本原理及成像原理的基础上,提出了基于FPGA设计的图像采集系统方案,包括以图像传感器为核心的CCD驱动电路,模数转换电路,数据输出电路,及作为核心的FPGA控制电路。CCD驱动电路放在前端电路板上,主要产生线阵CCD的时序驱动,使得线阵CCD图像传感器能够正常工作,将镜头输入的光转换成电信号,再进行模拟放大。模数转换电路将模拟放大后的RGB三通道模拟图像信号通过AD芯片同时进行模数转换,转换后的数字图像数据与FPGA连接。数据输出电路是将经AD转换后的数字信号通过USB2.0接口上传上位机。  其中,围绕FPGA的设计方法,设计出了以FPGA为核心的控制电路,并介绍了它的实现方法及具体功能。最后,采用相关的开发工具,建立总工程,对系统分模块进行设计,并简要分析了开发软件及编程语言的特点。  实验的验证结果表明,采用Verilog设计的各个电路的控制时序,完全满足系统要求,利用FPGA生成相应的电路结构并产生精确的时序图,实现了对各种器件的精确控制,并成功采集到了图像信号。
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