基于FPGA的一體化實時圖像采集系統(tǒng)設(shè)計

李 華，劉 萌

(商洛學(xué)院 物理與電子信息工程系,陜西商洛 726000)

自20世紀60年代問世以來，CMOS圖像傳感器因其體積小、功耗低、工作電壓單一、抗輻照能力強等優(yōu)點使其在成像領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展[1-2]，成為現(xiàn)代光電子學(xué)中最活躍、最具影響的應(yīng)用器件之一。隨著基于CMOS圖像探測器的實際應(yīng)用越來越廣，對其像元輸出信號進行快速采樣、存儲及圖像數(shù)據(jù)處理就顯得尤為必要。傳統(tǒng)的使用單片機作為控制器對數(shù)據(jù)進行間斷式采集與處理,處理速度較慢,實時效果不好[3]；而通過DMA通道將數(shù)據(jù)傳到上位機由PC機進行處理,占用資源又較大[4]；也有用ARM或者FPGA來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理，雖然速度和集成度提高了，但是許多都是依靠示波器或數(shù)碼管來實現(xiàn)測量結(jié)果的顯示，功能單一，不利于信號通信的控制[5]。再加上不同廠家的圖像探測器輸出圖像的格式又各不相同，傳統(tǒng)方法往往是先按照探測器輸出的格式采集圖像，再根據(jù)實際需要進行數(shù)據(jù)重組，但是，這種方式得到的圖像存在一定的滯后，在一些對實時性要求較高的場合是遠遠不能滿足要求的。另一方面，相比CPU，F(xiàn)PGA集成了多個運算單元，功耗小、體積小、成本低，因此用FPGA硬件實現(xiàn)圖像采集和處理，并行處理程度高，可實現(xiàn)圖像的高速處理[6]。本文正是在這樣的背景下，設(shè)計了一套以FPGA為核心控制單元，結(jié)合SDRAM存儲器的一體化CMOS圖像探測器實時圖像采集系統(tǒng)，克服了以上不足，不僅取得了較好的效果，而且該設(shè)計還具有比較好的通用性。……