基于光电子技术的高速图像采集与处理系统研究
基于OV7640的高速数字图像采集系统的设计的开题报告
基于OV7640的高速数字图像采集系统的设计的开
题报告
一、选题背景
数字图像处理技术在现代图像处理领域中日益重要，其应用范围广泛，包括医学影像处理、机器视觉、计算机视觉、交通监控等多个领域。
数字图像处理技术的实现需要高速、高分辨率的图像采集系统，因
此相应的图像采集设备和平台的研发也变得越来越重要。
面向图像处理应用的高速数字图像采集系统是本次选题的研究重点。
二、研究内容
本课题旨在基于OV7640图像传感器，设计一款高速数字图像采集
系统，通过总线接口将采集到的图像实时传输到计算机系统。
该数字图
像采集系统的主要功能包括：
1.高速、高分辨率的图像采集
2.采用高速DSP芯片进行数字信号的处理和算法实现
3.支持多种采集模式的切换
4.支持多平台的应用开发
三、技术路线和实现方法
1.硬件部分
本系统采用OV7640图像传感器，选用FPGA为图像采集板的核心控制单元，负责图像的数据采集、处理和传输。
图像数据通过USB3.0接口传输到上位机。
同时为了保证图像采集的高速性，系统还将集成高速
DSP芯片，来实现相关的算法处理。
2.软件部分
本系统的软件部分主要工作为完成相应的驱动程序的开发和图像的处理算法的实现，同时为了支持多平台上的应用开发，还需要根据不同的平台，实现相关的API接口。
四、预期结果
本课题的主要预期结果为设计和实现一个基于OV7640的高速数字图像采集系统，能够满足不同场景下的图像采集需求，具有较高的采集速率和较高的采集分辨率，同时具备较好的算法处理能力和友好的应用接口，能够广泛应用于医学影像处理、机器视觉、计算机视觉等领域。
基于FPGA的高速图像采集系统设计.
基于FPGA的高速图像采集系统设计引言在低速的数据采集系统中，往往采用单片机或者DSP进行控制；而对于图像采集这种高速数据采集的场合，这种方案就不能满足需要。
因此这种方案极大浪费了单片机或DSP的端口资源且灵活性差；若改用串口方式收集数据，则一方面降低了数据采集的速度，另一方面极大地耗费CPU的资源。
本系统采用FPGA作为数据采集的主控单元，全部控制逻辑由硬件完成，速度快、成本低、灵活性强。
为了增加缓冲功能，系统在FPGA外扩展了256Mb的RAM，不仅增大了缓冲区容量，而且极大地降低了读写频率，有效地减轻了上位机CPU的负担。
在图像数据接口中，比较常见的是VGA、PCI—Express，而这些接口扩展性差、成本高。
本系统采用高速的USB接口作为与上位机通信的端口，速度快、易安装、灵活性强。
1 系统框图系统框图如图1所示。
FPGA控制单元采用A1tera公司Cyclone II系列的EP2C5F256C6，主要由4个部分组成——主控模块、CMOS传感器接口、RAM 控制器以及EZ—USB接口控制器。
传感器接口负责完成SCCB时序控制，RAM控制器用于实现RAM读写与刷新操作的时序，USB接口模块完成主控模块与EZ—USB之间的数据读写；而主控模块负责对从EZ—USB部分接收过来的上位机命令进行解析，解析完命令后产生相应的信号控制各个对应模块，如CMOS传感器传输的图像格式、RAM的读写方式、突发长度等。
2 OV7620模块设计图像传感器采用OV7620，接口图如图2所示。
该传感器功能强大，提供多种数据格式的输出，自动消除白噪声，白平衡、色彩饱和度、色调控制、窗口大小等均可通过内部的SCCB控制线进行设置。
OV7620属于CMOS彩色图像传感器。
它支持连续和隔行两种扫描方式，VGA与QVGA两种图像格式；最高像素为664×492，帧速率为30fps；数据格式包括YUV、YCrCb、RGB三种。
基于CPLD技术的高速视频图像采集与显示系统
基于CPLD技术的高速视频图像采集与显示系统
邹英永
【期刊名称】《长春大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2006(016)004
【摘要】系统采用CMOS有源像素图像传感器作图像接收器,CPLD作驱动控制器,经D/A转换后由XGA显示出来,实现了视频图像的快速采集和实时显示.阐述了系统的构成原理和CPLD控制逻辑,给出了驱动电路的仿真波形.该系统稳定可靠,且具有图像分辨率高、采样速度快以及适应性和灵活性强等优点.
【总页数】4页(P40-43)
【作者】邹英永
【作者单位】长春大学,科研处,吉林,长春,130022
【正文语种】中文
【中图分类】TP212.9
【相关文献】
1.基于CPLD技术的大动态范围高速数据采集系统设计与实现 [J], 单茂华;周百令
2.基于CPLD和USB2.0的实时视频图像采集系统设计 [J], 黄传铭;周山宏;刘军伟;刘春梅;林政剑
3.基于CPLD技术的CMOS图像传感器高速采集系统 [J], 邓华;方滨
4.基于CPLD和DSP技术的视频图像采集系统设计与实现 [J], 史仪凯;张克满
5.基于CPLD技术的高速视频图像采集与显示系统 [J], 邹英永
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光线示波器的CCD图像采集与处理研究
（ １ ． Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ，Ｙ ａ ｎ ｓ ｈ ａ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｑ ｉ ｎ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ ０ ６ ６ ０ ０ ４，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
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基于CameraLink的高速图像采集处理系统设计
基于CameraLink的高速图像采集处理系统设计
黄德天;刘雪超;吴志勇;梁敏华
【期刊名称】《吉林大学学报：工学版》
【年(卷),期】2013(0)S1
【摘要】针对高帧频相机输出的图像数据量大的特点,设计并实现了一种基于CameraLink接口的高速实时图像采集处理系统。
该系统采用FPGA芯片
EP3C55F484完成图像的采集和预处理,高性能的DSP芯片TMS320DM642完成复杂的图像处理运算。
介绍了系统的设计思路、硬件结构和工作流程,并描述了系统各个功能模块的设计方法。
实验结果表明,系统可实时完成500帧/s的图像数据采集和处理任务。
同时,该系统实现了从CameraLink信号到SDI信号视频接口转换功能。
【总页数】4页(P309-312)
【关键词】图像处理;图像采集;实时处理;DSP;FPGA
【作者】黄德天;刘雪超;吴志勇;梁敏华
【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;中国科学院研究生院【正文语种】中文
【中图分类】TP274.2
【相关文献】
1.基于CameraLink标准的多路红外图像采集处理系统 [J], 赵昕;祁蒙
2.基于Cameralink标准的DSP+FPGA数字图像处理系统设计 [J], 黄志超
3.基于Cameralink标准的DSP＋FPGA数字图像处理系统设计 [J], 黄志超
4.基于ZYNQ的高速图像采集处理系统设计 [J], 钱成铎;方振国;汪珺;严寒
5.基于ZYNQ的高速图像采集处理系统设计 [J], 钱成铎;方振国;汪珺;严寒
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基于FPGA高速视频图像实时采集与处理系统设计
基于FPGA高速视频图像实时采集与处理系统设计田杰;王广龙;乔中涛;高凤岐【摘要】针对高速视频图像实时采集与处理系统处理数据量大与系统实时性之间的矛盾，设计了一种基于高性能FPGA的高带宽处理系统。
采用Cyclone IV GX 系列芯片为核心处理器，4片DDR2构造64 bit总线。
完成了高速系统硬件电路设计，系统主要由视频图像传感器、FPGA、DDR2、VGA控制器件等组成。
实现了高速视频图像数据的实时采集、缓存、处理、显示等一系列过程。
实验表明，利用此系统进行高速视频图像的实时采集、处理与显示时动态画面流畅、实时性好。
%A high-bandwidth system based on high-performance FPGA is designed to deal with the contradiction be⁃tween the high-volume data with real-time performance in video processing system. The system consists of the chips of Cyclone IV GX and four pieces of DDR2 which make up 64-bit bus. The circuit has been completed and the sys⁃tem is made up of image sensors,FPGA,DDR2,VGA controller and so on. The system realizes the real-time data acquisition,data-caching,processing and display. The experiment shows that high-speed real-time video acquisition and processing system can be achieved and the system has the characteristics of excellent real-time performance.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2016(039)003【总页数】5页(P623-627)【关键词】FPGA;实时性;视频图像处理;时序分析【作者】田杰;王广龙;乔中涛;高凤岐【作者单位】军械工程学院纳米技术与微系统实验室，石家庄050003;军械工程学院纳米技术与微系统实验室，石家庄050003;军械工程学院纳米技术与微系统实验室，石家庄050003;军械工程学院纳米技术与微系统实验室，石家庄050003【正文语种】中文【中图分类】TP391随着经济的快速发展，各个领域对高速视频图像采集与处理的速度与精度提出了更高的要求，譬如：机器人导航领域、现场监控领域、安防领域等。
基于Camera Link和VGA的高速图像采集处理系统
Ｇ ｏｐ Ｃ ｒｏａ ｏ Ｚ ｅｇｈ ｕ４ ｏ ｌ Ｃ ｉａ 、 ｒｕ ｏ ｒｔ ｎ， ｎ ｚ ｏ ５ ｏ ５。ｈｎ ） ｐ ｉ ｈ
的工作 原理 如下 ：Ｖ Ｓ驱 动器 由一 个恒 定 电流 源 ＬＤ
（ 常为 ３ ５ ｍ ） 动 一对 差分 信号 线 组成 ， 通 ． Ａ 驱 Ｌ Ｄ 接收器有很高的 Ｄ ＶＳ Ｃ阻抗 ， 几乎不会消耗电 流， 与传输线阻抗匹配 的终端 电阻跨接在两条差 分信号线上 ， 并尽可能靠 近接收器输入端 ， 绝大部 分的驱动电流流过 １０Ｑ 的终端电阻， ０ 并在接收 器输入端产生大约 ３ ０ｍ ５ Ｖ的压降。当驱动状态
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｅ ｌ ｅ ｕ ｒｍｅ ｔ ｆ ｉｉ ｌ ｍａ ｅｐｏ ｅｓｎ ｙｔｍｓｆｒｈｇ —ｓ ｅ ｄ ａ ｄｈｉ ｓｒ ｃ ： ｏｍｅ ｔ ｌ ｒｑ ｉ ｔｅ ｅ ｎ ｇｔ ｇ ｒｃ ｓｉｇｓｓｅ ｏ ｉｈ ｏｄ ａ ｉ ｐ ｅ ｎ ｉｈ—ｒ ｓｌｔ ｎｉ ｓ ｅｏｕｉ ｏ ｍ— ａ ｅａ ｑ ｉ ｎ ｎ ｒｃ ｓｉｇ， ａｅ ｎ ｔｅｐ ｎ ｉｌ ｆＶＧ ｄｓ ｌｙ ｉｈ—ｓ ｅ ｄ ｉ ｇ ｅ ａ ｑ ｉ ｎ ｎ ｒ— ｇ ｃ ｒ ｇａ ｄｐ ｏ ｅ ｓ ｕ ｉ ｎ ｂ ｓｄ ｏ ｈ ｒ ｃｐｅｏ Ａ ｉ ａ ，ａｈｇ ｉ ｐ ｐ ｅ ｍａ ｃ ｒ ｇ ａ ｄ ｐ ｕ ｉ ｏ
反转 时 ， 流经 电阻 的电 流方 向改变 ， 于是在 接 收端 产 生一个有 效 “ ” ０ 或者 “ ” ｌ 的逻辑状 态 。
多通道高速图像采集系统设计
收稿日期：2020-04-02作者简介：李军旗（1986-），男，吉林桦甸人，硕士研究生，主要研究方向为光电信号与图像处理.E-mail ：****************.com第35卷第3期2020年6月光电技术应用ELECTRO-OPTIC TECHNOLOGY APPLICATIONV ol.35，No.3June ，2020随着军用领域对红外成像技术的应用需求日渐提高，提升图像采集系统的通道数量、处理速度和存储容量等能力尤为重要。
同时，高速光纤传输、ARINC818标准航空电子数字视频总线和高速大容量存储器等技术日益成熟，已广泛应用于各型装备。
基于图像采集系统高速、大容量的特点[2]，系统采用DSP 、FPGA 、SOC 和PCIE 等关键技术对分辨率1280×1024、帧频100Hz 和位宽16bit 的图像信息进行处理判别、终端送显和数据存储。
图像信息通过4路光纤输入，通过DSP 对图像数据进行算法处理，通过FPGA 实现高速图像接收及视频协议转换，通过SOC 创建文件系统，将图像数据存储在标准PCIE 接口的高速大容量可拆卸存储卡中。
·信号与信息处理·多通道高速图像采集系统设计李军旗1，雷宏1，张大利2（1.中国电子科技集团公司光电研究院，天津300308；2.陆装驻天津地区航空军事代表室，天津300308）摘要：随着图像传感器分辨率和视频帧数的提高，图像采集系统也向着更高速的方向发展。
在工业控制、交通监控、军事、医学、航天等各方面，图像采集系统都有着广泛应用[1]，传统的硬件设计思路难以满足设备集成化、轻量化及模块化等应用背景，提升系统核心处理能力需求凸显，对高速图像采集系统的研究具有实用意义。
系统采用基于国产化FPGA+DSP 的架构设计，核心器件FPGA 选用SMQ7K325T ，DSP 选用FT-M6678，SOC 选用FMQL45T900，存储外设兼容PCIexpress2.0基础规范。
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基于光电子技术的高速图像采集与处理系统
研究
一、绪论
随着科技的不断发展，图像技术在各种领域中得到广泛应用，如工业生产、医学影像、地球遥感和卫星影像等。
其中，高速图像采集与处理系统在现代制造业中扮演着重要角色。
二、光电子技术的基本原理
光电子技术是一种综合了光学、电子学、计算机和通信技术的交叉学科，其基本原理是利用光辐射对物体进行采集和传输，再利用电子技术进行信号放大和处理。
其优点包括高速、精度高、非接触和能够对多维信息实现快速采集和处理等。
三、高速图像采集系统的构成
高速图像采集系统由相机、控制器、图像传输和存储模块、计算机和软件组成。
其中相机是整个系统的核心部分，包括光线入射端、图像传感器、信号辅助电路、模数转换器和接口电路等。
控制器主要用于集成相机和其他部件，并控制相机的拍摄参数和模式。
图像传输和存储模块用于图像信号的传输和存储，可以使用USB、GigE和CameraLink等多种传输协议。
计算机则是整个系统的数据处理中心，可以利用图像处理软件进行图像处理、分析和存储。
四、高速图像处理系统的构成
高速图像处理系统是基于光电子技术的图像处理系统，主要包
括图像处理器、存储器、接口电路、光学传感器和控制器等部分。
其中，图像处理器是整个系统的核心，它可以通过数字信号处理
算法实现对采集的图像进行处理和解析。
存储器用于存储采集到
的图像数据和处理后的图像。
接口电路用于控制图像传输和采集
模式，光学传感器则用于对采集的图像进行分析。
五、高速图像采集与处理系统在制造业中的应用
高速图像采集与处理系统在制造业中的应用主要包括自动化装配、质量控制和复杂曲面测量等方面。
通过高速图像采集系统，
可以实时获取装配线的工件情况，从而对生产情况进行监控，并
对完成的工件进行质量检测。
同时，高速图像处理系统可以进行
复杂曲面的三维测量，实现复杂零件的质量检测和形状分析。
六、结论
现代制造业中，高速图像采集与处理系统已经成为了一种常见
的工具和技术手段。
其优点包括高精度、高速度、非接触式测量
和多维信息处理等。
同时，高速图像采集与处理系统在生产控制
和质量控制等领域中有着广泛的应用。
因此，在未来的制造业中，高速图像采集与处理系统将会变得越来越重要，成为生产智能化
和自动化的必备工具。