基于FPGA的高速相機(jī)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高，機(jī)器視覺(jué)在安防、醫(yī)療、器械、質(zhì)量檢測(cè)等各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。高速相機(jī)是機(jī)器視覺(jué)最主要的部分，相機(jī)的成像質(zhì)量與速度直接影響機(jī)器的判斷。另外，由于FPGA具有處理速度快、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，因此基于FPGA的CCD高速成像系統(tǒng)成為了當(dāng)今圖像領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴圖像采集系統(tǒng)成像質(zhì)量的高低在一定程度上取決于模擬前端的設(shè)計(jì),故針對(duì)現(xiàn)有面陣CCD模擬前端調(diào)試比較困難、靈活性較差的問(wèn)題

2、，設(shè)計(jì)出一種基于FPGA的面陣CCD模擬前端。以行間轉(zhuǎn)移型面陣CCD傳感器ICX229AK為例，對(duì)其工作原理及驅(qū)動(dòng)時(shí)序進(jìn)行了分析，選用Altera公司的FPGA作為系統(tǒng)主控芯片，采用Verilog HDL語(yǔ)言對(duì)時(shí)序進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)模擬前端進(jìn)行了仿真與驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的模擬前端靈活性得到了較大的提升。⑵對(duì)焦是圖像采集系統(tǒng)獲取清晰圖像的關(guān)鍵技術(shù)，針對(duì)現(xiàn)有面陣CCD相機(jī)自動(dòng)對(duì)焦算法精度比較低、易出現(xiàn)局部峰值的問(wèn)題，提出了一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)

3、的自動(dòng)對(duì)焦算法。采用機(jī)器學(xué)習(xí)中的決策樹(shù)算法求得兩個(gè)決策樹(shù)，用決策樹(shù)來(lái)決定鏡頭移動(dòng)的方向及下一步的狀態(tài)，進(jìn)而確定了一個(gè)包含有峰值的范圍，然后再用爬山算法進(jìn)行局部峰值搜索，從而確定焦點(diǎn)峰值位置。把該算法在FPGA上進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法把自動(dòng)對(duì)焦的精確度提高了3％以上，且出現(xiàn)局部峰值的情況也得到了改善。⑶圖像采集系統(tǒng)的速度主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)處理速度上，故針對(duì)現(xiàn)有面陣CCD數(shù)據(jù)處理速度比較慢，提出了一種基于雙SDRAM的乒乓結(jié)構(gòu)。采用2片