高清高幀CCD相機設計與實現(xiàn).pdf

1、高清高幀相機在工業(yè)監(jiān)控、圖像識別、非接觸測量等領域有著廣泛的應用，其采集圖像的質量對后續(xù)圖像處理效果有很大影響。由于原理和工藝的差別，CCD傳感器的成像質量高于CMOS傳感器，因此CCD相機的需求越來越大。針對這種現(xiàn)狀，本文采用KAI-01050圖像傳感器和USB3.0傳輸通道，設計了一款高清高幀的CCD相機。
　　系統(tǒng)的硬件設計分為圖像采集模塊和數(shù)據傳輸模塊兩部分。圖像采集模塊使用C8051F921單片機配置AD9920A芯片內

2、部寄存器，產生CCD所需的行、場驅動信號，通過OPA690運算放大電路對行信號進行電平轉換，以滿足傳感器的要求，再將信號輸入CCD傳感器，驅動其采集圖像;數(shù)據傳輸模塊以FPGA為主控器，實現(xiàn)圖像數(shù)據的緩存、上傳以及相機參數(shù)的下發(fā)，采用Cypress公司的CYUSB3014芯片實現(xiàn)USB3.0傳輸協(xié)議，接收FPGA發(fā)來的圖像數(shù)據并轉發(fā)到上位機。
　　系統(tǒng)的軟件設計分為四部分:AD9920A配置程序，負責產生CCD傳感器需要的行、場驅

3、動信號，并將傳感器采集到的模擬圖像進行放大和相關雙采樣，轉換為數(shù)字圖像;FPGA傳輸控制程序，負責緩存圖像數(shù)據并進行數(shù)據位寬轉換，再通過狀態(tài)機將數(shù)據發(fā)送到USB3.0芯片，同時負責接收上位機下發(fā)的相機參數(shù)并轉發(fā)給圖像采集模塊的單片機;USB3.0固件程序，完成CYUSB3014芯片的GPIFⅡ接口配置和內部DMA數(shù)據通道的建立;上位機圖像顯示程序，利用MFC和多線程編程，實現(xiàn)USB3.0數(shù)據的接收和圖像顯示，同時支持CCD傳感器參數(shù)的實