共心寬視場高分辨率成像儀硬件設(shè)計(jì).pdf

1、傳統(tǒng)成像作為一種“所見即所得”的探測形式，存在一些致命的缺陷：傳統(tǒng)成像的圖像分辨率一般較低，特別是在對地夜間觀察與監(jiān)控的紅外成像系統(tǒng)中，其傳感器空間分辨率低，圖像解析度差。在一些特定的應(yīng)用場合，人們希望可以從盡可能大的角空間獲取足夠多的信息。目前，寬視場高分辨率成像系統(tǒng)大多具有復(fù)雜的光機(jī)結(jié)構(gòu)、視場盲區(qū)或圖像畸變等缺點(diǎn)。共心透鏡系統(tǒng)在解決上述難題的同時(shí)，可以兼顧寬視場和高分辨率成像的要求。針對球透鏡的小畸變和大視場成像的特點(diǎn)，共心寬視場高

2、分辨率成像儀采用共心物鏡系統(tǒng)和多孔徑微相機(jī)陣列的設(shè)計(jì)，利用計(jì)算重建技術(shù)將具有一定視場重疊的多幀子圖像拼接重建成一幅圖像，最終實(shí)現(xiàn)寬視場高分辨率成像的目的?；谶@種共心寬視場高分辨率成像儀的成像機(jī)理，本文設(shè)計(jì)了一款由CMOS傳感器和單元成像電路共同組成的圖像采集傳輸硬件系統(tǒng)，來保證系統(tǒng)大數(shù)據(jù)的采集和傳輸處理。本系統(tǒng)以CMOS傳感器作為微相機(jī)單元，設(shè)計(jì)了CMOS傳感器的驅(qū)動(dòng)電路。利用FPGA并行處理與運(yùn)行速度快的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)對多路CMOS傳感

3、器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并且采用了FPGA與DDR3架構(gòu)組成的存儲(chǔ)系統(tǒng)，滿足了存儲(chǔ)帶寬和容量的要求。最后，通過千兆以太網(wǎng)完成向圖形工作站的數(shù)據(jù)傳輸，滿足了系統(tǒng)對于高速傳輸?shù)囊蟆?br>　　本文首先闡述了寬視場高分辨率成像系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，并結(jié)合系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)了共心寬視場高分辨率成像儀硬件系統(tǒng)；針對硬件電路設(shè)計(jì)中大數(shù)據(jù)的采集與存儲(chǔ)，以及如何進(jìn)行數(shù)據(jù)快速傳輸?shù)入y點(diǎn)，完成了以 FPGA為核心，以 DDR3為大容量存儲(chǔ)單元并以千兆以太網(wǎng)為主要傳輸方式的硬

4、件電路設(shè)計(jì)，之后對硬件電路進(jìn)行調(diào)試，完成了對CMOS芯片的配置，大數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)調(diào)試，以及向圖形工作站的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性測試，最后驗(yàn)證硬件系統(tǒng)的可行性，實(shí)現(xiàn)了寬視場高分辨率成像的目的。硬件系統(tǒng)的調(diào)試結(jié)果表明：設(shè)計(jì)的共心寬視場高分辨率成像儀硬件系統(tǒng)集成度高，能夠采集和存儲(chǔ)大量圖像數(shù)據(jù)并具有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)處理能力，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)要求。同時(shí)本系統(tǒng)的硬件處理電路具有一定的通用性，其中FPGA核心板采用FMC接口。接口設(shè)計(jì)滿足FMC夾層卡標(biāo)準(zhǔn)，屬于