基于FPGA的线阵CCD成像处理系统研究
本文关键词:基于FPGA的线阵CCD成像处理系统研究 出处:《中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所)》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
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【摘要】:线阵电荷耦合器件(CCD)在航天遥感、地理测绘、工业检测等诸多领域都发挥着非常重要的作用。近年来,随着技术的进步和用户需求的提升,航空遥感对地观测系统迫切需要能够提供高分辨率的遥感数据。本课题直接来源于高分辨率对地观测系统重大专项(民用部分)——大视场三线阵立体航测相机关键技术攻关项目,研究了线阵CCD成像系统中的若干关键技术。本文首先介绍了线阵CCD成像的基本原理和技术特点,而后针对E2V公司的线阵CCD探测器TH31544设计了基于FPGA的嵌入式成像系统。在该成像系统的电子学设计中,主要实现了偏压驱动模块、A/D变换模块、Cameralink输出模块、系统电源模块以及FPGA主控模块。在该系统的嵌入式软件设计中,根据该CCD输出电荷包的特点,在FPGA中实现了线阵CCD驱动时序、多路A/D并行采样逻辑、图像数据整理、数据发送以及通信控制等功能。本系统主要采用了Xilinx公司的XC5VFX200T作为核心,使用Verilog语言对各功能模块进行了硬件描述,采用ISE软件对设计进行了仿真和实验调试。在FPGA的程序开发中采用了SOPC(System on a Programmable Chip,可编程片上系统)技术,设计了基于MicroBlaze的串口通信系统,用以实现线阵探测器曝光时间的实时调整和其它控制命令的交互。对成像系统进行的测试分析和实验结果表明,本论文设计的线阵CCD成像处理系统可以正常稳定地实现所有预期功能,实现了高信噪比、高可靠性的图像获取,为立体航测相机项目提供了必要的技术基础。
[Abstract]:Linear charge coupled device (CCD) in the geographical space remote sensing, mapping, industrial detection and other fields have played a very important role. In recent years, with the progress of technology and the needs of users upgrading, aerial remote sensing of earth observation system is in urgent need to be able to provide high spatial resolution remote sensing data. Directly from the subject of high resolution earth observation system of major projects (civil part) -- a large field of three line array stereoscopic aerial camera key technology research projects, research some key technologies of linear array CCD imaging system. This paper introduces the basic principle and technical characteristics of line array CCD, then at E2V, CCD array TH31544 detector design embedded imaging system based on FPGA. In the design of the electronic imaging system, mainly to achieve the bias drive module, A/D conversion module, Cameralink output module, power supply module system Block and FPGA main control module in the embedded software design of the system, according to the CCD output charge packet characteristics, implemented in FPGA linear CCD driver, multi A/D parallel sampling logic, image data processing, data transmission and communication control. This system mainly uses Xilinx's XC5VFX200T as the core, the use of Verilog language for hardware description of each function module, the design is simulated and experimental testing by ISE software. In the process of developing FPGA by SOPC (System on a Programmable Chip, programmable system on chip) technology, the design of serial communication system based on MicroBlaze, with interactive real-time adjustment and other control commands to achieve linear array detector exposure time. Test analysis and experimental results show that the imaging system, it can array CCD imaging system is designed in this paper line All expected functions are realized steadily, high signal to noise ratio and high reliability image acquisition have been realized, which provides the necessary technical basis for the stereo aerial camera project.
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN386.5;TN791
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本文编号:1422663
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