高帧数字图像采集与传输系统的研究
发布时间：2021-01-26 07:26
高帧数字图像采集和传输技术在国防安检系统上有着重要的应用。我国对于安检机领域的研发正处于快速上升的时期,随着科技发展,如何将图像信息更快速、清晰、准确的反映在上位机端成为了不仅是我国更是世界研发安检技术的一个难题。半导体行业在发展,FPGA与芯片的技术也越来越好,结合FPGA芯片的优势和当前安检机对数字图像高质量的需求,本文设计并实现了基于FPGA平台并应用于安检机设备的高帧数字图像采集和传输系统。本文的主要研究工作包括:第一,对应用于安检机设备的高帧频数字图像采集与传输系统进行了模块化设计,包括了实物图像探测模块、图像数据的采集模块以及图像数据的传输模块。三者之间的关系是实物图像模块将穿过被测物体的X射线光信号转化为电信号并通过电荷放大器对电荷进行放大,放大后的电荷进入图像数据采集模块通过16bitsADC将模拟信号转换成数字信号对图像数据进行处理,转换成数字信号后进入图像数据传输模块通过自定义传输协议以及千兆以太网协议将图像数据最终传输到上位机。其中使用闪烁体探测器为主的X射线探测器对图像数据进行探测,使用32通道电荷放大器对电荷进行放大,使用16位的SAR ADC进行模拟信号转数...
【文章来源】： 谢孟洲 电子科技大学
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高低能探测器结构
SARADC结构
电子科技大学硕士学位论文16的管脚图如图3-7所示。图3-7RTL8211管脚作为传输模块核心的FPGA为Altera公司生产的CycloneV芯片，这款芯片运用的是TSMC的28nm低功耗的工艺水平进行开发设计的，同时包含了丰富的硬核知识产权即IP模块，相较于上一代的CycloneIV系列降低了将近一半的功耗，静态功耗降低了约30%，满足了低成本和低功耗的最优性能水平需要，其支持400MHzDDR3和PCIExpressGEN2的众多功能硬核控制器和存储器。对于传输系统来说，CycloneV提供低功耗的串行收发器，拥有高达每秒3.125Gbps和6.144Gbps的收发器。除此之外，在嵌入式内存方面，该系列芯片也具有很优良的性能，例如其有着M10K和MLAB两种嵌入式的内存，而且可以支持嵌入式内存块的配置，MLAB的深度为32bits，可配置宽度有x16、x18、x20，而M10K则有512、1K直到8K的深度。这款芯片拥有高达550MHz的全局时钟网络以供使用，本文需要的时钟频率在125Mhz左右，且拥有8个输入的自适应逻辑模块。借助CycloneV系列的灵活性，可以全面使用其中的收发器资源，在体积较小成本较低的器件中实现最终的设计，它用够非常灵活的通过增强构建模块以尽可能低的功
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的数据采集系统中跨时钟域设计的研究[J]. 刘勇. 数码世界. 2017(04)
[2]基于FPGA的图像处理系统[J]. 杨帆,张皓,马新文,姜勇. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(02)
[3]基于FPGA+MAC+PHY的千兆以太网数传系统设计[J]. 侯义合,张冬冬,丁雷. 科学技术与工程. 2014(19)
[4]基于LVDS和PCI接口的高速图像传输系统设计[J]. 张天文,刘文怡. 电子技术应用. 2014(07)
[5]基于DM642 DSP技术视频图像采集与传输系统设计[J]. 王东霞,程亚维. 计算机测量与控制. 2014(05)
[6]基于FPGA和DSP的机载高清VGA视频采集系统设计与实现[J]. 贺敬. 计算机测量与控制. 2014(05)
[7]浅谈FPGA器件设计技术发展综述[J]. 张鹏. 电子测试. 2014(10)
[8]浅谈数字图像处理的应用与发展趋势[J]. 贺东霞,李竹林,王静. 延安大学学报(自然科学版). 2013(04)
[9]先进技术X射线安检设备发展现状[J]. 许育俊,杨立瑞. 中国安防. 2013(07)
[10]安检设备市场的产品发展与趋势分析[J]. 崔锦,胡斌,李娜,赵自然. 中国安防. 2013(04)
硕士论文
[1]基于FPGA的高速以太网接口设计和实现[D]. 张威.电子科技大学 2016
[2]基于FPGA的数字频率计设计与仿真[D]. 雷胜.黑龙江大学 2015
[3]X光安检图像处理方法研究[D]. 宋修竹.沈阳理工大学 2014
[4]X射线安检机系统设计与实现[D]. 马伟.南昌大学 2013
[5]跨时钟域设计方法研究[D]. 王晓婷.西安电子科技大学 2012
[6]基于FPGA的点对点以太网接口设计实现[D]. 王飞.西安电子科技大学 2011
[7]通用型安检设备物质重叠识别及R-L物质分类算法研究[D]. 杨斌.东北大学 2008
本文编号：3000717
【文章来源】： 谢孟洲 电子科技大学
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高低能探测器结构
SARADC结构
电子科技大学硕士学位论文16的管脚图如图3-7所示。图3-7RTL8211管脚作为传输模块核心的FPGA为Altera公司生产的CycloneV芯片，这款芯片运用的是TSMC的28nm低功耗的工艺水平进行开发设计的，同时包含了丰富的硬核知识产权即IP模块，相较于上一代的CycloneIV系列降低了将近一半的功耗，静态功耗降低了约30%，满足了低成本和低功耗的最优性能水平需要，其支持400MHzDDR3和PCIExpressGEN2的众多功能硬核控制器和存储器。对于传输系统来说，CycloneV提供低功耗的串行收发器，拥有高达每秒3.125Gbps和6.144Gbps的收发器。除此之外，在嵌入式内存方面，该系列芯片也具有很优良的性能，例如其有着M10K和MLAB两种嵌入式的内存，而且可以支持嵌入式内存块的配置，MLAB的深度为32bits，可配置宽度有x16、x18、x20，而M10K则有512、1K直到8K的深度。这款芯片拥有高达550MHz的全局时钟网络以供使用，本文需要的时钟频率在125Mhz左右，且拥有8个输入的自适应逻辑模块。借助CycloneV系列的灵活性，可以全面使用其中的收发器资源，在体积较小成本较低的器件中实现最终的设计，它用够非常灵活的通过增强构建模块以尽可能低的功
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的数据采集系统中跨时钟域设计的研究[J]. 刘勇. 数码世界. 2017(04)
[2]基于FPGA的图像处理系统[J]. 杨帆,张皓,马新文,姜勇. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(02)
[3]基于FPGA+MAC+PHY的千兆以太网数传系统设计[J]. 侯义合,张冬冬,丁雷. 科学技术与工程. 2014(19)
[4]基于LVDS和PCI接口的高速图像传输系统设计[J]. 张天文,刘文怡. 电子技术应用. 2014(07)
[5]基于DM642 DSP技术视频图像采集与传输系统设计[J]. 王东霞,程亚维. 计算机测量与控制. 2014(05)
[6]基于FPGA和DSP的机载高清VGA视频采集系统设计与实现[J]. 贺敬. 计算机测量与控制. 2014(05)
[7]浅谈FPGA器件设计技术发展综述[J]. 张鹏. 电子测试. 2014(10)
[8]浅谈数字图像处理的应用与发展趋势[J]. 贺东霞,李竹林,王静. 延安大学学报(自然科学版). 2013(04)
[9]先进技术X射线安检设备发展现状[J]. 许育俊,杨立瑞. 中国安防. 2013(07)
[10]安检设备市场的产品发展与趋势分析[J]. 崔锦,胡斌,李娜,赵自然. 中国安防. 2013(04)
硕士论文
[1]基于FPGA的高速以太网接口设计和实现[D]. 张威.电子科技大学 2016
[2]基于FPGA的数字频率计设计与仿真[D]. 雷胜.黑龙江大学 2015
[3]X光安检图像处理方法研究[D]. 宋修竹.沈阳理工大学 2014
[4]X射线安检机系统设计与实现[D]. 马伟.南昌大学 2013
[5]跨时钟域设计方法研究[D]. 王晓婷.西安电子科技大学 2012
[6]基于FPGA的点对点以太网接口设计实现[D]. 王飞.西安电子科技大学 2011
[7]通用型安检设备物质重叠识别及R-L物质分类算法研究[D]. 杨斌.东北大学 2008
本文编号：3000717
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