基于FPGA的面阵CCD成像系统设计

发布时间：2017-10-03 19:00

  本文关键词：基于FPGA的面阵CCD成像系统设计

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【摘要】：激光散斑血流成像是一种无创、全场、实时光学成像技术，对大面积浅表组织如皮肤和腔体进行血流监测具有非常良好的效果，目前，这项技术已经应用于临床。皮肤病等浅表组织疾病具有普发性和高发性，大型激光散斑血流成像设备因其成本和体积将阻碍这项技术的广泛应用，因此设备便携化具有非常重大的现实意义，本课题设立主旨是设计开发一套能用于便携式激光散斑血流成像设备的成像系统。 面阵电荷耦合器件（Array Charge-Coupled Device CCD）能提供高分辨率、高灵敏度、低暗电流等高品质图像，课题围绕其设计开发完整的、低噪声的电路系统。 为了实现系统的便携化，课题采用区别于传统专用集成电路（Appication SpecificIntergrated Circuit ASIC）架构，基于可编程逻辑器件（Filed Programmable Gate ArrayFPGA）的架构方案。FPGA作为整个系统的逻辑控制中心，生成CCD驱动信号及其模拟输出信号的采样同步信号，借助其特有的软核处理器技术，搭建32位指令集、数据总线和地址空间的NIOS Ⅱ（Altera公司的软核处理器）系统，通过简单的C语言程序控制图像数据高速缓存、连接图形显示接口及直接显示。上述逻辑功能通过硬件描述语言（Hardware Describe Language HDL）和公开知识产权核（IntellectualProperty IP）调用FPGA内部可配置资源实现，因此，课题设计开发的系统具有很好的灵活性和扩展性。 成像系统包含三个子单元：CCD成像单元，FPGA核心控制单元，图形显示接口单元。成像单元完成光学信号到模拟信号，模拟信号到数字信号的转换；核心控制单元由FPGA和存储器组成，FPGA完成成像单元的驱动、采样控制，接收并缓存图像数据到存储器；图形显示接口单元接收存储器中的数据，直接显示或发送给计算机进行处理。 课题开发完成的系统具有15帧每秒、高采样精度（12位）输出和低暗输出特点，，同时，系统具备良好的扩展性，能根据对象不同更换不同特定CCD传感器，以及在FPGA中植入针对不同应用的数字信号处理算法，系统可作为便携式设备，这使得系统具备平台化功能，具有广阔的应用前景。
【关键词】：CCD成像系统 FPGA NIOS Ⅱ 高速电路
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R318.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-11
• 1.1 课题研究背景及意义8-9
• 1.2 本课题完成的主要工作9-11
• 2 成像系统总体设计方案11-30
• 2.1 CCD 工作原理简介11-12
• 2.2 基于 FPGA 的系统设计12-14
• 2.3 CCD 驱动与信号采集14-22
• 2.4 数据缓存与图形接口22-27
• 2.5 VGA 显示接口27-30
• 3 系统硬件设计30-48
• 3.1 高速电路设计要点30-33
• 3.2 器件选型33-37
• 3.3 电源系统设计37-43
• 3.4 原理图设计与 PCB 布局布线43-48
• 4 系统调试与分析48-55
• 5 全文总结与展望55-57
• 5.1 全文总结55
• 5.2 展望55-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-60

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 严伟;胡松;吴钦章;陈瑛;;基于USB2.0的高速视频采集系统设计[J];微纳电子技术;2007年09期

2 黄德勇,张扬,杨云志;高速电路设计中的信号完整性研究[J];电讯技术;2004年02期

3 刘晨曦;赵莉华;白三中;;融合开关电源和线性电源特性的DC/DC变换器[J];电力电子技术;2009年03期

4 吴婷婷;石博雅;;基于FPGA的VGA接口技术[J];电脑知识与技术;2008年20期

5 王雪征;;基于FPGA的偶数分频器设计[J];电脑知识与技术;2009年11期

6 扈啸,张s

本文编号：966149