基于FPGA的动态图像采集及网络传输技术的研究

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随着分拣生产线中机器视觉的发展,硬件功能的提升,目前该领域高速的动态图像采集速度一般都超过了100帧/秒,这些图像采集领域同样已经延伸到军事、工业以及高速视频在线检测领域。为实现大分辨率、超高速图像能够快速、实时进入图像采集系统,目前一般采用的方式是设计专PCIe图像采集板卡。但是这类系统存在体积庞大、实时性不强、功耗大等缺陷。而FPGA处理器的优点就是配置灵活,功耗低,但是功能非常强大,可用性极高。通过对FPGA芯片以及以太网接口的研究,本文针对分拣生产线的高速动态图像传输的特点,提出利用FPGA芯片作为处理器来处理高速的动态图像。在图像接收端,我们选择Camera Link接口。本文的研究工作从以下三个方面进行:(1)系统结构图、原理图、PCB电路图,完成系统的搭建,同时设计PCB板。(2)FPGA图形采集系统的设计,使用纯硬件逻辑功能实现图像数据采集,并设计Camera Link接口。这样做的目的是优化整个采集系统,释放硬件的空间,减少PCB在设计时的难度。因为Camera Link接口具有三种工作模式,使用纯逻辑电路可以用软件快捷的变换这三种工作模式。对于高清图像的大量存储数据,使用缓存功能,通过DDR3模块实现。配合大容量的数据传输,使用SRIO来进行通道设置。(3)搭建网络传输模块电路,将采集到的动态图像数据通过以太网进行传输。最后,通过实际项目对本文设计的超高速图像采集与传输系统进行了验证,结果表明系统能够以每秒90帧的速度传输图像数据,单帧图像的分辨率为1280×1024,基本达到了每秒100帧的性能需求。
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