高帧频CMOS相机系统的研究与实现_刘慧.caj

研究了高帧频相机的工作原理,并且比较了国内外高帧频相机的研宄现状,在此基础上完成了对高帧频相机系统的整体方案设计。通过研宄高帧频相机系统所需的各个功能模块,对相关的功能芯片进行了研究与对比,最终的设计方案中确定了以高速CMOS图像传感器LUX1310作为系统的光电转换器件、FPGA作为系统主控元件、CoaXPress作为传输接口的系统设计方案。2)根据高帧频相机系统的总体方案设计,分模块进行了电路设计,完成了高帧频相机的硬件系统搭建,包括:图像采集模块中高速CMOS传感器驱动电路设计、图像处理模块中FPGA外围电路设计、图像传输模块CoaXPress接口电路设计、电源模块中各供电单元的电路设计,其中电源模块在硬件上分为两部分,一部分是为整个系统提供电压的供电单元,另一部分是给图像采集模块供电的供电单元。在上述硬件设计的基础上,完成了整个系统硬件的PCB设计。3)比较了CoaXPress接口和其他主流相机接口的优缺点,说明了本系统使用CoaXPress接口的原因,研宄了该接口的工作原理以及相应驱动芯片的工作原理,为传输模块的硬件设计以及CoaXPress接口模块逻辑控制编程提供了理论基础。4)使用quartusll软件完成了对FPGA的逻辑设计,使用的设计语言为硬件描述语言Verilog和VHDL。完成了对传感器像素驱动时序和寄存器时序的控制、对图像数据处理的功能模块的控制以及CoaXPress接口模块的逻辑控制。本文完成了对高帧频CMOS相机的整体设计,成功采集到1000帧图像,但是还是存在一些不足之处,如在第四章中的非均匀性算法仅是结合了单点校正和两点校正的方法对图像非均匀性进行校正,但是这两种校正算法存在局限性,即当传感器响应在非线性区域时无法到达预期效果,在下一步的工作中可以继续优化己有的非均匀性校正算法,或者设计新的图像校正算法对1000帧图像质量进行校正;还有就是相机整体的功耗问题,由于整个系统工作在较高的频率下,相机系统工作过程中的功耗产热对系统中一些器件性能会产生影响,后续需要考虑如何在不影响现有性能的基础上减少功耗,同时可以考虑增加一些系统散热装置。