西安工大硕士论文：高帧频CMOS相机采集系统设计与FPGA应用

本文主要探讨了西安工业大学硕士研究生杨会伟在测试计量技术及仪器专业领域进行的高帧频CMOS相机图像采集系统的研究。该研究以某型号炸点坐标测量经纬仪的应用为背景，旨在设计一种能够精确捕捉高速瞬态现象的图像采集系统，这对于理解动态事件的机理和规律具有重要意义。 论文首先概述了高帧频CMOS图像采集系统的现状，强调了其在科研和工业领域的关键作用。系统设计被划分为三个主要部分：成像器设计、图像采集卡设计和软件设计。成像器设计的核心是Cypress公司的CMOS图像传感器LUPA.300，论文详细介绍了外围电路的构建，以及如何利用FPGA实现传感器的时序驱动，进而将模拟图像信号转换为数字图像输出。此外，通过FPGA与上位机的串行通信，可以灵活配置CMOS相机的工作参数，以适应不同的应用场景。 图像采集卡设计的关键组件包括CameraLink接口、FPGA控制和PCI总线接口。CameraLink接口负责高速图像数据的接收和传输至FPGA，FPGA控制模块则负责数据缓存和系统控制，确保各功能模块协同工作。PCI总线接口采用了PCI9054接口芯片，通过DMA技术实现实时高速数据传输。 驱动程序和上层应用程序的开发使得图像数据得以采集并显示出来。论文还提及了图像的非均匀性校正，通过两点校正和一点校准相结合的方式，提高了图像质量的稳定性。 整个系统具有显著的优势，如10位的数据位宽，能在分辨率为640×480的情况下实现每秒高达250帧的数字图像流，而图像采集卡的采集速率能达到200帧/秒。这证明了该系统在速度、稳定性和灵活性方面的出色性能。论文的关键词包括高帧频、CMOS图像传感器、现场可编程逻辑门阵列（FPGA）以及PCI总线技术，这些都是该研究的核心技术元素。 这篇硕士论文深入研究了高帧频CMOS相机图像采集系统的设计与实现，展示了在特定应用环境下如何通过集成FPGA和先进的接口技术来提升图像采集系统的性能，为高速图像处理和实时监控提供了新的解决方案。