Zynq平台下智能相机前端系统的关键技术与实现

本研究论文聚焦于"基于Zynq的智能相机前端系统的研究"，针对当前机器视觉领域中的热门课题——智能相机进行深入探讨。智能相机因其集成图像采集、处理、分析和传输功能，以及小型化、分布式和网络化的特性，在多个行业展现出广泛应用的潜力。论文的核心关注点在于利用Zynq平台来构建智能相机的前端系统，该平台以其嵌入式计算能力和可扩展性为研究提供了理想基础。 首先，论文详细规划了基于Zynq平台的智能相机的整体架构，强调了图像采集、核心处理控制、以太网通信、显示和外部存储等功能模块的划分。研究者构建了CCD（Charge-Coupled Device）片内数据流传输模型，并采用了XSVI总线作为通用内部数据传输接口，以提高系统效率和灵活性。 针对ICX618图像传感器，设计了包括CCD驱动外围、AD（Analog-to-Digital）采样转换、CCD驱动电源等关键电路模块。通过CXD1267AN进行三级驱动电平转换，确保了CCD信号的准确传输；而AD9949则负责图像信号的数模转换和部分控制信号的驱动，以支持多种驱动和采集模式的通用性。 研究采用了有限状态机来描述复杂的图像采集驱动逻辑，利用Verilog硬件描述语言开发具有多模块协同特性的IP核。这些功能模块包括CCD曝光、电荷读出、转移和检测等关键步骤，同时实现了AD寄存器SPI配置协议，以及XSVI接口用于内部数据交换。此外，还实现了彩色Bayer阵列双线性插值恢复逻辑，以提升图像质量和处理能力。 论文的重要部分展示了智能相机前端系统样机的开发，支持内/外触发、单帧/连续采集以及彩色/黑白成像等多种模式，满足了实际应用场景的需求。通过暗电流噪声、响应度和动态范围等测试，对系统驱动信号的完整性进行了全面评估，并对光学圆标记点检测进行了初步应用，验证了系统的性能指标符合预期。 总结来说，本文研究不仅深入剖析了Zynq平台在智能相机前端系统中的应用，还探讨了CCD技术的关键环节及其优化策略，为理解和设计高效、灵活的智能相机前端系统提供了有价值的技术支撑。关键词涵盖了智能相机、图像采集系统、Zynq平台和CCD技术，全面展示了研究工作的深度和广度。