FPGA为核心的图像采集与远程传输系统设计

"基于FPGA的图像采集与远程传输" 本文详细探讨了一种以FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）为核心技术的图像采集和远程传输系统，旨在解决油气田井口监控中的实际问题，如恶劣环境、高功耗设备以及缺乏远程监控能力等。硕士研究生阮照军在导师黄钉劲的指导下完成了这项研究，该研究属于光学工程学科。 在图像采集部分，系统采用了PHILIPS公司的SAA7115视频解码芯片，该芯片能够将PAL制式的模拟视频信号转换成数字视频信号，具体格式为ITU-656。通过FPGA设计的虚拟I2C总线配置SAA7115的内部寄存器，实现了对500×582像素图像信号的解码。 在图像存储环节，系统选用了两种类型的存储器：IS61LV51216ALSRAM和HY57V641620HGSDRAM。前者提供512KX16bit的存储空间，后者则提供了4MX16bit的存储容量，这些存储器能够有效地存储解码后的数字图像信息。 压缩编码部分，研究应用了JPEG（Joint Photographic Experts Group，联合图像专家组）标准的压缩算法。通过离散余弦变换（DCT）和哈夫曼编码，能够在保持图像监控需求的前提下，实现高达20.18的压缩比，极大地减小了数据量，适应远程传输的需求。 无线传输部分，系统采用短波/超短波方式，选择了230MHz的ND250A数字电台进行图像数据的无线远程传输。该电台的最高传输速率为19.2Kbps，误码率低于10^-5，确保了数据的可靠传输。 此外，本地VGA显示功能由视频编码芯片ADV7123实现，它将数字图像信息转化为RGB信号，通过D/A转换在本地的CRT显示器上显示监控图像，便于实时监控。 实验结果显示，该系统在经过远程传输后，显示频率能达到3.5帧/分钟，传输距离可覆盖上百公里，完全满足了现场监控的实用要求。 关键词：图像采集、远程传输、现场可编程逻辑门阵列、联合图像专家组 这项研究不仅深入探讨了FPGA在图像处理中的应用，还涉及了视频解码、存储、压缩、无线传输以及本地显示等多个关键环节，对于理解和开发类似的图像采集与远程传输系统具有重要的参考价值。