微型相机阵列图像采集与传输系统方案设计与关键技术研究

摘要

随着现代光学侦察、监视和预警技术的快速发展，大视场、高分辨率、高帧频的实时成像、传输与显示系统逐渐成为研究热点。然而一般的成像系统随着视场角的增大，像的分辨率会迅速下降。另一方面对超高分辨率图像采样而言，若以较高帧频采样意味着得到的图像数据量很大，这对后续图像的实时传输与处理会带来很多困难；若以较低帧频采样又会丢失很多细节。因此，研究一种大视场与高分辨率兼备、较低带宽且不丢失细节的监控系统具有重要的现实意义。
　　为此，课题组设计出一种广域图像监视变分辨率成像系统。该系统采用多尺度单中心成像技术以获得大视场、高分辨率的图像，采用分光镜与MEMS微镜分离大视场中局部细节的方式保证大视场帧频较低的情况下不丢失目标细节。同时系统采用微型相机模组以减小系统体积。
　　本文以广域图像监视变分辨率成像系统为背景，设计了微型相机成像阵列图像采集与传输系统，通过对需求的分析与研究，给出了完整的系统设计方案。同时本文给出了系统前级采集电路板的原理图设计，系统前级采集电路板以Xilinx Spartan6 FPGA为处理核心，以DDR2 SDRAM为缓存，以光纤传输为传输方法，以HDMI为显示方式。然后，本文给出了其中多个关键模块的FPGA逻辑设计，包括相机配置模块、DDR2 SDRAM缓存模块、光纤传输模块、HDMI显示模块。最后，本课题组对以上模块进行了调试与验证，并对系统整体做了功能性验证，结果表明本系统很好地实现了微型相机图像采集、缓存、光纤传输与显示的功能，可直接用于广域图像监视变分辨率成像系统。

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第一章 绪论

1.1 课题背景与研究意义

1.2 国内外的研究现状

1.3 本文的主要研究内容与框架

第二章 系统需求分析与方案设计

2.1 系统的设计需求

2.2 主要技术指标分析与设计

2.3 系统总体方案设计

2.4 系统前级采集电路方案设计

2.5 前级采集电路芯片选型

2.6 系统开发平台简介

第三章 系统电路原理图设计

3.1 FPGA配置电路设计

3.2 微型相机外围电路设计

3.3 DDR2 SDRAM缓存电路设计

3.4 光纤传输模块电路设计

3.5 HDMI显示模块电路设计

3.6 MCU模块设计

3.7 系统时钟、复位与电源模块电路设计

第四章 FPGA逻辑设计

4.1 相机配置模块

4.2 DDR2缓存模块

4.3 光纤传输模块

4.4 HDMI显示模块

第五章 系统测试与验证

5.1 系统测试与验证平台

5.2 系统分立模块测试与验证

5.3 系统总体功能测试与验证

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

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