高动态图像传感器数据获取

作     者：梁欣宇 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李晓干

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：高动态图像 CMOS图像传感器 FPGA DDR3 SDRAM USB3.0 

摘      要：随着机器视觉技术的快速发展,CMOS图像传感器以及图像采集系统的应用变得越来越重要。目前,CMOS图像传感器正朝着高分辨率、高帧率以及高动态范围的方向发展。其中,高动态范围图像将多张曝光时间不同的图像信息通过算法合成为一张高动态的图像,使得获取的图像可以保留更多的细节信息,所以研究高动态范围的图像获取有着很重要的现实意义。本论文使用FPGA芯片作为核心控制器向CMOS图像传感器发送时序控制信号来控制其工作状态,并负责接收来自图像传感器的图像数据。使用DDR3 SDRAM数据存储器缓存图像传感器的图像数据,使用USB3.0接口以及传输控制芯片将图像数据传输到上位机,最后通过MATLAB软件对获取的高低增益图像数据进行噪声处理并将其合成为高动态图像。在图像采集系统硬件设计部分,使用GSENSE5130高动态图像传感器作为采集系统的前端器件,选用Artix-7系列的XC7A100T FPGA芯片作为采集系统的主控制器,选用FTDI公司的FT600Q芯片作为USB3.0的数据传输芯片,并使用DC/DC及LDO电源芯片完成采集系统的电源模块搭建。在采集系统程序设计部分,使用FPGA控制器向G5130图像传感器发送控制时序,并对接收的图像数据完成数据校正,同时将图像数据通过MIG控制器缓存到DDR3中,最后通过USB3.0接口和FT600Q控制芯片完成图像数据传输。最后获得的图像数据表明,本论文所搭建的高动态图像数据获取系统可以获取到高动态CMOS图像传感器的高低增益图像数据,并将其合成为拥有更多细节信息的高动态图像。