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摘要随着机器视觉的广泛应用，以及工业4.0和“中国制造2025”的提出，在数字图像的采集、传输、处理等领域也提出了越来越高的要求。
传统的基于ISA接口、PCI接口、串行和并行等接口的图像采集卡已经不能满足人们对于高分辨率、实时性的图像采集的需求了。
一种基于FPGA和USB3.0高速接口，进行实时高速图像采集传输的研究越来越成为国内外在高速图像采集研究领域的一个新的热点。
针对高速传输和实时传输这两点要求，通过采用FPGA作为核心控制芯片与USB3.0高速接口协调工作的架构，实现高帧率、高分辨率、实时性的高速图像的采集和传输，并由上位机进行可视化操作和数据的保存。
整体系统采用先硬件后软件的设计方式进行设计，并对系统各模块进行了测试和仿真验证。
通过在FPGA 内部实现滤波和边缘检测等图像预处理操作，验证了FPGA独特的并行数据处理方式在信号及图像处理方面的巨大优势。
在系统硬件设计部分，采用OV5640传感器作为采集前端，选用Altera的Cyclone IV E系列FPGA作为系统控制芯片，由DDR2存储芯片进行数据缓存，采用Cypress公司的USB3.0集成型USB3.0芯片作为数据高速接口，完成了各模块的电路设计和采集卡PCB实物制作。
系统软件设计，主要分为FPGA逻辑程序部分、USB3.0固件程序部分和上位机应用软件部分。
通过在FPGA上搭建“软核”的方式，由Qsys系统完成OV5640的配置和初始化工作。
由GPIF II接口完成FPGA和FX3之间的数据通路。
通过编写状态机完成Slave FIFO的时序控制，在Eclipse中完成USB3.0固件程序的设计和开发。
上位机采用VS2013软件通过MFC方式设计，从而完成整体图像采集数据通路，并在上位机中显示和保存。
整体设计实现预期要求，各模块功能正常，USB3.0传输速度稳定在320MB/s，通过上位机保存至PC机硬盘的图像分辨率大小为1920*1080，与传感器寄存器设置一致，采集卡图像采集帧率为30fps，滤波及边缘检测预处理符合要求，采集系统具有实际应用价值和研究意义。
CCD图象采集解决方案一、概述CCD（Charge-Coupled Device）是一种常见的图象传感器，广泛应用于工业、医疗、安防等领域。
CCD图象采集解决方案是指通过使用CCD传感器和相关设备，实现高质量、高效率的图象采集和处理。
二、解决方案的组成部份1. CCD传感器：CCD传感器是图象采集的核心部件，负责将光信号转化为电信号。
传感器的选择应根据具体应用场景的需求来确定，包括分辨率、灵敏度、动态范围等参数。
2. 光学系统：光学系统用于将光线聚焦到CCD传感器上，包括镜头、滤光片等组件。
选择合适的光学系统可以提高图象的清晰度和色采还原度。
3. 采集设备：采集设备负责将CCD传感器采集到的电信号转化为数字信号，并进行处理和存储。
常见的采集设备包括图象采集卡、相机模块等。
4. 控制系统：控制系统用于控制CCD传感器和采集设备的工作，包括触发信号的生成、参数设置等。
控制系统可以通过软件或者硬件的方式实现。
5. 图象处理软件：图象处理软件用于对采集到的图象进行处理和分析，如去噪、增强、测量等。
根据具体需求，可以选择使用现有的图象处理软件或者自行开辟。
三、解决方案的工作流程1. 准备工作：确定应用场景和需求，选择合适的CCD传感器和光学系统，并搭建好采集设备和控制系统。
2. 图象采集：通过控制系统发出触发信号，启动CCD传感器进行图象采集。
传感器将光信号转化为电信号，并传输给采集设备。
3. 数字信号转换：采集设备将传感器采集到的电信号转化为数字信号，并进行采样和量化。
采集设备可以根据需求进行参数设置，如暴光时间、增益等。
4. 图象处理：将采集到的数字信号传输给图象处理软件，进行图象处理和分析。
根据具体需求，可以进行去噪、增强、边缘检测、目标识别等操作。
5. 结果输出：图象处理软件将处理后的图象结果输出，可以保存为图象文件或者实时显示在监视器上。
根据具体需求，还可以将结果进行存储、传输或者打印。
四、解决方案的优势和应用领域1. 高质量图象：CCD传感器具有高灵敏度和低噪声特性，能够采集到高质量的图象。
