基于sCMOS传感器的图像采集系统设计与实现

CIOMP OpenIR

	基于sCMOS传感器的图像采集系统设计与实现
	陈涛
学位类型	硕士
导师	赵金宇
	2018
学位授予单位	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位授予地点	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位名称	硕士
关键词	sCMOS 成像采集系统 FPGA USB3.0
摘要	CCD传感器以高分辨率、低读出噪声等优点,在科学应用、天文观测等领域应用广泛,而随着sCMOS传感器突破传统CMOS传感器高噪声、低量子效率等技术瓶颈,同时由于其具有CMOS传感器自身的低功耗、高读出帧频等优势,使得sCMOS能够在绝大部分应用领域取代CCD传感器。世界各国在成像系统的研究上都投入大量的人力物力,国内相关研究水平与国外相比还有较大差距,且由于国外部分产品对我国实行出口限制,因此积极开展成像系统的自主研制具有重要意义。本文基于以上的背景,采用国内辰芯光电的sCMOS传感器GSENSE400作为图像采集器件,以Xilinx公司的Spartan-6 FPGA为核心控制器,使用USB3.0接口作为输出接口,完成了成像系统的设计与实现工作。本文所做的工作主要有:1.制定成像系统设计方案。通过对现有成像系统的架构进行了分析,对比成像系统所需的各种器件类型,最终确定了以GSENSE400图像传感器为感光元件、以Xilinx Spartan-6系列FPGA为控制核心、以USB3.0接口为成像系统传输接口的系统设计方案;2.搭建了成像系统硬件平台。完成了图像采集板和成像控制板两块电路板的设计与实现工作,其中图像采集板的设计主要包括图像传感器及其供电电路的设计工作,成像控制板的设计主要包括FPGA及其配置电路、USB3.0接口控制电路,并对PCB设计过程中的基本规则进行了介绍;3.完成了成像系统FPGA控制逻辑以及USB3.0控制芯片固件程序的设计工作。重点完成了对FPGA控制逻辑的设计工作,实现了FPGA对sCMOS传感器图像采集时序的控制、对图像数据的校正以及对USB3.0接口的控制,实现了FPGA对成像系统的整体控制;4.对所设计的成像系统进行了测试,测试结果表明所设计的成像系统能够正常工作,且具有较高的可靠性和稳定性。同时对设计工作进行了总结,并对未来的研究内容进行了展望。
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/61611
专题	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	陈涛. 基于sCMOS传感器的图像采集系统设计与实现[D]. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所). 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所),2018.

条目包含的文件
文件名称/大小	文献类型	版本类型	开放类型	使用许可
基于sCMOS传感器的图像采集系统设计与（4212KB）	学位论文		开放获取	CC BY-NC-SA	请求全文