Высокоскоростное устройство обработки изображения

Введение
В настоящее время, появляется все большая потребность в системах машинного зрения. Во время исследований принципиально важно увидеть и понять, что реально происходит во время того или иного эксперимента, а не строить свою работу на догадках, человек не всегда способен обработать полученные данные в течение проведения эксперимента, поэтому применяются различные средства накопления визуальной информации. Но иногда при записи видеосигнала недостаточно получать изображения со стандартной частотой 25-30 кадров в секунду, так как многие процессы идут гораздо быстрее и для их видеозаписи совершенно недостаточно такой частоты. Например, для исследования объектов животного мира, большинства машин и механизмов, определения траектории движения объекта требуется съемка с высокой частотой. Накопленную видеоинформацию можно обрабатывать с любой скоростью.
Время наблюдения колеблется от долей до десятков секунд. Кроме того, важными являются: синхронизация начала и конца съемки с внешним сигналом; энергонезависимое хранение накопленных данных, возможность синхронизации с ЭВМ.
Не существует ни одного прибора, который бы удовлетворял всем этим требованиям. Использование киносъемки и видеосъемки, с записью на ленту, не позволяет получить больших скоростей записи. Повышенная скорость движения ленты влечет за собой большие динамические нагрузки, что и лимитирует пределы частот съемки. Здесь уместно сказать об одном важном преимуществе видеокамер перед кинокамерами. Очень часто характеристики быстропротекающего процесса недостаточно известны перед началом съемки (например, неизвестна необходимая частота съемки). При съемке кинокамерой отснятую пленку нужно подвергнуть фотохимической обработке в лаборатории (которая находится где-то далеко от места съемки) и только после этого можно определить, правильно ли были выбраны параметры съемки. Если неправильно - съемку нужно повторить. Видеосъемка может повторяться сколько угодно раз, результаты оцениваются на месте, при...

Заключение

В данной работе спроектировано высокоскоростное цифровое устройство обработки изображения, позволяющее вести съемку с частотой от 500 Гц при разрешении 1280х1024 до 500.000 при сканировании одной строки и дающее возможность сохранять данные в энергонезависимой памяти. В ходе выполнения работы было выполнено следующее:
- Выбрана и обоснована структурная схема устройства;
- Осуществлен выбор элементной базы блока сбора и передачи изображения;
- Разработана схема электрическая принципиальная блока сбора;
- Рассмотрен принцип построения блока хранения данных.

Таким образом, было разработано устройство, позволяющее производить высокоскоростную съемку, с переменной частотой сканирования. В отличие от аналогов, данное устройство не требует отдельной платы ввода изображения в ЭВМ, запись производится в энергонезависимую память. Передача на ПК осуществляется по наиболее распространенному интерфейсу USB. Также стоит отметить то, что время записи может достигать 48 секунд, в то время как, сходные устройства могут накапливать информацию не более десяти секунд.
При разработке использовались современная элементная база, основными компонентами являются:
- Высокоскоростная КМОП-матрица MT9M413;
- ПЛИС Stratix II;
- Микросхемы флэш памяти MT29F2G16;
- Модуль динамической памяти DDR.