基于FPGA的面陣CCD成像系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、激光散斑血流成像是一種無(wú)創(chuàng)、全場(chǎng)、實(shí)時(shí)光學(xué)成像技術(shù),對(duì)大面積淺表組織如皮膚和腔體進(jìn)行血流監(jiān)測(cè)具有非常良好的效果,目前,這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于臨床。皮膚病等淺表組織疾病具有普發(fā)性和高發(fā)性,大型激光散斑血流成像設(shè)備因其成本和體積將阻礙這項(xiàng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,因此設(shè)備便攜化具有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義,本課題設(shè)立主旨是設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一套能用于便攜式激光散斑血流成像設(shè)備的成像系統(tǒng)。
　　面陣電荷耦合器件(Array Charge-Coupled Device

2、 CCD)能提供高分辨率、高靈敏度、低暗電流等高品質(zhì)圖像,課題圍繞其設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)完整的、低噪聲的電路系統(tǒng)。
　　為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的便攜化,課題采用區(qū)別于傳統(tǒng)專(zhuān)用集成電路(Appication Specific Intergrated Circuit ASIC)架構(gòu),基于可編程邏輯器件(Filed Programmable Gate Array FPGA)的架構(gòu)方案。FPGA作為整個(gè)系統(tǒng)的邏輯控制中心,生成CCD驅(qū)動(dòng)信號(hào)及其模擬輸出信號(hào)的采

3、樣同步信號(hào),借助其特有的軟核處理器技術(shù),搭建32位指令集、數(shù)據(jù)總線和地址空間的NIOSII(Altera公司的軟核處理器)系統(tǒng),通過(guò)簡(jiǎn)單的C語(yǔ)言程序控制圖像數(shù)據(jù)高速緩存、連接圖形顯示接口及直接顯示。上述邏輯功能通過(guò)硬件描述語(yǔ)言(Hardware Describe Language HDL)和公開(kāi)知識(shí)產(chǎn)權(quán)核(Intellectual Property IP)調(diào)用FPGA內(nèi)部可配置資源實(shí)現(xiàn),因此,課題設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)具有很好的靈活性和擴(kuò)展性。

4、
　　成像系統(tǒng)包含三個(gè)子單元:CCD成像單元,FPGA核心控制單元,圖形顯示接口單元。成像單元完成光學(xué)信號(hào)到模擬信號(hào),模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換;核心控制單元由FPGA和存儲(chǔ)器組成,FPGA完成成像單元的驅(qū)動(dòng)、采樣控制,接收并緩存圖像數(shù)據(jù)到存儲(chǔ)器;圖形顯示接口單元接收存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù),直接顯示或發(fā)送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。
　　課題開(kāi)發(fā)完成的系統(tǒng)具有15幀每秒、高采樣精度(12位)輸出和低暗輸出特點(diǎn),同時(shí),系統(tǒng)具備良好的擴(kuò)展性,能根據(jù)