高帧频数字图像记录技术研究

论文摘要

高帧频、大靶面CCD 的出现为我们对目标瞬间变化的精确研究提供了先决条件;对记录高质量、大容量原始图像数据的迫切需求,使现有的实时图像记录系统面临严峻的挑战。分析现有的图像记录技术,发现无论是胶片记录,还是基于计算机的记录都存在缺陷,难以满足要求。提出基于文件格式的硬盘直写方式实现实时无压缩图像记录的方法,即根据ANSI 颁布的ATA 协议进行开发的FPGA 设计,将复杂的标准浓缩于一片FPGA 中,实现了直接操作硬盘,发挥了硬盘的最大速度;按照文件格式进行记录,缩短了系统数据处理周期,为系统快速分析、处理目标提供依据。这样从根本上解决了存储、速度、记录图像信息完整性三者之间的矛盾。结果表明,该系统能够实现12.5MB/S 速率的稳定记录工作,并有较大的扩展使用空间。

论文目录

• 第一章 引言
• 1.1 课题来源
• 1.2 数字图像记录的意义
• 1.3 图像记录现状
• 1.4 研究目的
• 1.5 研究内容
• 第二章 硬盘结构和 ATA 接口
• 2.1 硬盘物理结构
• 2.1.1 组成
• 2.1.2 低级格式化
• 2.1.3 寻址方式
• 2.2 硬盘逻辑结构
• 2.3 硬盘性能参数
• 2.4 硬盘存储接口
• 2.5 接口比较
• 2.6 ATA 接口
• 2.6.1 背景
• 2.6.2 ATA 电气特性
• 2.6.3 ATA 信号
• 2.6.4 ATA协议
• 2.7 小结
• 第三章 Fat32 文件系统
• 3.1 主引导记录MBR
• 3.2 DOS 引导记录 DBR
• 3.2.1 Bios Parameter Block（Bios 参数块）
• 3.2.2 文件系统信息扇区（FSInfo Sector）
• 3.2.3 DBR 备份
• 3.3 文件分配表 FAT
• 3.4 目录区 Dir
• 3.5 数据区 Data Area
• 3.6 小结
• 第四章 直写文件格式的算法仿真
• 4.1 软件简介
• 4.2 工作流程
• 4.3 核心函数分析
• 4.4 小结
• 第五章 高帧频数字图像记录系统的设计与实现
• 5.1 设计思想
• 5.2 FPGA 和 VHDL
• 5.3 FPGA 设计
• 5.4 系统工作过程
• 5.5 工程应用
• 5.6 小结
• 第六章 性能分析和扩展应用
• 6.1 性能分析
• 6.2 扩展应用
• 6.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 攻读工程硕士期间发表的论文