论文摘要
成像光谱技术是通过成像技术和光谱学相结合，同时获得目标物的空间信息和光谱信息的一门技术。它能够同时反映被测目标的外形和光谱特征，揭示物体表面的物质成分。每个图像立方体的获得都是由多幅图像合成的，因此此类光谱图像的数据源非常庞大。为了实现数据的高速传输和处理，一般采用USB、以太网或IEEE1394等通信协议来实现。本研究从基于哈达玛变换的多光谱成像仪出发，简略的介绍了此成像仪系统，主要实现了数据处理模块内海量光谱数据的高速传输。首先，从光谱成像技术应用以及高速数据传输的需求着手，介绍了本课题的研究背景和意义。光谱成像仪得到的图像是既有空间信息又有光谱信息的图像立方体，它在灾害评估、地质勘探、海洋监控等领域有着广泛的需求，已经投入使用的光谱仪证明了其在这些领域使用的优势和必要性。论文主要介绍了哈达玛变换光谱仪的原理，其中包括哈达玛变换原理、DMD原理以及光谱成像原理；详细的介绍了整个光谱仪工作的过程，给出了完整的光谱成像系统框图。其次，随着成像光谱仪的广泛应用，高速数据传输技术就成了此系统中研究的热点之一。对比USB、Cameralink、以太网和IEEE1394等通信协议，本设计选择了最适合本系统的以太网数据传输系统。本文详细的介绍了基于FPGA的以太网的开发过程。介绍了以太网中最主要的部分MAC层的原理和总体设计实现，其中包括发送模块的设计，接收模块的设计以及PHY层的实现。通过需求分析，本文确定采用Xilinx公司的FPGASpartan3ADSP1800A实现MAC层的功能，选用NationalSemiconductor公司生产的DP83865DVH实现物理层的功能。通过调用MAC软核EthernetLiteMAC，详细介绍了基于IP核的通信系统开发过程，证明嵌入式系统开发中使用IP核能够加速开发，节省资源。最后，通过展示实验结果说明此以太网传输系统在光谱系统中应用良好，能够达到实现系统要求。论文结尾展望了高速数据传输在光谱成像领域的发展趋势，为作者的下一步工作指明了方向。