| 【中文题名】 | 高分辨率图像声纳的数据采集及图像处理 |
| 【英文题名】 | Data Acquisition and Image Processing System of High Resolution Imaging Sonar |
| 【学科专业】 | 信号与信息处理 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-21 |
| 【中关键词】 | 数据采集,锁相环,PCI,WDM驱动程序,图像处理, |
| 【英关键词】 | data acquisition,Phase-locked Loop,PCI,WDM driver,image processing, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化系统>数据处理、数据处理系统>数据收集和处理系统 |
| 【论文摘要】 |
高分辨率图像声纳的数据采集系统可以实现水下运动目标的三维运动轨迹定位信息的外部的测量，它采用两台多波束图像声纳组合成一定交角同步测量，分别获取目标相对定位信息，以合成三维运动轨迹。本论文所研究的正是这一轨迹测量方案中的数据采集系统，并将测得的数据恢复成图像。
针对高分辨率图像声纳上行信号的特殊格式，对两路多波束声纳上行信号的采集系统进行硬件设计和软件实现的整体研究。为了解决以往采集系统性能不稳定并且在大功率情况下无法正常工作的问题，采用基于FPGA编程的方式创造性地实现了传统的由硬件电路实现的数字锁相环，为整个的采集系统提供了一个精确的同步信号，A／D转换器件自适应寻找参考电平的方案，降低了量化误差，提高了整体的采样精确性。
系统的硬件设计成了计算机内置的PCI局部总线板卡的形式，具有良好的移植性，满足了数据传输率快、数据量大、传输稳定的要求。将操作系统由已经淘汰的Win98移植到主流的Windows 2000超稳定型系统，开发了Microsoft公司全新的驱动程序模式WDM下的驱动程序，以及与驱动程序进行通信的用户程序，有效地实现了人机交互和对板卡的实时控制，满足了数据海量存储的要... |
| 【论文题纲】 |
|
摘要 |
5-6 |
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ABSTRACT |
6-11 |
|
第1章 绪论 |
11-22 |
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1.1 立题背景 |
11-12 |
|
1.2 数据采集系统概述 |
12-17 |
|
1.2.1 高速 ADC性能指标 |
13-14 |
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1.2.2 常见类型的ADC |
14 |
|
1.2.3 数据采集系统的关键性技术指标 |
14-16 |
|
1.2.4 高速数据采集系统的国内外发展现状 |
16-17 |
|
1.3 Seabat6012多波束声纳简介 |
17-18 |
|
1.4 系统总体方案 |
18-20 |
|
1.4.1 目标的定位 |
19 |
|
1.4.2 采集系统的组成 |
19-20 |
|
1.5 论文的主要研究内容 |
20-22 |
|
第2章 数据采集系统的设计与实现 |
22-46 |
|
2.1 数据采集系统的总体设计 |
22-25 |
|
2.1.1 Seabat6012声纳上行数据格式 |
22-24 |
|
2.1.2 系统总体框图 |
24-25 |
|
2.2 同步分离 |
25-27 |
|
2.3 A/D转换 |
27-30 |
|
2.3.1 采集时钟、存储格式的确定 |
27-28 |
|
2.3.2 A/D转换器件的确定 |
28-30 |
|
2.3.3 A/D外部参考电压 |
30 |
|
2.4 锁相环 |
30-35 |
|
2.4.1 数字锁相环 |
31 |
|
2.4.2 数字锁相环的选择及工作原理 |
31-35 |
|
2.4.3 实验结果 |
35 |
|
2.5 总线接口的选定 |
35-39 |
|
2.5.1 PCI总线的简介 |
36 |
|
2.5.2 PCI接口芯片 |
36-39 |
|
2.6 FPGA器件的选择 |
39-42 |
|
2.6.1 FPGA概述 |
39-40 |
|
2.6.2 Cyclone II FPGA的选择与配置 |
40-41 |
|
2.6.3 两台声纳信号存储机制的软件实现 |
41-42 |
|
2.6.4 FIFO缓冲 |
42 |
|
2.7 PCB噪声控制技术 |
42-45 |
|
2.7.1 合理进行器件布局 |
43 |
|
2.7.2 合理分层 |
43-44 |
|
2.7.3 PCI卡的合理布线 |
44-45 |
|
2.8 本章小结 |
45-46 |
|
第3章 设备驱动程序设计 |
46-60 |
|
3.1 Windows 2000操作系统概述 |
46-47 |
|
3.1.1 Windows 2000中的驱动程序种类 |
47 |
|
3.2 WDM驱动程序 |
47-53 |
|
3.2.1 WDM驱动程序开发环境 |
48 |
|
3.2.2 WDM驱动程序的层次结构 |
48-50 |
|
3.2.3 I/O请求包 |
50-51 |
|
3.2.4 WDM驱动程序的例程 |
51-53 |
|
3.3 WDM驱动程序和应用程序之间的通信 |
53-57 |
|
3.3.1 应用程序对驱动程序的访问 |
53-54 |
|
3.3.2 驱动程序获取应用程序数据缓冲区 |
54-55 |
|
3.3.3 数据分离 |
55-57 |
|
3.3.4 位图显示 |
57 |
|
3.4 PCI总线设备的安装和调试 |
57-58 |
|
3.4.1 驱动程序的安装 |
57-58 |
|
3.4.2 驱动程序的调试 |
58 |
|
3.5 本章小结 |
58-60 |
|
第4章 序列水声图像处理 |
60-69 |
|
4.1 序列图像处理 |
60-61 |
|
4.2 形态学的理论基础简介 |
61-64 |
|
4.2.1 灰度图像的形态学处理 |
61-64 |
|
4.3 图像灰度变换 |
64-65 |
|
4.4 处理结果 |
65-68 |
|
4.5 本章小结 |
68-69 |
|
结论 |
69-70 |
|
参考文献 |
70-72 |
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攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
72-73 |
|
致谢 |
73 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.384870 |
