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高速数字工业相机(高速相机)能够捕获瞬间变化的图像,将其记录下来慢速回放,使得人眼可以观察和分辨,或进行后期的数据处理,它是研究瞬态现象的重要工具,在科学试验,工业检测、军事领域都有着广泛的应用。国外高速相机已形成成熟产业,但是价格昂贵,且后期应用开发受制于已经成型的相机,如外形、帧率、功能单一等,因此自主研发一款支持用户二次开发的高速相机很有意义。本文采用高速CMOS传感器LUPA1300-2,研究了该高速相机的时序控制电路、高速LVDS数据串并转换,可变图像窗口大小功能、数据流控制传输等关键技术,其中控制单元是基于现场可编程门阵列(FPGA),采用Verilog HDL语言,按照自顶向下的方法进行设计。围绕高速相机的关键技术展开研究工作：1、制定高速CMOS相机的设计方案。通过对采集、控制和传输等相机关键技术的分析以及器件类型的对比,确定采用CMOS图像传感器作为图像采集单元,FPGA作为控制单元,Camera Link接口作为数据接口单元,Camera Link采集卡作为数据接收单元,计算机内存作为数据存储单元的系统设计方案。2、高速CMOS相机系统硬件平台的搭建。其中包括：高速CMOS图像采集电路设计、FPGA控制模块电路设计和Camera Link接口模块电路设计,在确保相机功能和高速信号完整性的前提下完成电路板设计与调试。3、高速CMOS相机系统的硬件代码设计仿真和验证。其中包括：基于FPGA的图像数据的采集与行缓存、SPI通信接口的工作参数配置、简单的图像数据处理、数据流控制传输、4、高速CMOS相机的系统实现。将高速CMOS相机连接到已经安装CameraLink采集卡的计算机,在控制软件配合下,完成数据存储。通过上述工作,完成一个基于FPGA的高速CMOS相机,在帧率、分辨率、开窗等功能参数上满足对高速运动物体的拍摄需求,可与Camera Link图像采集卡对接,将采集数据传输到终端计算机内存并存储下来,慢速回放,为科研分析和图像处理分析提供依据。