高速CCD图像数据光纤传输系统

第17卷　第3期

2009年3月 光学精密工程

　Optics and Precision Engineering

Vol.17　No.3

　Mar.2009

收稿日期:2008203219;修订日期:2008206227.

基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.60507003)

文章编号　10042924X (2009)0320669207

高速CCD 图像数据光纤传输系统

张　达1,2,徐抒岩1

(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;

2.中国科学院研究生院,北京100039)

摘要:提出了一种多路高速CCD 图像数据光纤并行传输系统,并应用于空间遥感相机中。设计并实现了单路有效数据率最高可达1.28Gb/s 的光纤传输通道。阐述了系统设计思想,光纤传输通道结构,并对其中的关键技术2高速总线接口、高速串行光电接口等进行了详细分析。实际完成了5通道TDICCD 图像数据光纤并行传输系统,总有效数据率高达

5.7Gb/s 。实验证明该系统工作稳定可靠,实时传输效果好,无误码,满足了高速多通道CCD 图像数据的速率和距离传

输要求。

关　键　词:光纤传输;数据传输;图像数据;电荷耦合器件中图分类号:TN919.8 文献标识码:A

H igh 2speed CCD im age data f iber transmission system

ZHAN G Da 1,2,XU Shu 2yan 1

(1.Changchun I nstit ute of O ptics ,Fi ne Mechanics and Physics ,Chi nese A cadem y of S ciences ,Changchun 130033,China;2.Graduate University of Chinese A cademy of Sciences ,Beijing 100039,China )

Abstract :To improve t he data outp ut quality of multi 2channel ,high data rate and high t ransmission distance CCD system in a remote sensing camera ,a kind of parallel fiber t ransmission system adaptive to multi 2channel high 2speed CCD image data is developed to apply to t he space remote sensing camera.The fiber t ransmission channel wit h effective data rate of single port up to 1.28Gb/s is designed and realized.Based on describing t he t hought of design and t he st ruct ure of fiber t ransmission channel ,t he key technologies among t he system ,such as high 2speed data interface and high 2speed serial p hoto 2elect ric interface are analyzed in detail.A TDICCD image data parallel t ransmission system wit h five channels based o n fiber is developed ,total effective data rate is up to 5.7Gb/s.The experimental re 2sult s indicate t hat t he system works stable ,high effetive ,and no error code ,which can meet t he re 2quirement s of high 2speed and far distance in t he t ransmission of multi 2channel CCD image data.K ey w ords :optical fiber transmission ;data t ransmission ;image data ;CCD

1　引　言

随着基于CCD成像技术的遥感相机在视场和分辨率指标要求上的不断提高,所采用的CCD 输出路数,拼接片数和单端口读出速率也不断增多和提高,从而使数字化后的CCD图像数据量急剧增加,传输通道带宽大幅度提高。为保证CCD 信号质量,CCD信号数字化及预处理部分往往处于焦平面附近,遥感相机为减小成像部分的负荷,通常将数据处理单元设计得距离焦平面较远,这就需要远距离地进行CCD图像数据的传输。这方面的工作以往多采用并行通道传输,以适当降低单通道带宽进行处理,国外在这方面做了大量研究。例如,美国Aero space Corp.Sensor Sys2 tem Subdivision的试验型多通道读出信号采集系统[1],底特律Wayne State U niversity应美国Air Force Office of Scientific Research/NA要求研制的640pixel×512pixel14bit24通道凝视焦平面成像系统[2]均采用多通道采集技术,获得了较好的性能,但这些设计系统体积过于庞大。而且随着各种性能指标要求的进一步提高,这种方式会进一步导致系统整体互联复杂程度的加剧和重量的增加,不适于遥感相机轻小化的需求。

光纤是传输光信号的一种绝缘介质,分单模和多模两种,其中单模的带宽潜力使其成为高速和长距离数据传输的唯一选择。光纤是理想的传输线,具有传输频带宽、损耗小、中继距离长、体积小、重量轻等优点。传统的模拟视频光纤传输技术已经比较成熟,但仍然存在缺点,诸如信号失真严重、传输质量低、系统性能不稳定、多路视频信号同传时易产生镜像、交调干扰等[324],而数字视频光纤传输技术则可以很好地解决以上问题,大大提高信号的传输质量,增强系统稳定性。随着数字光纤通信技术的进步,其应用领域越来越广泛。目前的国际空间站计划中大量地使用了光纤数据传输系统,其具有超强的抗辐射和抗电磁干扰能力[5]。

本文在参考国内外相关技术的基础上,根据背景项目需求,结合国内研究条件,首次将单模光纤通信技术应用于国内空间遥感相机的高速数据传输过程中,提出了高速CCD图像数据光纤传输系统。与同轴传输相比,单模光纤的衰减大约比同轴电缆小3个数量级[627],同时光纤之间不存在信号间的串扰问题。

2　系统设计思想

2.1　总体设计框架

系统需要实现5片含有全色和彩色CCD总共55通道输出,10位量化后所产生的高达550位并行图像数据的高速处理及远距离传输,每片CCD所产生的有效数据率高达1.14Gb/s。

根据需要实现的功能,如果完全并行处理,其所消耗的I/O资源是非常巨大的;而完全转换成串行处理,将极大提高对处理器速度和传输带宽的要求,也是不现实的,因此不可能采用完全串行处理的。

考虑上述技术特点和难点,此系统中采用了并串相结合的方式,这样既降低了对单一处理器处理性能和I/O能力的要求,也适当减小了对单路传输带宽的需求。并行在这里指的是为充分利用CCD的多路输出特点,减少读取数据的时间,实现全视场实时处理,采取基于区域并行的方法,即对于55通道5片CCD来说,分5个视频处理控制单元。每个单元中的控制处理器负责预处理1片CCD共11通道的图像数据,5个处理器对应处理5片CCD信号。串行在这里是指为了充分利用处理器的处理能力和光纤传输通道的带宽,同时受单处理器I/O资源的限制,每片CCD的全色和彩色图像数据在处理器内部需要进行两次时分复用,完成11通道10位并行数据的整合并单路输出,以最终实现每路最低有效数据率高达1. 14Gb/s的高速光纤数据传输,这样就大大降低了系统互联的复杂程度。系统的总体结构如图1所示。

由图1可知,系统中CCD信号预处理部分,也就是视频处理单元与后续的载荷数据处理单元仅仅通过5条光纤就完成了互联关系。系统中5片CCD输出的模拟视频信号通过近焦平面电子学接口与后续的视频处理单元相连。视频处理单元集成了专用视频处理器、处理控制器、高速串化器及光纤接口等功能单元电路,用以实现视频信号的模数转换,全色和彩色CCD数据整合、数据重组打包、高速并串转换以及光发送等功能。光

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纤作为高速数据的传输通道,按照光纤通信标准,

将具有一定格式的数据包传输到后续的数据处理单元,最终实现科学数据的压缩、打包、存储以及射频传输等功能

。

图1　系统结构框图

Fig.1　Block diagram of system

2.2　光纤传输通道

本系统中,由于所采用的5片CCD 是相同

的,所以对应的5路数据光纤传输通道结构也是

一致的。具体到每路而言,其结构如图2所示

。

图2　光纤传输通道功能结构框图

Fig.2　Block diagram of fiber transmission channel f unction

在数据传输通道中,由于此处的控制处理器

主要实现的是数字逻辑功能,同时单片就需要较强的I/O 能力,处理控制器选用了内嵌Power PC 的Vertex II Pro 系列高性能FP GA ,型号为

1

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张　达,等:高速CCD 图像数据光纤传输系统

XC2V P40,其内部功能划分如图3所示。

8通道全色和3通道彩色并行数据流在FP 2GA 内部通过基于时分复用原理的1级数据重组

过程形成各自单一通道的带有行同步(线阵)、数据时钟和图像数据的数据流,完成数据的无缝缓冲与整合。整合后的两通道数据流以及相关状态附加信息通过高速总线接口(HSB I )逻辑经2级数据重组打包成具有一定格式的16位高速数据

流。出于简化FP GA 内部时序逻辑以及可靠性

方面的考虑,进行光纤传输所必需的高速串化功能由外置独立芯片TL K2711加以实现,而不采用FP GA 内部的Rocket IO 。高速串化解串器将输入的高速16位数据流转成G 级以上的串行信号,以L V PECL 接口电平形式输出至光收发模块,最终通过光纤将图像数据远距离传输给后续数据处理单元进行相关处理

。

图3　控制处理器FP GA 内部功能框图

Fig.3　Internal f unction diagram of control processor FP GA

3　关键技术

3.1　高速总线接口

利用光纤通信技术进行高速光纤数据传输,

发送端进行电/光转换的是高速串行差分信号,接收端进行光/电转换出的也是高速串行差分信号,这就涉及到高速数据流的并/串转换和串/并转换过程。在这一过程中,需要考虑两个方面问题。一是同步和时钟的恢复问题,二是高速串行差分信号传输过程中的直流漂移以及由此导致的误码率增加的问题。

串行传输中的同步问题,也就是数据的对齐,实际上是接收端解串器的一项重要功能。当并行的数据被计数进入到并串转换器时,与并行数据有关的字符边界就会在数据的串化过程中丢失。当串行的数据被接收并再一次转化为并行格式输出时,需要一种方法来重新识别字符序列的边界,即通过一种同步模式来完成。通常采用扫描搜寻特定的比特序列,即comma 字符序列检测实现这一功能。解串器中的comma 检测电路通过扫描

匹配comma 字符序列来同步数据流。当然,在任

意的字符序列组合里comma 字符序列必须是唯一的,这需要通过预先定义协议格式来保证。

另外,同步的时间快慢也是同步问题的一方面。所有实际的串行接口都需要一种编码方法用来确保最小的传输密度,以便于接收端的锁相环能够最小化同步时间。同时通过编码要保持传输过程中“0”、“1”信号数量的一致,用以消除信号序列中的直流分量。没有直流分量,发送器和接收器只进行交流耦合,也就不必考虑两端参考电压差异所带来的影响,从而提高错误容限。同时这也提供了较好的传输密度,有助于时钟恢复。

8b/10b 编码是高速串行传输常用的一种编

码方案,此编码机制是由IBM 开发的[8],已经被广泛采用。8b/10b 编码机制是Infiniband ,千兆位以太网,FiberChannel 以及XAU I 10G 以太网接口采用的编码机制,它是一种数值查找类型的编码机制。将8位的数据转化为10位编码数据,用以提高传输特性,这些符号可以保证有足够的跳变用于时钟恢复。8b/10b 编码有256个数据字符(标为D code )编码和12个控制字符编码(标

2

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第17卷　

为K code)。其中控制字符编码中就包含了具有comma字符特征的序列(b0011111或者b1100000)。本系统中所采用的高速串化/解串器TL K2711内部采用的就是8b/10b编码机制,它是将16位输入一分为二进行处理的[9]。

为了满足上述串行传输的要求,需要图像数据按照一定的数据格式输出给串化器。高速总线接口(HSB I)逻辑就是用来实现满足高速串行数据传输协议要求的的数据打包以及高速接口器件控制信号生成的功能。主要包含全色和彩色10位图像数据流的2级重组,CRC校验码的生成,同步字和标识符的插入等功能,并最终按照一定格式(这里采用同步字+标识符+有效数据+ CRC校验码的打包格式)生成16位数据流。这里CRC校验和占用4个字节,码生成多项式采用CRC232(IEEE802.3):X32+X26+X23+X22+ X16+X12+X11+X10+X8+X7+X6+X5+X4+ X2+X1+1即:

1-000-0100-1100-0001-0001-1101-1011-0111针对每路最低有效数据率高达1.14Gb/s的要求,这里HSB I提供80M Hz的时钟频率给TL K2711作为16位输入数据的伴随时钟,这样提供的数据带宽达到1.28Gb/s,满足系统要求。HSBI输出的接口时序仿真波形如图4所示(ModelSim6.1FSE)

。

图4　HSBI接口时序仿真波形

Fig.4　Time sequence simulation waveform of HSBI interface

3.2　高速串行光电接口

由于采用光纤通信,因此必须选择一种光收发器件作为系统通信的接口,以实现光电、电光信号转换。小型封装插拔式光纤收发模块(Small Form—Factor Pluggable Optical Transceiver, SFP)是新一代的光收发器件,又称M IN I2G B IC 模块,具有小型化、可热插拔和自诊断功能。本系统中选用的是海信公司生产的L TD1303型SFP 光收发模块,其具有数字诊断功能,满足SFF

2

图5　SFP光收发模块的电气接口

Fig.5　Electrical interface of SFP optical transceiver

376

第3期 张　达,等:高速CCD图像数据光纤传输系统

8472Rev 9.3标准。通过该功能,可以实时监测

光模块的温度、供电电压、激光偏置电流以及发射

和接收的光功率。通过这些参数的测量可以简化维护工作,提高系统的可靠性。该光模块采用1310nm 激光器,最高可支持2125Mb/s 的数据传输速率,在27-1反向不归零制(NRZ )伪随机比特流(PRBS )测试模式下误码率<1×10-12,最大传输距离为10km [10]。

基于带宽的要求,串化解串器和SFP 光收发模块之间的高速串行传输L V PECL 电平信号频率达到了1.6GHz ,如此高的频率对此处的接口电路设计和PCB 布线提出了很高的要求,需要考虑电源完整性、信号完整性,传输线理论以及高速PCB 设计等诸多方面的内容

。本系统为了保证

高速差分信号的传输质量,减少振铃和反射现象的影响,PCB 设计采用擅长高速设计的Allegro 软件完成。PCB 板采用多层结构,布线采取阻抗控制以及微带线策略,满足L V PECL 差分线单端阻抗50Ω,线间100Ω的阻抗匹配[11],并同时使线间延时最小。高速串行光电接口设计示意图如图5所示。

4　实验验证及部分系统指标

为了验证此光纤传输系统是否满足设计要求,分别采用内部自校图形发生器和实际5路CCD 视频信号源对该系统进行了单路及多路同传实验验证。为了能够直观地观测到效果,传输的图像数据通过自制的光纤数据转接箱转换为L VDS 相机接口并行数据格式,通过IO 公司的CL160图像采集卡及配套软件,在计算机上直接

获取图像信息。实验表明,系统工作稳定可靠,无

误码,图像清晰,实时传输效果好,多路同传时无互扰现象发生。实际接收到的全色彩色测试图像如图6所示。

图6　测试实验接收到的全色和彩色图像

Fig.6　Pan and color images received by test experiment

高速CCD 图像数据光纤传输系统部分系统

指标如表1所示。

表1　高速CCD 图像数据光纤传输系统技术指标

Tab.1　Technical indexes of high 2speed CCD

image data fiber transmission system

系统参数技术指标

C C

D 视频部分

视频输入阻抗

50Ω视频输入电压800mV 视频带宽

0220M Hz A/D 转换位数

10bit 视频接口BNC 视频输入通道数

55光学部分

光源F 2P 激光器光发射功率

-3dB 光电探测器PIN/TIA 管光接收灵敏度15μW 光纤接口L C

光纤种类

单模1310nm

5　结　论

本文所设计的基于光纤的CCD 图像传输系统中,数字视频信号没有经过压缩即进行复接传输,系统传输速率很高,但由于光纤的带宽非常高,所以高数据率并没有对传输通道提出过高要求,而且该系统采用高数据率来保证视频信号的传输质量和实时性。实验证实该系统满足单通道1.14Gb/s ,总有效数据传输速率为5.7Gb/s 的

实际需求。同时采用FP GA 作为控制处理核心,使得本设计通用灵活,能满足多种CCD 成像系统的需要,如多抽头线阵CCD 、高帧频面阵CCD 以及多片拼接CCD 成像系统等,为多通道高速CCD 图像数据的高速传输提供了一种很好的解

决方案。

4

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第17卷　

参考文献:

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[11]　National Semiconductor.Lvds owner ’s manual ,

3rd edition [Z].2004.

作者简介

:

　张　达(1981-),男,辽宁昌图人,博士研究生,2002年于东北师范大学获学士学位,2005年于东北师范大学获硕士学位,主要研究方向为语言和图像信号的高速处理与应用,空间光学成像技术。E 2mail :mrzhangda @https://www.wendangku.net/doc/f615200274.html,

导师简介

:

　徐抒岩(1963-),男,辽宁岫岩人,研究员、博士生导师,1985年于天津大学获得学士学位,1989年于中国科学技术大学获硕士学位,主要研究方向为空间光学成像技术。E 2mail :xusy @ciomp.

https://www.wendangku.net/doc/f615200274.html,

●下期预告

航空斜视成像异速像移的实时恢复

李　仕1,2,张　葆1,孙　辉1

(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;

2.中国科学院研究生院,北京100039)

提出了一种异速像移补偿算法,解决了航空相机斜视工作时成像靶面的异速像移补偿问题。当载机侧身飞行时,航空相机会处于斜视状态,成像靶面上会同时出现多个不同大小的像移量。通过对异速像移产生机理的分析,根据像移量的不同将图像分成多个区。为提高算法的运算效率,将各区图像继续细分到像素线,用一维维纳滤波并行处理各像素线,最后将处理结果合并成结果图像。实验表明:本文算法的并行方案在GPU 平台下17.11ms 内能恢复一帧2048×20488bit 斜视模糊图像,恢复结果的PSNR 达到30.469,图像细节得到有效恢复。

5

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张　达,等:高速CCD 图像数据光纤传输系统

光纤数字传输系统

第1题 SDH的净负荷矩阵开始的第一行第一列起始位置为（） A.1，9×N B.1，10×N C.1，9×（N+1） D.1，270×N 答案:B 您的答案：B 题目分数：3 此题得分：3.0 批注： 第2题 SDH的段开销的列数为（） A.（1~9）×N B.（1~10）×N C.（1~12）×N D.（1~15）×N 答案:A 您的答案：A 题目分数：3 此题得分：3.0 批注： 第3题 SDH的再生段开销的起止行、列序号为（） A.1~3，（1~9）×N B.1~5，（1~10）×N C.7~3，（1~12）×N D.5~9，（1~9）×N 答案:D 您的答案：A 题目分数：3 此题得分：0.0 批注： 第4题 SDH同步数字传输系统中STM-1等级代表的传输速率为（） A.155.080Mbps B.155.520Mbps C.622.080Mbps

D.622.520Mbps 答案:B 您的答案：B 题目分数：3 此题得分：3.0 批注： 第5题 在我国采用的SDH复用结构中，如果按2.048Mb/s信号直接映射入VC-12的方式，一个VC-4中最多可以传输2.048Mb/s信号的路数为（） A.30 B.32 C.63 D.64 答案:C 您的答案：C 题目分数：3 此题得分：3.0 批注： 第6题 将模拟信号变成离散信号的环节是（） A.采集 B.变换 C.抽样 D.量化 答案:C 您的答案：C 题目分数：3 此题得分：3.0 批注： 第7题 对信号进行解码的是（） A.发信机 B.收信机 C.信源 D.信元 答案:B 您的答案：

题目分数：3 此题得分：0.0 批注： 第8题 对信号进行编码的是（） A.发信机 B.收信机 C.信源 D.信元 答案:A 您的答案：A 题目分数：4 此题得分：4.0 批注： 第9题 SDH光纤传送网是一个灵活的、兼容的、可靠的、可以实行集中智能化管理的网络。SDH的本质是（） A.采用标准的光接口 B.一种新设备同步复用设备 C.一种新的大容量高速光纤传输系统 D.一种新的网络技术同步传输体系 答案:D 您的答案：D 题目分数：3 此题得分：3.0 批注： 第10题 SDH的矩形块状帧结构的规模为（） A.9，261×N B.9，270×N C.9，300×N D.9，600×N 答案:B 您的答案：B 题目分数：3 此题得分：3.0 批注：

图像的数据分析

课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：刘新华工作单位：信息工程学院题目：图像的数据分析 要求完成的主要任务： 利用MATLAB仿真软件系统进行图像的数据分析 要求:读取图像并求出图像的最大值、最小值、均值、中值、和、标准差、两图像的协方差、相关系数等。 课程设计的目的： 1．理论目的 课程设计的目的之一是为了巩固课堂理论学习，并能用所学理论知识正确分析信号处理的基本问题和解释信号处理的基本现象。 2．实践目的 课程设计的目的之二是通过设计具体的图像信号变换掌握图像和信号处理的方法和步骤。 时间安排： 指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签字：年月日

目录 摘要 ...................................................................................................................................... I Abstract ..................................................................................................................................... II 1.Matlab简介及在图像处理与分析的应用 (1) 2.数据采集 (2) 2.1 MATLAB的读取方法 (2) 2.1.1编辑M文件 (2) 2.1.2图像的读取 (2) 3图像数据统计处理 (6) 3.1 图像数据处理原理 (6) 3.2各像素点中最大值的获取 (7) 3.2.1 引用函数 (7) 3.2.2计算结果 (7) 3.3各像素点中最小值 (8) 3.3.1引用函数 (8) 3.3.2计算结果 (8) 3.4各像素点值的均值 (9) 3.4.1引用函数 (9) 3.4.2计算结果 (9) 3.5各像素点值的中值 (10) 3.5.1引用函数 (10) 3.5.2计算结果 (10) 3.6各像素点值的和 (11) 3.6.1引用函数 (11) 3.6.2计算结果 (11) 3.7各像素点值的标准差 (12) 3.7.1引用函数 (12) 3.7.2计算结果 (12)

CCD高速数字图像多路光纤传输系统研究

技术创新 《微计算机信息》2012年第28卷第10期 120元/年邮局订阅号：82-946 《现场总线技术应用200例》 嵌入式与SOC CCD 高速数字图像多路光纤传输系统研究 Research on CCD multi-channel high-speed digital fiber optic image transmission system (1.西昌卫星发射中心;2.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 李强 1 李一芒 2 LI Qiang LI Yi-mang 摘要:本文主要介绍了一种高速数字图像光纤传输系统的设计,该系统主要用于多路高速CCD 或CMOS 相机产生的数字图 像的远程传输。文中详细介绍了设计方案及实验结果,并且重点阐述了8B/10B 编码、波分复用以及高频PCB 仿真及布线等设计中的主要技术问题。该设计具有高速、高稳定性、抗干扰等优点,具有广泛的实用价值。关键词:多路光纤传输系统;高速图像传输;CCD 图像传输中图分类号:TN79文献标识码:A Abstract:This paper introduces a high -speed digital image design of optical fiber transmission system.The system is mainly used for remote transmission of multi-channel digital images produced by high-speed CCD or CMOS camera.The paper details the design and experimental results,and focuses on the 8B/10B coding,wavelength division multiplexing and high -frequency simulation and PCB design layout,etc.It has a wide range of practical value with high speed,high stability and anti-jamming.Key words:multiple optical fiber transmission system;high-speed image transmission;CCD image transmission 文章编号:1008-0570(2012)10-0162-03 引言 随着光电技术的发展,以CCD 或CMOS 等图像传感器为核心的高速相机越来越广泛的应用于科学研究和工业生产领域。在实际应用中,高速相机拍摄的数字图像需要传输到图像处理计算机或显示终端,高速数字图像信号的数据量很大,像素时钟一般在40MHz 以上,每个像素一般在12位以上,这就对传输系统的设计提出了较高要求。在短距离的图像数据传输应用中,目前通常采用专用电缆直接传送相机输出的LVDS 信号;而在远距离传输应用中,传统的电缆传输易使系统笨重且受传输距离的限制,采用光纤传输系统传送高速数字图像信号具有结构简单、高速、高稳定性、抗干扰等优点,是一种较先进的设计方案。本文介绍的光纤传输系统主要用于传输CCD 或CMOS 相机产生的高速Camera Link 数字图像信号,并且实现在远距离上由一根光纤传输多路图像信号,基于波分复用技术的多路光线传输技术很好的满足了目前靶场测试中多台高速相机同时工作并向显示终端传输图像的要求。单路串行传输速率达到1.2Gbit/s 。经过简单芯片升级,单路串行传输速率可达1.6Gbit/s 至2Gbit/s,相比基于千兆网技术的图像传输有更快的传输速率。 1系统设计方案 系统框图如图1所示。图中包括发射和接受两个部分,以传输两路图像信号为例。 高速相机拍摄的图像数据经Camera Link 接口输出(称下行),接口转换后通过FIFO 进行时钟匹配,然后通过8b/10b 编码进入光纤通道,两路图像分别使用不同波长的光发射模块转换成光信号(每路光纤传输16位数字信号),然后经波分复用调制器把两路不同波长的光信号调制成一路,通过光纤传输至接收 端。在接收端光信号经波分复用解调、光电转换、8b/10b 解码、 Camera Link 接口转换送入图像采集系统。 各部分通过FPGA 内部的控制器进行控制,FIFO 也集成于FPGA 内部。另外,一些型号的高速相机需要特定控制指令,可以通过一路上行的光纤传输,图中省略了这路上行光纤。 图1系统框图 系统单路图像数据的传输速率受8b/10b 编解码芯片性能、PCB 高速信号完整性和光发射接收/模块最高速率的限制;系统最多传输路数则受波分复用器的限制,一般单纤至少可传输8路图像数据。 系统发送端控制器工作过程如图2所示:上电后初始化通信编码器,开始发送同步码,如果失败则持续发送直至同步成功,同步成功后,发送端将开始发送数据。在这一过程中,如果某个状态下断电,那么将回到初始状态。设计中,加入挂起状态,当光纤链路中断且发送端仍然处于供电状态的时候,将进入挂起状态。等待链路的恢复,恢复后,将回到发送同步码的状态,对是否恢复的检验将使用光模块提供的丢包检测信号。 图2发送端控制器状态机图 李强:学生 162--

基于FPGA和双DSP的高速视频图像处理系统设计(精)

第39卷,增刊 V01.39Supplement 红外与激光工程 Infrared and Laser Engineering 2010年05月 Mav.2010 基于FPGA和双DSP的高速视频图像处理系统设计 苑爱博,鲁新平,李吉成,张志龙,杨卫平 (国防科学技术大学电子科学与工程学院ATR重点实验室,湖南长沙410073 摘要:介绍了基于XC5VSX95T和两片TMS320C6455的高速实时视频图像处理系统的设计原理.其中Ff,GA模块主要完成图像实时采集和传输的逻辑控制及图像预处理任务,双DSP模块承担特征提取、目标识别、跟踪等任务。工程应用表明,该系统实时性和稳定性均达到了设计要求,能够实现快速傅里叶变换、边缘检测、识别,跟踪等图像处理算法。 关键词:图像处JE;DSP; FPGA 中圈分类号l TP391. 文献标识码:A 文章编号:1007.2276(2010增(信息处理一0647.04 Design of high speed video image processor based on FPGA and dual DSPs YUAN Ai—bo,LU Xin—ping,LI Ji—cheng,ZHANG Zhi-long,YANG Wei-ping (KeyLaboratoryforATR.CollegeofElectronic Science andEngineering.NationalUmve 体ityofDefenseTechnology,ChangSha410073,China

Abstract:This paper designed a high speed real?time system of video image processing based on two chips of TMS320C6455and Xilinx FPGA of XC5VSX95T.The system uses DSPs to process the image data and accomplishes logic control of data catching and transmission with FPGA.which combines merit such US rapidity,agility and currency.Application of engineering shows that hardware architecture is effective and feasible;the performance meets the requirement of real?time processing.The system can realize the algorithm of image processing such as Fast Fourier Transform(FFT,edge detection, recognizing,tracking and SO on. Key words:Image processing;DSP;FPGA 0引言 图像处理技术已经被广泛应用于视频图像处理的各个领域,可独立运行的高速实时数字图像处理平台己成为图像处理领域的一个发展趋势。然而由于图像处理和自动目标识别的算法复杂,运算量巨大,图像处理系统通常包括分割、检测、标记、识别、跟踪等复杂的过程12l,处理实时性要求高,同时系统的体积也有严格的限制,因此在设计系统时必须综合考虑这些特点,合理选用芯片并保留一定的余度。本文从硬件设计的角度出发研究高速实时图像处理系统。以双DSP+FPGA的结构组成满足实时性要求的图像处理系统,充分发挥FPGA加通用DSP结构的灵活性及实时处理能力∞1。 1核心芯片的功能和特点 主CPU采用TI公司的TMS320C6455定点DSP 芯片。该芯片采用90am工艺,先进的VelociTlTM VLIW架构,拥有8个独立的功能单元,其中有2个 收■日期?2010-04-08 作■■介?苑爱博(1985..男.黑龙江卉齐哈尔人,硕士.主要从事图像佰息处理方面的研究。

光纤监控系统

监控系统中的信号有三类：图像、音频、数据，如何将这三种信号置于有效的控制之下要考虑的因素之一是----传输问题。 在光纤应用之前，铜缆因为费用低廉而被大量采用（但在远距离传输上采用光纤传输的成本要低于采用铜缆传输），但是铜缆传输越来越暴露其缺点，传输距离短直线超出（300/500米的距离）图像变形干扰纹加大，保密性差，容易受到电磁干扰，维护费用高等等。 光纤出现之后，光纤通讯的应用得到迅猛发展，已经成为远距离/近距离传输（超过300/500米的距离）的首选。 光纤监控系统的传输中，按传送信号的模式大致可分为两种方式：其一是模拟光纤传输，其二是数字光纤传输。目前，数字光纤传输因为其成熟的技术保证而得到广泛的应用。通常采用的数字光纤传输，大致可分为以下几类：VIDEO、DATA、AUDIO、VIDEO+DATA、VIDEO+AUDIO、VIDEO+DATA+AUDIO等。 在本篇中主要讨论数字光纤传输的技术、工艺、设备类型、视频信号的几个重要参数名词解释、测试问题以及设计方案（选用设备）要考虑的安全、有效的维护保证和成本等因素。 一、光纤传输设备的技术和工艺 （1）数字光端机所采用的技术有两种：FM和AM。早期各大公司的光纤传输设备大多采用AM技术，而随着时间的推移，FM技术

已经成为市场的主流，下表将AM与FM的特点作以定性比较：AM FM 系统允许光衰减小较大 视频信号传输带宽小大 传输信噪比（S/N）低高 对光源线形的要求高低 抗干扰性差好

由上表比较可知，FM技术较AM技术更为可靠：抗干扰能力强，保真度高，在线形良好的介质中传输，对非线形失真的要求不高，可大幅度提高光接收机的灵敏度。 （2）早期的光纤传输设备所采用的焊接工艺为插件式，插件焊接工艺有其先天不足的一面，如板间电磁干扰大，设备功耗大，产品体积大等等，这样就对传输系统造成了一定的影响，由于板间电磁干扰较大，系统引入的噪声也较大，从而影响到系统的信噪比和系统的视频指标；现在的产品大多采用SMT工艺，降低了系统的电磁噪声影响，可以更好的体现设计意图。 二、光纤传输设备的类型 光纤传输设备传输方式可简单的分成：多模光纤传输设备和单模光纤传输设备。

Base型CameraLink高速视频的光纤传输系统设计

邮局订阅号：82-946360元/年 技术创新 博士论坛 《PLC 技术应用200例》 您的论文得到两院院士关注 Base 型Camera Link 高速视频的光纤传输系统设计 The High-speed Base Camera Link video signals Fiber Transmission System Design (中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 张岳吴元昊阴玉梅 ZHANG Yue WU Yuan-hao YIN Yu-mei 摘要:针对大型望远镜需要对标准Camera Link 接口相机进行远距离视频传输和控制的具体要求,提出了基于FPGA 的Base 型Camera Link 高速视频光纤传输系统设计方案。设计主要包括Camera Link 信号转TTL,FPGA 控制,高速并/串转换,光纤收发等部分。以此方案设计出的系统,分别在视频信号为1280x1024像素、30帧频,数据10位和256x256像素、420帧频,数据10位条件下传输成功,经实验证明实现了Camera Link 接口相机的远程控制及图像传输。关键词:FPGA;TLK2711;Camera Link;光纤通讯 中图分类号:TP212;TP934.5 文献标识码:A Abstract:In large astronomical telescope system,there are need to remotely transmit digital signals from the standard Camera Link Camera to the control computer.For that,the paper carries out a high speed video signal fiber transmitting system based on FPGA.The system design mainly includes the standard Camera Link transforming the parallel TTL signals,the high speed transition between parallel signals and serial signals and fiber optical send/receive.The system that based the scheme realize the correct transmission of the high standard Camera Link signals,pass by the experiment in 1280x 1024,30fps,10bit monochrome and 256x256,420fps,10bit monochrome. Key words:FPGA;TLK2711;Camera Link;Fiber Transmission 文章编号:1008-0570(2010)12-2-0005-03 前言 在用于天文观测的大型望远镜系统中,多用高精度相机进行图像采集,然后由计算机完成对信息的处理。一般高精度的相机数据输出为Camera Link 标准接口。其传输距离仅仅10m,但由于天文观测一般要求中远距离控制,望远镜设备与负责处理的主控计算机距离较远。Camera Link 的传输距离显然无法适应大型望远镜系统的需要。本文提出一种把Camera Link 数据转换为高速串行信号并通过光纤传输的方案,实现望远镜图像数据远距离传输给主控计算机。光纤传输具有频带宽传输容量大、损耗小、传输距离远、抗电磁干扰性好、保密性好等一系列明显的优点。设计采用光纤作为传输Camera Link 数据信息的媒介,提高了信息传输的距离,改善远距离信息传输的质量。 1Camera Link 信号标准简介 Camera Link 是一种基于视频应用发展而来的通讯接口标准。由National Semiconductor 公司基于Channel Link 技术发展而来。实际上Camera Link 是若干高速串行LVDS 信号的集合。使用专用的并转串行LVDS 驱动器和串行LVDS 转并接收器传输数据。Camera Link 标准中规定四种相机信号:相机控制信(见表1)号;视频数据(见表2);电源;串行通信信号。 表1控制信号Control Signals 表2视频数据Video Datas 同时Camera Link 具有SerTFG(从相机串行输出到采集卡)和SerTC(从采集卡串行输出至相机)一对符合异步RS-232标准的串口。Camera Link 同时定义了硬件端口,分为三类:Base 、Medium 、Full,其配置如表3。 表3硬件接口Hard Interface 电源一般用单独的连接器提供。Camera Link 标准允许相机制造商自定义电源连接器和相机的工作电流、电压。 2光纤数据收发 Camera Link 数据通过专用芯片后转换为并行TTL 数据。而并行TTL 信号与光纤用串行数据之间是通过高速串行收发器来转换的。我们所采用的TLK2711是TI 公司推出的G 比特级串行收发器,其同时具有串化/解串功能,并行数据宽度16位,参考时钟在85MHz-135MHz 内,提供1.6Gbps 到2.7Gbps 的串行速率,最大带宽可达到2.16Gbps,适用于双向点对点数据传输系统。 TLK2711内部集成并/串和串并转换单元、时钟合成/恢复 张岳:副研究员博士 5--

基于FPGA的高速图像处理系统的设计

基于FPGA的高速图像处理系统的设计 摘要: 在本文中，设计了一个高速图像处理系统，是为了解决这样的问题，如出现在车载计算机图像处理中的低系统集成，低速的处理过程。通过配置Nios II软核CPU和一些基于主要硬件FPGA的图像预处理，处理和显示的功能模块和设计的系统软件，使得该系统实现了图像的采集，记忆和重叠功能。由于采用可编程芯片和并行处理技术，该系统集成度高，好维修，图像处理速度快、实时性强。 关键词：图像处理，FPGA，Nios II CPU。 I.介绍 近年来,车载计算机中存在的主要问题集中在两个方面。首先，在使用低功率损耗的PowerPC CPU的状态下，对于图像的采集和显示，一个集成板是必需的。其次，随着视频图像和红外热像仪的广泛使用，还有电子一体化的发展，应该设计出一个高速的图像处理系统。 为了解决这两个主要的问题，作者设计了一个基于FPGA的高速图像处理系统用来识别重叠的多通道图像信息。功能模块，比如图像采集，处理和显示，都可以在一个单一的FPGA芯片上实现，它减少了外围电路,提高整个系统的性能。因为并行处理技术，处理速度和实时性都大大的提高。

II.图像处理算法分析 A.基于双线性插值的图像放大 基于像素的放大倍率的方法原理简单、快速，但它只是复制原始像素的邻域。随着放大系数增大，图像会出现明显的块锯齿，不能保留原始图像的边缘信息。这个问题是可以通过双线性插值来解决。双线性插值可以消除锯齿，保留原始图像的边缘信息和获得更好的视觉效果。 图1.原始图像(略) 图2.放大图像(略) 图1是原始图像，其中f ij，f i,j+1，f i+1,j，f i+1,j+1是相邻的像素块。图2是在水平方向上放大K倍，在垂直方向放大L倍的图像。f ij，f i,j+1，f i+1,j，f i+1,j+1在放大图像中只改变位置但像素值保持不变。因此，我们可以得到以下方程：

数字光纤传输系统课程设计

课程设计 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 成绩： 电子与信息工程学院 通信工程系

THE DIGITAL OPTICAL FIBER TRANSMISSION SYSTEM3 1. 引言4 1.1 设计背景4 1.2 光纤通信技术4 1.2.1 光纤通信概念4 1.2.2 光纤通信发展4 1.3 数字光纤传输的优点5 1.4 光纤通信技术的发展前景6 2.数字光纤传输系统设计7 2.1数字光纤传输的两种体制7 2.1.1准同步数字系列PDH8 2.1.2准同步数字系列SDH8 2.2 整体设计10 2.3 光发射机11 2.3.1 光源11 2.3.2 调制电路和控制电路11 2.3.3 线路编码电路12 2.4 光接收机13 2.4.1 光检测器13 2.4.2 放大器14 2.4.3 均衡和再生14 3.数字光纤传输系统分析14 3.1性能指标14 3.2系统设计分析15 3.2.1中继距离受损耗的限制15 3.2.2中继距离受色散(带宽)的限制16 4．总结16

随着数字技术和光纤通信技术各自的进步，以及社会对于光纤集成网络以实现资源共享的要求日益增长，数据与光纤通信技术也已紧密地结合起来，成为了社会的强大物质技术基础。现代社会，数字光纤通信已经越来越多地应用到了社会各个领域中。 光纤通信系统最重要的部分是光发射机、信道和光接受机三个模块。通过各种光电设备连接成SDH 同步数字序列的数字光纤传输系统，最后在分析指标与设计性能方面验证了系统的合理性。 关键词：光纤通信技术、数字光纤传输系统、SDH同步数字序列、性能指标 The digital optical fiber transmission system Abstract: With the development of digital technology and optical fiber munication technology and their progress, and the society for optical integrated network to realize resource sharing requirements increasing, data and optical fiber munication technology has been closely bined, bee society's powerful corporeal technology base. In modern society, digital optical fiber munication has been increasingly applied to all areas of society. Optical fiber munication system is the most important part of the optical transmitter, channel and optical receiver module three. Through a variety of optoelectronic devices connected to SDH synchronous digital series digital optical fiber transmission system, in the final analysis indexes and design performance with respect to verify the rationality of the system. Key words: optical fiber munication technology, digital optical fiber transmission system, SDH synchronous digital sequence, performance index

波分复用光纤传输系统的设计

创新实验（论文） 题目波分复用光纤传输系统（WDM） 电子与信息工程学院（系）通信工程专业 学生姓名 开题日期：2010年12月 1 日 波分复用光纤传输系统 摘要：本文主要介绍波分复用器的工作原理操作规则及实际应用。WDM（波分复用）是利用多

个激光器在单条光纤上同时发送多束不同波长激光的技术。每个信号经过数据（文本、语音、视频等）调制后都在它独有的色带内传输。WDM能使电话公司和其他运营商的现有光纤基础设施容量大增。制造商已推出了WDM系统，也叫DWDM（密集波分复用）系统。DWDM可以支持150多束不同波长的光波同时传输，每束光波最高达到10Gb/s的数据传输率。这种系统能在一条比头发丝还细的光缆上提供超过1Tb/s的数据传输率。WDM 技术的特点决定了它可以几倍几十倍的提升带宽。通过本次实验与动手操作，能更好的理解与感受到WDM获得广泛应用的原因和实际应用的便捷。进一步了解WDM技术的特点。 关键词：波分复用器，原理，操作，应用。 波分复用(WDM)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经解复用器(亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术,称为波分复用。WDM光波系统是高速全光传输中传输容量潜力最大的一种多信道复用方案，本实验采用1310nm 和1550nm的光波进行波分复用。 1.波分复用光纤传输系统（WDM）原理及结构 1.1 波分复用（WDM）技术原理 波分复用技术是在一根光纤中同时传输多个波长的光载波信号，而每个光载波可以通过FDM或TDM方式，各自承载多路模拟或多路数字信号。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将这些组合在一起的不同波长的信号分开（解复用），并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。因此将此技术称为光波长分割复用，简称波分复用技术。根据信道间隔的大小，光波分复用技术可分为三种，即稀疏的WDM、密集的WDM和致密的WDM，后者也叫做光频分复用（PFDM）。 WDM技术对网络的扩容升级，发展宽带业务，挖掘光纤带宽能力，实现超高速通信等均具有十分重要的意义，尤其是加上掺铒光纤放大器的WDM对现代信息网络更具有强大的吸引力。 为了充分利用光纤的频带资源，提高光波系统的通信容量，除了WDM技术外，还有如下几种复用技术：一，时分复用；二，光码分复用；三，空分复用；四，方向分割复用。 1.2波分复用系统的基本构成

卫星遥感数据处理规范流程

北京揽宇方圆信息技术有限公司遥感卫星影像图像数据处理介绍 北京揽宇方圆信息技术有限公司是国内的领先遥感卫星数据机构，而且是整合全球的遥感卫星数据资源，分发不同性能、技术应用上可以互补的多种卫星影像，包括光学、雷达卫星影像、历史遥感影像等各种卫星数据服务，各种专业应用目的的图像处理、解译、顾问服务以及基于卫星影像的各种解决方案等。遥感卫星影像数据贯穿中国1960年至今的所有卫星影像数据，是中国遥感卫星数据资源最多的专业遥感卫星数据服务机构，提供多尺度、多分辨率、全覆盖的遥感卫星影像数据服务，最大限度的保证了遥感影像数据获取的及时性和完整性。 优势： 1：北京揽宇方圆国内老牌卫星数据公司，经营时间久，行业口碑相传，1800个行业用户选择的实力见证。 2：北京揽宇方圆遥感数据购买专人数据查询一对一服务，数据查询网址是卫星公司网。 3：北京揽宇方圆拥有大型正版遥感处理软件，遥感数据处理工程师有10年以上遥感处理工作经验，并有国家大型项目工作经验自主卫星数据处理软件著作权，最大限度保持遥感卫星影像处理的真实度。

4：北京揽宇方圆国家高新技术企业，通过ISO900认证的国际质量管理操作体系，无论是遥感卫星品质和遥感数据处理质量，都能得到保障。 5：影像数据官方渠道：所有的卫星数据都是卫星公司授权的原始数据，全球公众数据查询网址公开查询，影像数据质量一目了然，数据反应客观公正实事求是，数据处理技术团队国标规范操作，提供的是行业优质的专业化服务。 6：签定正规合同：影像数据服务付款前，买卖双方须签订服务合同，提供合同相应的正规发票，发票国家税网可以详细查询，有增值税普通发票和增值税专用发票两种发票类型可供选择。以最有效的法律手段来保障您的权益。 7：对公帐号转款：合同约定的对公帐号，与合同主体名发票上面的帐号名称一致，是由工商行政管理部门核准的公司银行账户，所有交易记录均能查询，保障资金安全。 8：售后服务：完善的售后服务体制，全国热线，登陆官网客服服务同步。 技术能力说明 北京揽宇方圆拥有大型正版遥感处理软件，遥感数据处理工程师有10年以上遥感处理工作经验，并有国家大型项目工作经验自主卫星数据处理软件著作权，最大限度保持遥感卫星影像处理的真实度。 一．图像预处理 1．降噪处理 由于传感器的因素，一些获取的遥感图像中，会出现周期性的噪声，我们必须对其进行消除或减弱方可使用。 （1）除周期性噪声和尖锐性噪声 周期性噪声一般重叠在原图像上，成为周期性的干涉图形，具有不同的幅度、频率、和相位。它形成一系列的尖峰或者亮斑，代表在某些空间频率位置最为突出。一般可以用带通或者槽形滤波的方法来消除。 消除尖峰噪声，特别是与扫描方向不平行的，一般用傅立叶变换进行滤波处理的方法比较方便。

高速视频信号的光纤传输系统设计

摘要：针对1000帧/秒高速摄影传输系统需要实现数据输出速率600MBps的长距离传输难题，提出了采用CIMT编码方式的光纤数字化传输设计方案。整个系统主要包括数字信号的多路复用、解复用以及PCI数据传输卡三部分。详细阐述了系统原理及硬软件实现方法，设计实现了两路高速视频数字化依赖的15公里远距离传输和计算机实时显示。 关键词：光纤传输复用解复用PCI 高帧频的视频信号不同于普通视频信号，如果采用模拟信号方式传输，它的模拟带宽达到了几十兆甚至一两百兆，这样很难实现远距离传输。而光纤传输容量大、质量高和不易受干扰等特点，在高速数字传输系统中得到了广泛应用。目前国内外针对普通视频信号的光纤传输系统已相当多，而对非标准的高帧频视频信号光纤传输系统少有报道，特别是两路或多路高帧频视频的单根光纤传输实现则未见报道。 在本文中需要实现两路256×256像素每秒1000帧高速视频信号远距离传输。对于高帧频摄像机，由于它帧频很高，通常采用多路并行的信号输出方式降低数据率，最后通过复用合成为视频信号。为实现远距离传输，文中提出采用数字光纤的复用、解复用和计算机PCI 技术实现两路高帧频视频设备产生的15MBps×40路数字信号的传输与视频信号的合成及计算机实时显示。 1系统原理和结构 高速视频信号的光纤传输系统主要包括复用、光发射、光接收、解复用、控制电路和PCI 传输接口等部分。图1为系统光发射部分工作原理图。 从高速视频采集获得的40路15MBps的数据首先经过XC9572内的2：1复用，形成20路30MBps的二级复用数据提供给HDMP-1022，由其完成信道编码、转换成600MBps的PECL 串行数据，驱动光发射模块，完成数据的光纤发射。图2为光接收部分原理图。 解复用芯片HDMP-1024从光纤接收模块接收到的600MBpsPECL数据中提取出20路的并行数据和30MHz的时钟信号，再由XC9572完成二级解复用，同时也为FIFO及PLX9052组成的PCI传输卡提供时序信号，计算机通过PCI总线获得实时高速视频采集数据，并予以显示和处理。 2硬件设计 系统的硬件设计主要包括光纤传输单元、PCI传输单元和控制单元三部分。 2．1数字光纤传输单元设计 数字光纤传输单元主要完成串并行数据的复用与解复用功能。设计中采取数据通信中的CIMT(Conditional-InvertMasterTransition)信道编码方式对数据进行编码。图3显示CIMT 码的格式。 CIMT码有三种帧形式：数据帧、控制帧和填充帧。数据帧和控制帧的格式如图3(a)所示，

大容量高速视频图像传输技术研究

第29卷　第1期吉林大学学报（信息科学版）Vol.29　No.12011年1月Journal of Jilin University （Information Science Edition ）Jan.2011文章编号：1671?5896（2011）01?0021?05 大容量高速视频图像传输技术研究 收稿日期：2010?09?08 基金项目：总装备部靶场测试基金资助项目（KYC?XZ?XM?2008?003） 作者简介：刘树昌（1955—　），女，长春人，长春理工大学教授，主要从事信息检测与处理技术研究，（Tel ）86?130******** （E?mail ）lscjlcc@https://www.wendangku.net/doc/f615200274.html, 。刘树昌a ，刘　鹏b ，王延海a ，李小明a ，张　同a （长春理工大学a.电子信息工程学院； b.光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室，长春130022） 摘要：在采用数字相机的测试系统中，为解决图像数据大容量、远距离传输的瓶颈问题，在研究视频图像传输技术的基本原理基础上，提出了高速、远距离传输的具体实现方案。利用光电转换方法及FPGA （Field Pro?grammable Gate Array ）技术，完成了大容量高速视频图像光纤传输系统设计及仿真。仿真结果表明，该技术实现了数字视频长线传输。 关键词：数字视频；长线传输；光纤通信 中图分类号：TN913.7文献标识码：A Research on Large?Capacity High?Speed Video Image Transmission Technology LIU Shu?chang a ，LIU Peng b ，WANG Yan?hai a ，LI Xiao?ming a ，ZHANG Tong a （a.College of Electronic Information and Engineering ； b.Key Laboratory of Technology of Photo?Electronic Measure?Control and Laser Transfers ，Ministry of Education ，Changchun University of Science and Technology ，Changchun 130022，China ） Abstract ：In order to solve the bottleneck problem of the large?capacity ，long?distance image transmission in the test system using digital cameras.We explain the basic principle of video image transmission technology ，pres? ents the specific implementation schemes for high?speed and long?distance transmission.It uses the method of photo?electric and the technology of FPGA （Field Programmable Gate Array ），completes the optical fiber trans?mission system design for large?capacity and high?speed video image and simulation ，achieves the digital video long?line transmission.Key words ：digital video ；long?line transmission ；optical fiber communication 0　引　言高速数字视频信息流量大、传输困难。传统的模拟视频传输只需要一根同轴电缆进行远距离传输，但处理方法相对落后。因此，寻求解决工程中要求长距离传输高速数字视频信号的方法是十分必要的。随着数字相机的不断发展，数字相机视频输出接口也在不断地发展。目前大多数字相机采用Cam? era Link 视频输出接口，Camera Link 视频输出接口采用的是LVDS （Low Voltage Differential Signaling ）低压差分传输方式，这是一种低摆幅的差分信号技术，传输速度快而且抗噪较好，标准Camera Link 支持的最高数据传输率可达2.38Gbit /s 。数字视频传输速率高、传输通道多的特点使图像数据在传输距离上受到很大限制。标准Camera Link 接口的数字相机和数字采集卡之间使用专门Camera Link 线传输，其传输距离被限制在10m 以内。因此，需要采用新的传输技术解决大容量、高速数字视频远距离传输的 万方数据

高速公路通信系统简介

高速公路通信系统简介 通信系统主要是为高速公路运营管理及监控、收费系统实施提供必要的语音业务及数据、图像传输通道，许平南高速公路通信系统采用光纤数字传输系统会同程控数字交换系统形成一套全数字综合通信系统。 项目一般都采用全系列传输、交换、接入网、电源产品为网元为高速公路提供一整套的网络解决方案，如，采用光纤数字传输系统和数字程控交换系统建设覆盖全路各站及服务区和分中心的全数字综合业务通信网络，为高速公路运营管理及监控、收费系统实施提供话音业务及数据、图像传输通道，并提供相应的宽窄带业务应用服务。 高速公路通信系统构成 1. 光纤数字传输系统 2. 数字程控交换机系统 -- 业务电话系统 -- 指令电话系统 3. 路侧紧急电话系统 4. 监控、收费数据传输通路 5. 监控、收费闭路电视传输通路 6. 室外光缆敷设 7. 室外和室内金属缆敷设 8. 通信电源系统与接地系统 系统目标 1. 综合通信系统（ICS）的目标如下： 2. 为全线公路管理、监控、收费等部门提供不间断的通信服务。

3. 整个公路铺设光缆和金属缆，用来保证语音、数据、图像信号的实时传输，建立广域数据传输平台和图像传输平台。 4. 通过先进的运行、管理、维护和预置（OAM&P）建立一个高效率、高可靠性的同步数字系列（SDH）和综合业务接入网传输网络。 5. 提供由先进的数字程控交换机所组成的系统。提供最新的信令系统。提供综合业务数字网（ISDN）接口、V5.2接口和通用接口功能。 6. 为道路使用者提供紧急呼叫服务（路侧紧急电话系统）。 7. 建立集中的网络运行、维修和管理信息系统。 8. 系统硬、软件具有冗余校验。 高速公路光纤数字传输系统 选择光纤传输方案是因为其能够满足高速收费、监控的运行需求并更好的实现现代高速公路的运营管理。采用光纤数字传输系统和数字程控交换系统建设覆盖全路各站及服务区和分中心的全数字综合业务通信网络，为高速公路运营管理及监控、收费系统实施提供话音业务及数据、图像传输通道，并提供相应的宽窄带业务应用服务。 光纤数字传输系统构成如下： 1. 干线传输系统 干线传输网络采用MSTP设备组建，其中地方至省中心段为STM-4等级的干线传输系统，各地、站大多数为STM-4等级的干线传输系统。干线传输系统利用4芯光纤组建1 1型保护的网络。 在分中心设置一套MSTP多业务传输平台设备作分中心本地的ADM设备。配置2块STM-4等级的光板与省中心方向ADM连接，同时提供32路E1（75欧）电接口，以完成交换机语音中继和监控数据的接入。同时提供16路以太网接口完成收费、监控图像及收费数据和办公自动化网络的接入。 2. 接入网系统 综合业务接入网系统采用内置SDH的STM-4等级的ZXMP-S320型设备及具备V5.2接口的ZXA10型综合业务接入网设备。本工程在通信分中心设置OLT光线路终端设