摘要
不同于传统的图像传感器，动态视觉传感器(DynamicVisionSensor，DVS)在成像原理上只有外界光照强度的变化值超过设定的阈值时才会有图像。因为这种特性，使得DVS图像传感器在成像上具有低冗余、高帧率、成像时间短的特点。凭借这些特点，DVS图像传感器在自动驾驶、运动目标检测等领域具有传统图像传感器不具有的优势。本文在课题组设计的DVS传感器的基础上，实现的工作包括系统硬、软件及结构设计，DVS传感器相关性能指标的测试以及实际运用场景的测试。 本课题组设计的DVS图像传感器像素阵列大小是640×480，DVS传感器将像素事件向外传输的方式是地址事件表示(AddressEventRepresentation，AER)。在设计中考虑到地址线布线的复杂度，将640×480阵列分成两个320×480大小像素阵列，两部分通过两个独立的AER数据线与后端的相机控制与成像处理电路通过四相握手协议实现数据传输。 在硬件电路设计上，本文电路分成三部分，DVS传感器驱动电路、图像处理控制电路、显示驱动与数传电路。整个电路的设计需要考虑到传感器的工作特性、电路设计简便、可靠。在本文中需要对传感器的分辨率、动态范围、最小成像时间、最小移动速度、芯片功耗这五项性能指标进行测定，得出详细的极限性能测试结果。实际场景的运用测试包含了室内场景和室外场景测试。 本文设计的硬件电路中的图像处理控制电路采用以xilinx的Kintex-7UltraScale系列XCKU040-FVA784作为核心控制器，外接两片K4A8G165WBDDR4颗粒芯片作为大容量中间缓存构成。图像显示分为两部分，一部分是直接连接显示器，另一部分是经过网络传输至上位机。在显示屏上显示时需要在FPGA中实现图像重构与显示驱动;传输到上位机中的像素数据是通过ENC424J600这款网络控制器，在上位机中可以有更多的处理方式，既可以进行图像降噪，然后显示降噪后的图像;又可以对图像进行长期保存。本文中对五项性能指标进行测试后，分辨率是640×480，动态范围大于89.18dB，最小成像时间60ns，相隔1m时最小移动速度是1.25mm/s，芯片功耗在模拟供电2.0V，偏置供电0.6V时最低是0.28w。在实际运用场景中采用不同焦距的镜头对远/近、动/静的场景物体进行多种角度的拍摄，拍摄效果均可满足应用需求。
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