随着机器视觉的迅速发展,图像采集存储设备应用场景越来越复杂,各领域对系统的综合性能也提出了较高要求。目前市面上流行的图像采集设备普遍存在硬件成本高、功能单一、可扩展性差与系统组成庞大等缺点。鉴于以上问题,本文研制了一套集图像采集、压缩、存储及传输等功能于一体的图像采集存储设备。该设备硬件成本低、便携性强,并且通信接口丰富,能够适用于工业生产、军事防御及安防监控等实验环境。本文主要工作内容如下:(1)结合国内外图像采集系统的发展状况,分析现有系统架构的特点,提出本文系统的总体设计方案。依据课题的功能需求与技术指标,将系统分解为多个功能独立的模块。其中以FPGA为主控制器,完成了图像采集、视频流传输及数据存储等多个模块的功能设计;以华为海思的专用图像处理芯片为核心运算单元,完成视频流压缩处理模块功能设计。(2)明确系统总体设计方案后,对设备整体工作流程及图像采集、存储、压缩等关键技术点进行详细分析。并根据各模块的功能特性,选择相应的核心器件,从而完成Cameralink Full、HDMI、千兆以太网等通信接口设计。(3)分析系统各模块的电源解决方案及数据流处理特点,围绕相关核心器件,完成模块原理图与电路板布局布线设计。设备采用核心板加底板的层叠设计结构,使得系统结构紧凑,并且易于进行系统功能扩展。(4)根据图像数据流向,完成系统各模块逻辑功能设计。其中通过DDR3 IP核完成缓存阵列的接口逻辑控制,解决了模块间数据传输带宽不匹配问题。此外通过建立千兆以太网、SFP光通信等接口传输逻辑,增强了设备的适用性。(5)制定完备的系统测试方案。首先对系统重要组成模块进行功能验证,然后再对设备整机进行图像采集存储测试,并总结相关实验数据,最终有效地完成了系统功能测试。基于独特的模块化设计架构,本文所研制的设备扩展了多种数据传输接口,可对1920×1080、4096×3072等多种分辨率视频流进行采集,并且采用两个存储器阵列进行图像数据的保存,使得系统总存储带宽不低于1GB/s,总存储容量可达2T字节。该设备可应用于机器视觉、智能工业、军事科技等多个领域,具有比较重要的工程实践意义。