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激光散斑血流成像是一种无创、全场、实时光学成像技术,对大面积浅表组织如皮肤和腔体进行血流监测具有非常良好的效果,目前,这项技术已经应用于临床。皮肤病等浅表组织疾病具有普发性和高发性,大型激光散斑血流成像设备因其成本和体积将阻碍这项技术的广泛应用,因此设备便携化具有非常重大的现实意义,本课题设立主旨是设计开发一套能用于便携式激光散斑血流成像设备的成像系统。面阵电荷耦合器件(Array Charge-Coupled Device CCD)能提供高分辨率、高灵敏度、低暗电流等高品质图像,课题围绕其设计开发完整的、低噪声的电路系统。为了实现系统的便携化,课题采用区别于传统专用集成电路(Appication SpecificIntergrated Circuit ASIC)架构,基于可编程逻辑器件(Filed Programmable Gate ArrayFPGA)的架构方案。FPGA作为整个系统的逻辑控制中心,生成CCD驱动信号及其模拟输出信号的采样同步信号,借助其特有的软核处理器技术,搭建32位指令集、数据总线和地址空间的NIOS Ⅱ(Altera公司的软核处理器)系统,通过简单的C语言程序控制图像数据高速缓存、连接图形显示接口及直接显示。上述逻辑功能通过硬件描述语言(Hardware Describe Language HDL)和公开知识产权核(IntellectualProperty IP)调用FPGA内部可配置资源实现,因此,课题设计开发的系统具有很好的灵活性和扩展性。成像系统包含三个子单元:CCD成像单元,FPGA核心控制单元,图形显示接口单元。成像单元完成光学信号到模拟信号,模拟信号到数字信号的转换;核心控制单元由FPGA和存储器组成,FPGA完成成像单元的驱动、采样控制,接收并缓存图像数据到存储器;图形显示接口单元接收存储器中的数据,直接显示或发送给计算机进行处理。课题开发完成的系统具有15帧每秒、高采样精度(12位)输出和低暗输出特点,同时,系统具备良好的扩展性,能根据对象不同更换不同特定CCD传感器,以及在FPGA中植入针对不同应用的数字信号处理算法,系统可作为便携式设备,这使得系统具备平台化功能,具有广阔的应用前景。