专利汇可以提供一种基于FPGA+GPU异构计算平台的波前处理控制方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于FPGA+GPU异构计算平台的波前处理控制方法,其处理过程为camera link full高速相机通过开窗口达到上千 帧 的采集速度,图像送入FPGA进行采集和斜率计算两个部分,再将数据通过PCIE协议送入GPU上进行波前复原运算,然后将数据送回到FPGA的控制运算单元得到控制 信号 ,最后通过D/A通信卡,得到驱动信号送入到高压 放大器 中,完成波前处理控制;本发明在于挖掘GPU、FPGA并行计算的潜 力 ,充分利用FPGA资源配置来进行时序逻辑,采用流 水 线设计及子任务并行处理的方式,缩短了延迟时间,提升了系统校正能力。,下面是一种基于FPGA+GPU异构计算平台的波前处理控制方法专利的具体信息内容。
1.一种基于FPGA+GPU异构计算平台的波前处理控制方法,其特征在于:包括:
步骤(1):波前传感器采集到图像信息后发送给异构计算平台,其中波前传感器为CCD相机或者CMOS相机,异构计算平台包括图像采集单元、斜率计算单元、波前复原单元、控制运算单元和缓存单元,通信协议为camera link协议和PCIE协议;
步骤(2):异构计算平台采集到波前传感器的图像数据后开始进行斜率计算,并将数据送入缓存单元;
步骤(3):通过斜率计算得到的波前平均斜率送入异构计算平台的波前复原和控制运算进行处理;
步骤(4):通过异构计算平台处理后的控制信号通过数字模拟信号转换通信卡(D/A)输出到高压放大器中。
2.根据权利要求1的一种基于FPGA+GPU异构计算平台的波前处理控制方法,其特征在于:所述步骤(1)中,传感器为CCD相机或者CMOS相机,均支持camera link协议;
所述步骤(1)中传感器与图像采集单元使用camera link协议进行通信,Camera link协议使用低压差分信号(LVDS)进行数据的传输和通信,其中4对LVDS负责相机控制信号,1对LVDS负责相机和图像采集卡之间的异步串行通信;
所述步骤(1)中图像采集单元、斜率计算单元、控制运算单元均使用FPGA Xilinx Virtex-7系列——高达2M逻辑单元,实现2.8Tb/s总串行带宽,支持96x13.1G GTs、
16x28.05G GTs、5,335G MACs、68Mb BRAM、DDR3-1866。
3.根据权利要求1的一种基于FPGA+GPU异构计算平台的波前处理控制方法,其特征在于:所述步骤(2)中斜率计算单元可以集成到图像采集单元的FPGA卡一并完成;
所述步骤(2)中缓存单元为DDR3 SDRAM;
所述步骤(2)中斜率计算单元与波前复原单元之间使用PCIE协议进行通。
4.根据权利要求1的一种基于FPGA+GPU异构计算平台的波前处理控制方法,其特征在于:所述步骤(3)中波前复原单元使用GPU NVIDIA Jetson TX2系列——NVIDIA Jetson TX2采用NVIDIA PascalTMGPU、高达8GB内存、59.7GB/s内存带宽,提供丰富的标准硬件接口;
所述步骤(3)中波前复原与控制运算单元之间使用PCIE协议进行通信。
5.根据权利要求1的一种基于FPGA+GPU异构计算平台的波前处理控制方法,其特征在于:所述步骤(2)中的斜率计算为:在Shack-Hartman传感器组成的自适应光学系统里,先用平行光照射透镜阵列进行子孔径光斑质心标定,再测量畸变波前入射后子孔径质心的漂移量,根据公式:
得到子孔径斜率数据后,进行波前复原计算;
其中,f为微透镜焦距,Ii为像素i收到的信号,Xi,Yi是第i个像素的坐标,S为子孔径面积,λ为中心波长,(Gx,Gy)为波前平均斜率,(Xc,Yc)为光斑质心坐标。
6.根据权利要求1的一种基于FPGA+GPU异构计算平台的波前处理控制方法,其特征在于:所述步骤(3)中的波前复原计算采用国内最常采用的直接斜率波前复原算法,不需要知道波前相位的具体值,只需要得到波前校正器各个驱动器需要的控制电压,其公式为:
G=RxyV
其中,Rxy为变形镜到哈特曼传感器的斜率响应矩阵,可随时由传感器测量得到,G是需要校正的波前像差斜率测量值。
7.根据权利要求1的一种基于FPGA+GPU异构计算平台的波前处理控制方法,其特征在于:所述步骤(3)中的控制运算把复原出的残余电压经过控制算法,得到驱动器控制电压,通常采用PID控制算法,采用的比例-积分传函控制器公式为:
其中,C(S)为控制器的拉普拉斯变换,Kc是控制系数。
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