（硕士学位论文）基于FPGA的高速图像数据采集系统设计.pdf

摘要随着嵌入式图像处理系统的发展和应用,其前端图像采集系统随之受到了极大地关注,该前端模块采集的图像优劣在很大程度上决定着其后续设计的分辨率及准确率。视频图像采集系统作为视频信号处理系统的一部分,它正在向高速度、高集成度、高分辨率、高可靠性的方向发展。如今,在工业、军事、医学等领域,图像采集系统都有着极其广泛的应用,如可视电话、图像模式识别、电视会议、监控系统、工业控制、远程监控等等。如何实现更大数据量、更可靠、更低成本的图像采集处理系统,成为我们研究的热门话题,的快速发展为这一研究提供了新的解决方案。本文在对图像采集系统的应用及研究现状做概述的基础上,比较三种芯片在图像采集及处理系统应用中的优缺点,提出一种基于的图像采集处理系统的设计方案。该设计方案将整个采集系统分为五个大的功能模块,分别为:图像采集模块、图像存储模块、图像显示模块、核心处理模块及外围模块。首先对这些模块进行芯片选型,再分别进行模块的硬件设计,包括:图像采集电路、疉转换电路、涌诘缏贰接口电路、时钟电路、接口电路及电源电路等。其中各模块芯片的逻辑控制、外围接口逻辑控制及数据算法处理均由来实现。本文对的开发流程及常用ぞ咦隽思虻ソ樯埽⑸杓仆枷癫杉系统的功能模块结构。在软件平台上做模块的功能仿真,得到预期的仿真结果,证明系统设计的正确性及可行性。这些模块主要包括:时序驱动模块、串行数据解串模块、列纯刂颇?榧巴枷裨ご砟?椤T谠处理模块,对三种图像预处理方式进行了算法仿真,证明了双曲变换的近似算法的精确度达到设计要求。最后讨论了图像处理算法的实现,结合几种卷积运算特点,利用盗行酒氐悖岢鲆恢諪砘怂的优化方案。关键词:;图像采集;传感器;双曲算法武汉理工大学硕士学位论文
,,.甌,.,,珻武汉理工大学硕士学位论文,琲,,瑀..瑃.:.篎琁甀琱瑅’甀珼/Ⅱ
研究生┟:矾’烤导师┟冲袅奎日期如签名:熟:婆日期:丝:兰独创性声明学位论文使用授权书本人声明,所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文,并向社会公众提供信息C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即:服务。
第绪论图像采集系统的应用国内外研究现状随着计算机技术的发展,电子产品不断地更新换代,高速、高效、高可靠性的产品成为研究必然。在视频图像处理技术领域,传统的脱机图像处理系统已经满足不了市场的需求,在这种趋势下,大规模集成电路或专用芯片处理系统发展壮大。目前市场上,酒宦奂啥然故窃怂闼俣榷加辛舜蠓忍升,市场价格也大幅降低,种种因素使得酒晌M枷翊硐低车闹髁髑势,而图像采集处理系统也在这种情况下飞速发展【俊数字计算机对于图像处理技术有着划时代的意义,在数字化信息时代,传统的模拟存储处理方式正在被数字化方式取代。图像采集以及处理技术也逐渐向数字化方向转变。随着微电子技术的发展,超大规模集成电路被运用于电子设计的各个领域,数字图像处理技术也有了突破性的进步。在现代多媒体技术中,实时图像采集占有极其重要的地位。如今,图像采集系统大多采用实时图像采集技术。实时图像采集系统已经被广泛的应用于手机、⒖墒拥缁啊工业控制、机器视觉、实时监控等领域。近十年来,现场可编程门阵列的飞速发展为实时图像采集设计提供了新的方向与思路视频图像经过数字化后其数据量相当的庞大,传统的图像采集处理系统已经不能满足如此高速数据的处理要求。目前,嵌入式系统已经成为实时图像采集系统的热门话题。嵌入式系统功能与可靠性强、软硬件结合、体积小、功耗小、成本低,为图像采集系统的发展提供了一种新的解决方案。特别是以为核心处理器的图像采集研究方法,已经成为实时图像采集领域的趋势【。相比较国内,发达国家在图像采集处理系统研究领域发展较快,其产品性能好、耐用、可靠性强、使用范围广,但价格比较昂贵。国内产品价格较低、但不论在可靠性、制造工艺及精度上都有所欠缺。因此,如何改进现有图像采武汉理笱妒垦宦畚
集处理技术具有相当的积极意义【。在九十年代前,主要是以模拟设备为主的图像信息处理系统,称为第一代模拟图像处理系统。但由于工业应用中视频监控等系统中信息流的形式以模拟视频信号为主,其系统的网