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基于FPGA和MB86S02的数字图像处理系统设计

0章节 图像处理技术是信息科学中近十年来发展尤为很快的学科之一。目前,数字图像处理技术巳被普遍应用于航空航天、通信、医学及工业生产等领域中。 但是,如果全然用于现成的专用视频图像处理芯片,根本无法设计出有具备自律知识产权的产品。随着网络技术、大规模,超太规模集成电路(ASIC)以及现场可编程门阵列(FPGA)的发展,它们在图像领域的应用于更加普遍,同时,图像处理设计也于是以朝着速度快、容量大、体积小、轻巧的方向发展,这也为图像处理系统的设计和构建获取了新的方法和思路。

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本文摘要:0章节 图像处理技术是信息科学中近十年来发展尤为很快的学科之一。目前,数字图像处理技术巳被普遍应用于航空航天、通信、医学及工业生产等领域中。 但是,如果全然用于现成的专用视频图像处理芯片,根本无法设计出有具备自律知识产权的产品。随着网络技术、大规模,超太规模集成电路(ASIC)以及现场可编程门阵列(FPGA)的发展,它们在图像领域的应用于更加普遍,同时,图像处理设计也于是以朝着速度快、容量大、体积小、轻巧的方向发展,这也为图像处理系统的设计和构建获取了新的方法和思路。

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0章节  图像处理技术是信息科学中近十年来发展尤为很快的学科之一。目前,数字图像处理技术巳被普遍应用于航空航天、通信、医学及工业生产等领域中。

但是,如果全然用于现成的专用视频图像处理芯片,根本无法设计出有具备自律知识产权的产品。随着网络技术、大规模,超太规模集成电路(ASIC)以及现场可编程门阵列(FPGA)的发展,它们在图像领域的应用于更加普遍,同时,图像处理设计也于是以朝着速度快、容量大、体积小、轻巧的方向发展,这也为图像处理系统的设计和构建获取了新的方法和思路。1系统功能  本系统的功能图如图1右图,其结构图如图2右图。

它以内金字Nios软核的FPGA,低级,高级为核心,并将图像收集芯片和存储器等外围设备芯片映射到系统上,从而构建图像的收集处置和表明,并将处置后的数据通过调制解法词器经由PSTN网络发送到接收端(监控中心),以便在监控中心需要用于在PC上撰写的上位机程序将处置后的图像表明出来。2图像处理的构建21图像收集模块  图像收集模块使用富士通公司生产的一款375x293(10万)像素(即CIF恪式)的CMOS图像传感器MV86S02,该芯片在片内构建了色彩信号处理器。这种将CMOS图像传感器与色彩信号处理器构建到一个芯片内部的技术可以减少系统功耗和体积。

由于MV86S02包括了图像收集的所有前端处置功能,并可以必要输入数字信号。因而大大便利了用户的用于,修改了研发工作,同时又提升了系统的性能。  FPGA通过与MB86S02型CMOS图像模块的相连,来通过VHDL程序将MB86S02所收集到的数字图像数据存储在SRAM中,以待先前的LCD表明和数据处理用于,然后还可以由UART模块或RTL8019模块把早已存储的图像数据发送到PC机,最后在PC机上的接管程序的掌控下来表明接管的图像。图像收集模块的时序建模结果如图3右图。

22图像低端处置模块  图像的低级处置工作的数据量相当大,因而拒绝速度要慢.但算法比较非常简单。本文在FPGA中构建了低端处置的中值滤波的较慢处置算法的硬件电路,中值滤波窗口内所有像素点的度灰值都会从小到大(或O从大到小)顺序排列,并以度灰值序列的中间值来替换窗口中心像索点的灰度值。这就意味著继续执行过程中要展开大量的较为和赋值运算,改良的较慢滤波算法的设计思想是将二维滤波阵列分解成为一维来展开计算出来。

即首先欲出有滤波窗口中水平各行像素点灰度值的中值,再行算出这些水平各行中值的中值,并以此作为滤波结果。图4得出了较慢中值滤波的时序建模图。23图像的高级处置和表明  高级的图像处理可以参照低级处理方式来构建。

但运算的数据量较小,算法比较简单,同时还具备一定的串行性。此次如之后用硬件构建,就要闲置大量的硬件资源,因此,可以使用嵌入式的CPU来已完成。

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由于CUu与FPGA的结构有相当大的比特率,展开数据交换也很便利,因此,本文基于FPGA的可编程片上系统(SOPC)技术,将图像的高级处置由NiosⅡ核CPU融合自定义指令和外围电路来构建,以提升处理速度,  而将图像表明叉由映射NiosⅡ处理器和VGA表明控制器来已完成。3结束语  以内金字Nios软核的FPGA为核心处理器,可以已完成图像的收集掌控,低级,高级图像处理以及图像表明的设计。

由于基于FPGA的可编程片上系统(SOPC)技术和大规模高性能的FPGA非常丰富资源。因此,利用金字人NiosⅡ处理器和适当的外围电路,可使图像处理在速度、功耗、灵活性、开发周期和成本掌控方面都获得相当大的改良。


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