文档介绍：分类号:
10710-学号
硕士学位论文
基于FPGA的实时图像边缘检测系统的研究
程鸿亮
导师姓名职称
邱彦章副教授
申请学位级别
工学硕士
学科专业名称
交通信息与控制工程
论文提交日期
年月日
论文答辩日期
年月日
学位授予单位
长安大学
答辩委员会主席
学位论文评阅人
The Research of the Real Time Edge Detection System Base on FPGA
A Dissertation Submitted for the Degree of Master
Candidate:Cheng Hongliang
Supervisor:Prof. Qiu Yanzhang
论文独创性声明
本人声明:本人所呈交的学位论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外,对论文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。
本声明的法律责任由本人承担。
论文作者签名: 年月日
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(保密的论文在解密后应遵守此规定)
论文作者签名: 年月日
导师签名: 年月日
摘要
随着集成电路技术的高速发展,单芯片的图像处理成为目前的研究热点之一。而FPGA结合了微电子技术、电路技术、EDA技术,使设计者可以集中精力进行系统逻辑功能的设计,缩短了设计周期,提高了设计质量,成为人们广泛采用的研究、设计与验证的平台。本论文的内容即是基于Altera公司的CycloneII系列FPGA芯片,研究并实现实时图像边缘检测的单芯片系统。
系统的整个研究与设计过程是在IDE工具以及DE1等软硬件环境下完成的。论文的重点是系统的体系结构设计以及各模块的设计仿真过程,并最终通过综合下载到目标芯片中。论文中详细论述了乒乓操作在本系统中的实现方式,并通过VHDL实现了摄像头驱动、视频数据流的格式化、FIFO的读写操作、亮度数据的处理、边缘数据的处理以及液晶显示驱动等若干模块,并将主要模块的VHDL源代码附于正文之后。
和传统通过软件和通用处理器实现图像处理不同,本设计完全基于硬件来实现,包括进行亮度计算以及边缘检测的处理机,极大的节约了系统的资源开销,并为今后基于门级的系统设计打下了坚实的理论与实践基础。为了满足系统对实时性的要求,在系统体系结构中采用了乒乓读写操作方式,处理器采用了多级流水线的结构。
理论的分析以及硬件的运行结果表明,本系统的体系结构十分适合实时图像数据的处理,其中的乒乓读写双口RAM的处理方式以及处理器中的多级流水线方式可以作为后续设计实时图像处理系统的通用方法。
关键词:FPGA、实时图像处理、多级流水线、乒乓操作
Abstract
With the rapid development of integrated circuit technology, single-chip image processing has e one of the current research focus. The FPGA that has e widely used in research and bines microelectronic technology, circuit technology and the EDA technology, so that the designers can concentrate on the logic function design, shorten the design cycle and improve the design quality. The work of the paper is to research and achieve the single-chip of real-time edge detection based on Altera's CycloneII series FPGA chips.
The whole process of the research and design pleted in the environment QuartusII and DE1 and so on. Thesis is the focus of the system architecture and design of the simula