文档介绍：重庆大学
硕士学位论文
基于FPGA的图像处理系统设计与算法实现研究
姓名:张永军
申请学位级别:硕士
专业:信号与信息处理
指导教师:张玲
20060401
重庆大学硕士学位论文中文摘要
摘要
视频图像处理系统在军事和民间的应用十分广泛。在军事上,由于其非接触、
抗干扰性强以及隐蔽性好等特点,基于视频图像处理技术的目标识别与跟踪是一
个重要的应用与研究领域;在民用上,机器人视觉、工业检测等领域也有大量的
应用。
本文首先分析了图像处理算法对图像处理系统实时性的影响,进而指出,并
行处理是解决系统实时性问题的有效方法,采用可并行处理器件进行图像处理是
研究的热点之一。又通过对现场可编程门阵列(FPGA)结构和工作方式的分析,
指出了应用 FPGA 器件进行图像处理,以解决系统实时性问题的优势。研究了基
于 FPGA 的可编程片上系统(SOPC)在设计的灵活性、功能的可裁剪性、软硬件
的可编程性和良好的集成性方面的特点,分析了图像处理片上可编程系统的设计
思路及流程。
根据实时图像处理系统的功能特点,对功能的实现进行了合理的软硬件划分。
在此基础上,构建了基于 SOPC 技术的实时图像处理系统的总体结构,并分别对
图像采集与存储、图像处理、实时显示等功能模块进行了结构设计。针对影响系
统实时性最大的图像预处理部分,在 FPGA 设计中,实现了预处理的中值滤波和
边缘检测硬件电路,将流水线处理技术和并行处理等技术应用到电路设计中,提
高了处理速度,节省了硬件开销。最后,对设计的预处理电路进行了实验验证,
结果表明,实现的硬件电路能够满足系统功能和处理时间要求,具有一定的实用
参考价值。
关键词:实时图像处理,FPGA,SOPC,VHDL,嵌入式处理器,图像预处理
I
重庆大学硕士学位论文英文摘要
ABSTRACT
Video image processing systems are widely applied in military mercial
fields. In the military field, due to its noncontact, interference immunity and
concealment, object detection and tracking based on video image processing technology
became an important application and study field. In mercial field, it is widely
used in machine vision and industrial detection systems.
This paper first studies the effect on the performance of real time of the image
processing ing from the image processing algorithms, then it points out that
parallel processing is a effective method to resolve the real time problem of the system.
It is hot to using parallel processing devices to process images. This paper also studies
the structure and working mode of the FPGAs, then lists the advantages of the FPGAs
used to process images to resolve the problem of real time. It studies the design
flexibility, increasing or reducing functions, programmability of software and hardware,
integration of the SOPC based on the FPGA and analyses the design way of thinking
and flow of the image processing system on a programmable chip.
According to the functions of the real time image processi