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《江南大学》 2011年
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基于FPGA的高速图像采集与处理

郭政阳  
【摘要】:随着机器视觉领域的发展,对图像实时处理的迫切需求,软件实现的图像处理无法满足实时性的需求,而直接基于专用集成芯片的实现开发周期过长,开发难度过大。FPGA(现场可编程门阵列)的快速发展改变了这一现状,使得硬件实现图像实时性处理变得可行。如今基于FPGA的图像处理研究成为了国内外的一个热门领域。 本文在FPGA开发平台上,使用VHDL(超高速硬件描述语言)实现了基于FPGA的图像采集与处理的系统。该系统包括图像采集模块、图像处理模块、调试模块、显示模块四个部分,其中图像采集模块完成了基于Camera Link标准CCD线阵摄像机的实时图像采集;图像处理部分实现基本的图像处理算法包括灰度直方图统计、图像卷积滤波和图像中值滤波,并且深入研究了图像卷积算法以及为适应FPGA的结构对算法的优化;调试部分是将采集处理的数据通过UART接口传至PC与软件处理结果数据进行对比;显示模块主要完成显示实时图像处理结果。 整个设计都是在ISES9.2和Modelsim仿真软件环境下开发的,在Xilinx的Spartan-3 XC3S200硬件平台上实现。在软件仿真过程中利用了ISE 9.2自带仿真工具和Modelsim结合使用。最后搭建了图像采集与处理系统的平台,很好的实现了实时的图像采集与处理。
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP391.41

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 何川;高压输电线路视频监控技术研究[D];北京交通大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐同莹;彭定明;王卫星;;改进的直方图均衡化算法[J];兵工自动化;2006年07期
2 张晓忠;郝润科;;基于FPGA的高精度数据采集卡设计[J];电测与仪表;2008年11期
3 崔明;莫立东;张文明;;FPGA在焊缝图像处理中的应用研究[J];电焊机;2009年11期
4 蒋艳红;;基于FPGA的VGA图象信号发生器设计[J];电子测量技术;2008年03期
5 林辉;苏振强;;一种基于VHDL的乒乓操作控制法的研究[J];电子测量技术;2008年09期
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7 王小艳;张会新;孙永生;杨倩;;Camera Link协议和FPGA的数字图像信号源设计[J];国外电子元器件;2008年07期
8 周富强,邾继贵,杨学友,叶声华;CCD摄像机快速标定技术[J];光学精密工程;2000年01期
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10 唐志文,林亚平,彭胜标,吴卫群,肖丹,徐伟箭;改变位权值的直方图均衡方法研究和应用[J];湖南大学学报(自然科学版);2001年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蔡瑞瑞;江辉;;基于C#高频电刀医疗设备RS232串行通信的设计与实现[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2011年04期
2 武素华;;基于最小二乘支持向量机的土壤含水量检测的研究与分析[J];安徽农业科学;2009年09期
3 王艳平;冯世杰;;基于计算机视觉技术对杂交水稻裂颖种子的识别研究[J];安徽农业科学;2010年23期
4 艾安娜;陈勇;吕霞付;王志芳;王杰;谢正祥;;基于Zadeh-X变换的视频图像挖掘[J];半导体光电;2008年05期
5 宋晖;基于并行打印口的多机通讯[J];兵工自动化;2004年06期
6 余明浪;魏振忠;孙军华;;基于柔性平面靶标的摄像机现场标定方法[J];北京航空航天大学学报;2009年03期
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9 于海宁,金惠峰;高速数据采集系统通讯接口技术[J];船电技术;1998年02期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 邵杰;叶宁;容亦夏;;基于质点引力模型的中值滤波算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 梁敏华;杨华;;基于Camera Link的智能SDI卡的设计[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
3 肖潇;戈振扬;于英杰;易怀锋;盛庆伟;李立成;;层切压实土壤中绿豆根系的图像处理[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
4 肖朝升;李波;姜宏旭;;一种基于FPGA的高效Camera Link模拟器设计[A];第七届和谐人机环境联合学术会议(HHME2011)论文集【oral】[C];2011年
5 李明;;一种分布式监测系统的现场监测单元的设计与实现[A];第二十四届中国控制会议论文集(下册)[C];2005年
6 曹鹏飞;邓林玲;;基于FPGA实现CameraLink接口的光纤远距离传输[A];天津市电视技术研究会2009年年会论文集(1)[C];2009年
7 邓惠娟;倪伟;高明伦;;8086单芯片计算机VGA控制器的研究与设计[A];第十九届测控、计量、仪器仪表学术年会(MCMI'2009)论文集[C];2009年
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9 陈以;杨启伟;;基于MATLAB设计的监控系统[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(二)[C];2007年
10 李海标;莫金海;韦寿祺;;基于虚拟仪器的弹簧参数测试台[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(3)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄永林;PCB光电检孔机关键技术研究及其系统实现[D];电子科技大学;2010年
2 颜红金;眼睛动态检测系统的设计与应用研究[D];暨南大学;2011年
3 孔超;基于数学形态学的木质材料实时无损检测研究[D];东北林业大学;2010年
4 王升;金属薄膜试片在博物馆藏展材料评估中的研究与应用[D];复旦大学;2011年
5 唐世伟;地震解释中的图像处理方法与技术研究[D];东北石油大学;2011年
6 唐建兵;雌激素在黄褐斑发病中的作用及黄褐斑的治疗研究[D];南方医科大学;2011年
7 张伟华;基于千兆以太网的光电经纬仪分布式实时通讯系统的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2011年
8 李明晶;小、暗、多、快目标的分布式主动测量系统布站概念研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2011年
9 谢小东;可编程逻辑核关键技术研究[D];电子科技大学;2011年
10 姜磊;视频电子消旋系统研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐强;基于TMS320F2812的指纹识别系统的设计与实现[D];山东科技大学;2010年
2 王艳春;外场测试多相机同步测试技术的研究[D];长春理工大学;2010年
3 刘莎;气象传真图像格式转换研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 饶裕平;基于视频的森林火灾识别方法研究[D];浙江农林大学;2010年
5 秦端振;基于MC-CDMA技术的水声通信调制解调系统的研究与实现[D];中国海洋大学;2010年
6 王旭;基于弧长控制的摆动电弧焊缝跟踪传感器及偏差处理方法的研究[D];湘潭大学;2010年
7 闫君;基于FPGA的实时数据采集与处理系统[D];中国海洋大学;2010年
8 郭志强;水声通信算法半物理仿真平台的设计与开发[D];中国海洋大学;2010年
9 李兵;基于机器视觉的黑片缺陷检测图像预处理技术的研究[D];沈阳理工大学;2010年
10 郎永辉;基于多软核并行处理的数字图像处理算法的研究[D];长春工业大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王平平;杨慧;;基于取能电源的输电线路状态在线监测系统[J];重庆电力高等专科学校学报;2010年04期
2 彭向阳;周华敏;郑晓光;;架空线路在线监测系统建设及运行分析[J];电力建设;2009年09期
3 王秋瑾;;架空输电线路在线监测技术的开发与应用[J];电力信息化;2009年11期
4 黄新波;张国威;;输电线路在线监测技术现状分析[J];广东电力;2009年01期
5 盛戈皞;江秀臣;曾奕;黄成军;;架空输电线路运行和故障综合监测评估系统[J];高电压技术;2007年08期
6 李红艳;一种将AES和SSL结合的数据加密算法[J];河南师范大学学报(自然科学版);2005年01期
7 邱恩海;数据加密技术[J];江西广播电视大学学报;2004年04期
8 杨永辉;刘昌平;黄磊;;图像和视频分析在电力设备监控系统中的应用[J];计算机应用;2010年S1期
9 金鼎;;输电线路综合在线监测系统关键技术分析[J];科技风;2010年09期
10 王秀珍;;图像识别技术浅论[J];内蒙古电大学刊;2008年08期
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 杨勐峣;高压输电线路在线监测系统的设计与研究[D];北京交通大学;2011年
2 陈济棠;双目视觉三维测量技术研究[D];广东工业大学;2011年
3 邹依峰;智能视频监控中的行人检测与跟踪方法研究[D];中国科学技术大学;2011年
4 朱作付;基于DES和RSA算法的数据加密传输系统的设计和实现[D];苏州大学;2005年
5 温小明;无线视频监控系统的研究与实现[D];东华大学;2006年
6 于辰飞;一种基于小波神经网络的低对比度图像增强方法[D];电子科技大学;2006年
7 刘纪英;输电线路绝缘子在线监测系统的研制[D];西南交通大学;2008年
8 张浩;图像识别技术在电力设备在线监测中的应用[D];北京交通大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 祝宇鸿;一种改进的数字图像中值滤波算法[J];长春邮电学院学报;2001年02期
2 王萍;孙绍功;张文明;;图像处理技术在焊缝跟踪中的应用[J];电焊机;2008年02期
3 李雷鸣,张焕春,张波;一种基于FPGA的图像中值滤波器的硬件实现[J];电子工程师;2004年02期
4 王智,罗新民;基于乒乓操作的异步FIFO设计及VHDL实现[J];电子工程师;2005年06期
5 徐胜荣;张健;叶秀清;荆仁杰;;实时中值滤波硬件实现的研究[J];电子测量与仪器学报;1993年01期
6 江瑛,黄天戍;采用CPLD的多路CCD相机图像信号合成器的设计与实现[J];电子技术;2004年10期
7 朱明程,林欣荣;VHDL设计中电路简化问题的探讨[J];电子技术应用;2000年08期
8 鲁欣,赵亦工,徐秀红;数字电路设计方案的比较与选择[J];电子技术应用;2002年01期
9 黄战华;刘世旺;;嵌入式高分辨率VGA图像显示方法研究[J];电子技术应用;2007年04期
10 徐碧,傅承毓;电视跟踪系统中的实时视频图象分割技术[J];光电工程;1999年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 余全合;祝忠明;刘勇;罗文渊;;基于FPGA和MB86S02的数字图像处理系统设计[J];电子元器件应用;2009年02期
2 王北镇;郭志强;;5/3提升小波变换的仿真与FPGA实现[J];电脑知识与技术;2010年02期
3 侯彦宾;李玉山;张静;;基于DSP与双目CMOS摄像头的数字图像处理系统[J];电子技术应用;2006年01期
4 季云松;郭成志;范璐璐;赵毅;;基于FPGA的小波图像实时处理方法[J];激光与红外;2009年10期
5 王伟;杨兵;;基于FPGA的中值滤波快速算法的设计与实现[J];电子元器件应用;2008年01期
6 伍乾永;陈彬;;基于FPGA的实时图像数据采集模块设计[J];微电子学;2008年03期
7 官鑫;王黎;高晓蓉;王泽勇;;图像边缘检测Sobel算法的FPGA仿真与实现[J];现代电子技术;2009年08期
8 马志荣;吴坚;孙富康;;基于Handel-C的PCNN模型研究及应用[J];硅谷;2010年08期
9 黄建梅;杨学友;;现场智能传感器[J];电子测量技术;2006年03期
10 郎崇林;;DSP及其在图像处理中的应用[J];科技情报开发与经济;2011年26期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨学友;叶振忠;刘常杰;李博文;;一种高速智能化视觉传感器设计[A];第三次全国会员代表大会暨学术会议论文集[C];2002年
2 黄涛;朱秋东;魏平;;数字激光干涉仪中基于FPGA的视频图像预处理[A];第三届全国数字成像技术及相关材料发展与应用学术研讨会论文摘要集[C];2004年
3 侯金华;;基于FPGA的SOC系统可靠性设计[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
4 张健;孙辉先;陈晓敏;安军社;;反熔丝FPGA的可靠性设计措施[A];第二十三届全国空间探测学术交流会论文摘要集[C];2010年
5 ;Design and Research of Video Fire Detection System Based on FPGA[A];Proceedings of the 2011 Chinese Control and Decision Conference(CCDC)[C];2011年
6 董雪;费建军;白娇杨;;基于FPGA的智能火灾报警系统的设计与研究[A];天津市电视技术研究会2012年年会论文集[C];2012年
7 肖松;李跃华;张金林;;基于FPGA局部动态可重构的抗SEU容错系统研究[A];教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会第二十届学术年会会议论文集(下册)[C];2010年
8 王玮;钱伟康;应怀樵;;基于FPGA的PXI高速数据采集系统硬件设计[A];现代振动与噪声技术(第九卷)[C];2011年
9 张欣;张春华;;基于FPGA的视频图像实时处理技术[A];全国第16届计算机科学与技术应用(CACIS)学术会议论文集[C];2004年
10 钱伟康;梁利娟;王丽丽;;一种基于FPGA的CAN总线船舶监控系统[A];全国第三届信号和智能信息处理与应用学术交流会专刊[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 海英;赛灵思发布新型FPGA芯片方案[N];人民邮电;2009年
2 ;实现FPGA产品差异化[N];中国电子报;2011年
3 ;FPGA为消费电子提供安全保证[N];中国电子报;2011年
4 本报记者 赵艳秋 冯晓伟 冯健;FPGA:市场应用广 门槛需降低[N];中国电子报;2009年
5 本报记者 冯晓伟;FPGA格局难改 新兴企业胜算几何?[N];中国电子报;2009年
6 ;异步架构FPGA实现业界最高速度[N];中国电子报;2009年
7 ;突破功耗和成本限制设计中国需要的FPGA[N];中国电子报;2009年
8 ;通信仍是FPGA最大市场[N];中国电子报;2009年
9 本报记者 梁红兵;赛灵思:降低FPGA应用门槛[N];中国电子报;2010年
10 华北光电技术研究所 刘刚;FPGA+DSP升级热像设计[N];中国电子报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张承畅;多FPGA系统的关键问题及应用研究[D];重庆大学;2011年
2 李鹏;基于元构件的FPGA硬件构件设计技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年
3 余慧;时分交换的新型FPGA互连结构研究[D];复旦大学;2011年
4 谢丁;FPGA互连结构评估系统研究与实现[D];复旦大学;2011年
5 王忠明;SRAM型FPGA的单粒子效应评估技术研究[D];清华大学;2011年
6 廖永波;SOC软硬件协同方法及其在FPGA芯片测试中的应用研究[D];电子科技大学;2010年
7 唐玉兰;伪布尔可满足性算法及其在FPGA布线中的研究应用[D];江南大学;2010年
8 邬贵明;FPGA矩阵计算并行算法与结构[D];国防科学技术大学;2011年
9 薛晓勇;新型存储器在FPGA中应用的关键技术研究[D];复旦大学;2011年
10 隋文涛;FPGA布局算法研究[D];清华大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 程浏;基于FPGA的图像处理系统[D];中南民族大学;2011年
2 范培培;基于FPGA的图像处理方法研究与实现[D];河北工业大学;2011年
3 刘开健;基于FPGA的实时图像处理系统的设计与实现[D];昆明理工大学;2008年
4 王靖宇;基于FPGA的粮食颗粒图像特征提取方法研究[D];浙江大学;2012年
5 郭晓春;数字图像实时处理系统的FPGA实现[D];哈尔滨工程大学;2011年
6 周志娟;相移波束形成的FPGA实现[D];哈尔滨工程大学;2011年
7 许冲;激光脉冲定距算法研究与FPGA实现[D];哈尔滨工业大学;2011年
8 叶忠彬;基于FPGA的数字频率合成系统的设计与实现[D];电子科技大学;2011年
9 张磊;基于FPGA的轻量化网络监控系统设计[D];昆明理工大学;2010年
10 彭涵阳;无串扰超声测距系统的激励方法及基于FPGA的设计与实现[D];天津大学;2010年
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