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《电子科技大学》 2012年
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基于多核DSP的实时图像处理平台研究

孙科林  
【摘要】:本文旨在研究高性能的多核DSP实时图像处理平台,为满足光电成像跟踪测量系统上,高帧频、高分辨率实时图像的处理,以及复杂背景下复杂多模图像跟踪算法的处理需求。在简单介绍了实时图像处理平台体系架构的发展历史和现状,以及多核DSP技术在高性能计算领域的核心优势之后,就光电成像跟踪测量系统上实时图像处理平台的性能特征进行了分析。 对于现有实时图像处理平台的体系架构局限、处理性能瓶颈等问题。本文在分析了处理平台的构成方式、互联网络和存储结构之后,对比其处理平台体系架构的继承性,选择了新一代紧密耦合的CPCI Express总线标准作为研究平台的体系架构。通过介绍CPCI Express模块板卡的标准规范和电气特性,对CPCI Express背板设计和CPCI Express交换架构进行了细致的讨论。系统的介绍了CPCI Express主控处理模块与CPCI Express交换模块、CPCI Express外设构成的紧密耦合CPCIExpress实时图像处理平台,并对其处理平台的内部结构原理、PCI Express接口技术等进行了详细说明。 结合图像处理任务在不同应用环境对处理平台所表现出的性能要求。本文深入分析了高速实时图像处理、多路图像并行处理对平台的数据流结构要求;分析了多模图像跟踪算法对处理平台的硬件系统结构要求;分析了多源图像数据融合处理对平台内部处理模块间、处理模块上芯片间的数据交互要求。此外,对平台实现处理算法所要求的数据吞吐率带宽进行了理论分析。 针对当前光电成像跟踪测量系统上,实时图像处理平台的数据输入/输出带宽瓶颈问题。设计了实时图像光端机,实现高速的Camera Link图像数据转为光纤直接传输至实时图像处理平台。设计利用光纤高速串行传输互联技术以及光纤滑环技术,实现多路实时图像数据在机上、机下间的高带宽、高可靠性稳定传输。在此基础上,开发设计了自定义的图像光纤传输协议,利用该协议使得图像数据在处理子系统、显示子系统和记录子系统间基于光纤的互联。实现图像数据真正意义上的实时传输、实时处理、实时显示和实时记录。 在分析了多模图像跟踪算法思想的基础上,结合FPGA的灵活并行流水结构和多核DSP的存储资源共享特点,设计了基于FPGA+多核DSP结构的实时图像处理模块。对于图像处理模块上的数据流处理,采用FPGA作为图像并行处理的协处理器,配合多核DSP构成多处理通道的并行结构。利用FPGA的SIMD技术和多核DSP的VLIW技术相结合获得了更高的处理性能。 在平台内部,设计了多核DSP实时图像处理模块间的紧密耦合互联网络,光纤高速串行传输互联网络,以及模块上的片间互联结构。依据图像并行处理技术,在实时图像处理平台上,对其实现思想和方法进行了说明。从多核DSP的片内存储资源共享结构、处理模块上FPGA与多核DSP的片间存储资源共享结构,阐述了图像处理模块的数据流并行处理能力。并进一步扩展了多块多核DSP实时图像处理模块间的并行结构,充分挖掘了实时图像处理平台的并行处理性能。 最后,从运算性能、数据吞吐率、存储带宽和功耗四个方面,对单块多核DSP实时图像处理模块,以及多核DSP实时图像处理平台整体的性能,分别进行归纳和总结。并对实时图像处理平台在光电成像跟踪测量系统中的应用情况,进行了分析介绍。鉴于多核DSP技术,将在未来高性能计算领域,充当着重要角色的发展趋势,提出了开发基于片内多核并行、片间多核并行、处理模块间多核并行的软件架构的技术展望。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP391.41

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙科林;周维超;吴钦章;;基于FPGA的高速串行光纤图像传输检测平台[J];半导体光电;2012年02期
2 魏鹏;罗武胜;杜列波;;PCI Express总线及其应用设计研究[J];电测与仪表;2007年02期
3 闫继锋;周富大;;基于CPCI/PXI平台电子测试系统[J];电子测量技术;2004年06期
4 黄昕,周建江;基于TS101的多DSP并行视频实时处理系统硬件设计[J];电子工程师;2005年02期
5 黄小红;李峰;倪卫芳;;PEX8311芯片数据传输研究[J];电子工程师;2007年10期
6 杨会玲;杨会伟;王军;;基于PCI Express总线的高帧频CMOS相机图像采集系统设计[J];电子技术应用;2009年04期
7 王学宝;朱勇;郑波祥;;基于FPGA的CompactPCI Express通信接口模块设计研究与实现[J];电子技术应用;2010年01期
8 陈利杰;周维超;郭帅;苏海冰;吴钦章;;基于CPCIE的高速数据交换中心的设计[J];光电工程;2011年07期
9 李晓滨,解成俊,郭玉彬,宋建中,姚剑敏,许廷发;光CDMA技术及其应用[J];光学精密工程;2002年05期
10 韩红霞;郭劲;曹立华;耿爱辉;;利用光纤进行多路数据与视频图像信息混合传输[J];光学精密工程;2005年S1期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 车双良;高精度光电测控系统及其控制策略研究[D];西北工业大学;2003年
2 张小虎;靶场图像运动目标检测与跟踪定位技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
3 汪东;异构多核DSP数据流前瞻关键技术研究[D];国防科学技术大学;2007年
4 王习文;光电经纬仪跟踪飞机的3D计算机视觉研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 彭友铭;CPCI/VME桥接平台的实现与研究[D];中国科学院研究生院(计算技术研究所);2006年
2 张小宁;基于PXI/cPCI总线的高可靠自动测试系统的研究与实现[D];西北工业大学;2007年
3 季权;基于VME总线的视频目标跟踪系统的研究与实现[D];西安电子科技大学;2008年
4 高青;基于TS201的图像信息处理机硬件设计[D];北京工业大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周燕艳;;一种串行脉冲采集的设计与实现方法[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2010年03期
2 阎振华;黄建国;张群飞;何成兵;;Real-time Parallel Processing System Design and Implementation for Underwater Acoustic Communication Based on Multiple Processors[J];Journal of China Ordnance;2007年02期
3 孙科林;周维超;吴钦章;;基于FPGA的高速串行光纤图像传输检测平台[J];半导体光电;2012年02期
4 张英囡;光纤连接器性能浅析[J];辽宁科技学院学报;2005年01期
5 韩红霞,曹立华,耿爱辉,郭劲;光纤通信在数字化经纬仪中的应用[J];长春理工大学学报;2005年02期
6 潘瑞琨;章天金;严小黑;张柏顺;;光波导放大器用材料的研究进展[J];材料导报;2005年11期
7 洪艳;沈利华;;基于VPX高速综合信息处理平台设计[J];导弹与航天运载技术;2011年03期
8 刘建;陈杰;敖天勇;许汉荆;;片上异构多核DSP同步与通信的实现[J];电子科技大学学报;2010年04期
9 黄晓云;程波;苏海冰;吴钦章;;基于SRIO协议的板级芯片互联技术[J];单片机与嵌入式系统应用;2009年09期
10 齐秀凤;李蒙;李宏;王俊;;基于ADSP-TS201的高速多通道数据记录仪[J];电子测量技术;2006年05期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 杨少华;夏惊涛;郭明安;王群书;李斌康;孙凤荣;;多端口高帧频图像数据的实时远程传输[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
2 王晓东;吕宝林;李丙玉;曲洪丰;;空间相机高速科学数据数传接口信号特性研究[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
3 贺庚贤;宁飞;;模拟遥测量自动测量装置[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
4 罗洁玲;田建华;;波分系统线路自动保护方案的设计[A];2007中国科协年会——通信与信息发展高层论坛论文集[C];2007年
5 赵兴海;高杨;程永生;;光纤对准误差对光纤光开关传输特性的影响分析[A];第二届全国信息与电子工程学术交流会暨第十三届四川省电子学会曙光分会学术年会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王暕来;红外多光谱弱小运动目标的探测与识别技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 张波涛;片上高性能嵌入式计算—面向软基带的应用并行处理模型及体系结构[D];国防科学技术大学;2011年
3 杨亮;动态仿真目标的空间位置精度测量[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
4 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
5 卢莉萍;目标跟踪算法与检测处理技术研究[D];南京理工大学;2012年
6 曹瑛;关于抖动对点目标检测与跟踪的影响的研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2007年
7 纪帆;高功率激光器前端系统关键物理问题与关键技术研究[D];中国科学技术大学;2008年
8 刘德福;光纤连接器端面研磨抛光机理与规律研究[D];中南大学;2008年
9 刘兆伦;光子晶体光纤的光学特性分析与优化设计[D];燕山大学;2007年
10 张恒;无人机平台运动目标检测与跟踪及其视觉辅助着陆系统研究[D];国防科学技术大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘志春;激光目标指示器瞄准精度测量系统[D];长春理工大学;2010年
2 王虎;基于加速度信息的光束稳定技术研究[D];长春工业大学;2010年
3 麻晓博;机载计算机PCI Express总线应用技术的研究[D];西安电子科技大学;2009年
4 孙黎明;高帧频CMOS相机图像处理系统设计[D];西安工业大学;2011年
5 潘玉霞;基于PCI Express总线高速数据采集卡的设计[D];中北大学;2011年
6 安冬冬;基于PXI总线的贮箱试验综合测试系统的研制[D];中北大学;2011年
7 曾凯;微弱激光功率检测方法与技术研究[D];中南大学;2011年
8 李楚洲;基于PCIE总线的CCSDS标准卫星数据采集系统的设计与实现[D];华南理工大学;2011年
9 申建晶;嵌入式多核实时操作系统研究及实现[D];电子科技大学;2011年
10 魏兰玲;基于随机霍夫变换的微弱目标检测方法研究[D];电子科技大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈正捷;蔺宏江;陈志昊;;国外军用计算机数据交换技术的发展[J];兵工自动化;2010年04期
2 杜小平,赵继广,崔占忠;航天器位置姿态的光学测量方法研究[J];兵工学报;2004年01期
3 何珮,屈香菊,武哲;航迹跟踪的优化方法研究[J];北京航空航天大学学报;2003年07期
4 徐宝昌,陈哲,赵龙;一种改进的最小二乘景像匹配算法[J];北京航空航天大学学报;2005年08期
5 杨志华,曾禹村;背景移动补偿技术的研究[J];北京理工大学学报;2000年03期
6 张玲霞,马彩文,陈明,曹晓青;靶场光电经纬仪多台交会测量数据的一种处理方法[J];测绘学报;2003年02期
7 张迁,刘政凯,庞彦伟,李威;基于SUSAN算法的航空影像的自动配准[J];测绘学报;2003年03期
8 熊兴华,陈鹰,钱曾波;一种快速、高精度和稳健的影像匹配算法[J];测绘学报;2005年01期
9 潘鸣,裴云天,吴贵臣;强杂波背景下高空红外运动点目标检测[J];电波科学学报;2004年06期
10 魏鹏;罗武胜;杜列波;;PCI Express总线及其应用设计研究[J];电测与仪表;2007年02期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 杜干;目标检测的分形方法及应用[D];西安电子科技大学;2000年
2 魏波;点时空约束图像目标跟踪理论与实时实现技术研究[D];电子科技大学;2000年
3 刘缠牢;靶场动态目标跟踪测量及计算机辅助方法的研究[D];中国科学院西安光学精密机械研究所;2001年
4 苏国中;基于光电经纬仪影像的飞机姿态测量方法研究[D];武汉大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 周天才;复杂背景下运动目标的检测[D];南京理工大学;2002年
2 洪义平;视频序列中运动对象的检测与跟踪[D];大连理工大学;2002年
3 谢敏;视频序列图像中运动目标的分割和识别的研究[D];苏州大学;2002年
4 陈尚锋;基于加权动态规划的小目标检测算法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
5 李永斌;用光测图像测量飞行目标三维姿态的应用研究[D];国防科学技术大学;2003年
6 王辉;GPS单天线测姿系统研究[D];南京航空航天大学;2005年
【相似文献】
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1 王应军;杨国胜;范秋凤;马晓燕;;DSP+FPGA的实时图像处理硬件系统设计[J];河南大学学报(自然科学版);2006年01期
2 苗常青,汪渤,付梦印,屈志超;实时CCD成像跟踪处理系统研究[J];红外与激光工程;2005年03期
3 代少升,袁祥辉;DMA技术在实时图像处理中的应用[J];重庆大学学报(自然科学版);2003年12期
4 曹治国,王岳环,左峥嵘,桑农,汪国有,张天序;多总线多DSP实时图像处理操作系统的设计与实现[J];计算机学报;2002年07期
5 周渝斌,赵跃进,刘明,王旭宇;基于C6711 DSP的实时数字稳像系统[J];北京理工大学学报;2004年05期
6 张思芳,李正明;一种实时成像跟踪系统的研究[J];光学精密工程;2002年06期
7 李波;赵光;;基于DSP的视频图像处理系统的研究[J];沈阳工程学院学报(自然科学版);2009年03期
8 连超;郭焕然;赵冲;杨勇;;整数小波变换在ADSP硬件中的实现[J];石家庄学院学报;2009年06期
9 刘鹏,姚庆栋;实时图像处理并行操作系统的微内核设计和实现[J];电子学报;1999年07期
10 曹建华;汪铭东;王磊;;基于ADSP21160的机载图像处理系统[J];海军工程大学学报;2006年02期
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1 甘金明;;基于DSP的路灯监控视频捕捉器设计[A];全国第二届信号处理与应用学术会议专刊[C];2008年
2 刘希凌;汪渤;郑智辉;;基于DSP+FPGA的机场视频辅助监控系统设计[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
3 陈树人;裴文超;尹东富;;基于DSP的棉田杂草实时识别试验研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
4 龚敏;王林泓;龚卫国;杨利平;;基于DSP的心电检测及自诊断系统的设计[A];中国仪器仪表学会医疗仪器分会第四次全国会员代表大会暨2009年学术年会论文集[C];2009年
5 邹垚;张超;;基于DSP的人脸识别算法实现与优化[A];中国通信学会通信建设工程技术委员会2010年年会论文集[C];2010年
6 吴庆国;;A-律μ-律压扩的DSP实现方法研究[A];江苏省电子学会2010年学术年会论文集[C];2010年
7 高艳涛;张旭东;;基于多核DSP的脉冲压缩算法仿真[A];全国第五届信号和智能信息处理与应用学术会议专刊(第一册)[C];2011年
8 ;A Wavelet Transform Power Harmonic Detection Method Based on DSP[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 李斌;孔祥东;董杰;;气体参数在线调整装置的DSP控制系统研究[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
10 贾承军;;基于DSP双余度永磁无刷直流电机启动的设计与实现[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
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1 ;网络:45nm多核DSP实现下一代无线标准功能[N];中国电子报;2008年
2 小龙;创造DSP辉煌二十年[N];中国电子报;2002年
3 本报记者 汪云;DSP拿得住渠道终端吗?[N];计算机世界;2001年
4 广东 秦合城;DSP与普通MCU的区别[N];电子报;2008年
5 浩军;无线将左右DSP市场[N];中国计算机报;2001年
6 本报记者 王小庆;宽带革命挑战DSP[N];中国电子报;2001年
7 山东 孙海善 蒋海燕;台达DSP-680CBA型电源典型故障检修(上)[N];电子报;2010年
8 本报记者 王小庆;DSP的应用只是开始[N];中国电子报;2002年
9 ;分析师纵观2001年DSP市场[N];中国电子报;2002年
10 ;DSP和Sales如是说[N];中国计算机报;2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙科林;基于多核DSP的实时图像处理平台研究[D];电子科技大学;2012年
2 李辉;改进的离散余弦反变换迭代算法研究与音频DSP核设计[D];电子科技大学;2010年
3 赵庆亮;基于DSP的自动平衡控制理论与方法研究[D];北京化工大学;2012年
4 王洪君;H.264运动估计快速算法研究及编码器DSP实现[D];天津大学;2009年
5 肖传伟;智能相机的设计研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2006年
6 林伟杰;永磁同步电机伺服系统控制策略的研究[D];浙江大学;2005年
7 宋新见;数字式噪声目标被动测距声纳研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
8 周娴;100Gbps PM-(D)QPSK相干光传输系统DSP算法研究[D];北京邮电大学;2011年
9 黎海文;微型无轴承永磁同步电机的原理与实验研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
10 王强;基于声信号检测的管道TPD预警系统研究[D];浙江大学;2005年
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1 王中华;基于DSP的实时图像处理的研究[D];武汉理工大学;2006年
2 胡健楠;一种基于DSP和FPGA实时图像处理平台的硬件设计与实现[D];北京交通大学;2010年
3 何浩;基于DSP和FPGA的图像处理平台的研究和实现[D];南京航空航天大学;2011年
4 万乐生;基于DSP的发动机试验台测控系统研究[D];杭州电子科技大学;2009年
5 张吉;基于DSP的虹膜采集与识别装置的研究[D];沈阳工业大学;2010年
6 李波;基于DSP和PCI的箭地接口卡设计[D];上海交通大学;2011年
7 顾俊俊;基于DSP的野外火灾图像识别的研究[D];南京航空航天大学;2010年
8 喻显茂;一种基于DSP的监测系统研究与开发[D];华中科技大学;2011年
9 杨忠;基于DSP无线数据传输系统设计与实现[D];上海交通大学;2012年
10 刘鹏程;基于DSP的海上油膜厚度测量数据采集系统的研究[D];天津大学;2010年
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