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《昆明理工大学》 2008年
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基于FPGA的实时图像处理系统的设计与实现

刘开健  
【摘要】:机器视觉处理系统以其非接触、抗干扰性强、实时性、灵活性和精确性等特点,被广泛应用于目标识别与跟踪、工业检测等领域。本文为了解决目前检测设备和系统存在的不足,利用现有成熟的技术构建了新型的视觉检测系统,有着显著的研究和实用意义,以及极大的应用前景。 本文分析了适合视觉检测的图像处理算法对系统实时性能的影响,为了解决处理的实时性问题,提出了并行处理的方法,采用可并行处理器件进行图像检测处理。由于信号运算与处理单元是整个系统的核心部分,运算量非常大,传统方法不能满足真正实时要求,本文通过对现场可编程逻辑阵列(FPGA)器件的结构和工作方式的分析,利用FPGA进行信号的运算和处理,得出FPGA在实时性要求较高的处理场合具有速度和资源优势。 利用先进的FPGA开发工具System Generator对图像处理算法进行了系统级建模和仿真验证,自动生成适合硬件实现要求的文件,省去了繁重的编写VHDL (Verilog)代码和修改过程,提高了开发效率,缩短了开发周期。 根据开发环境和图像处理板卡系统的功能特点,将功能实现进行了合理的软硬件划分,完成了上位机与下位机之间的实时通信和处理。针对系统的核心(图像预处理)部分,在FPGA设计中,实现了预处理的快速中值滤波和边缘检测的硬件电路,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,节省了硬件资源。最后,设计了简单的上位机控制软件,对设计的预处理电路进行了实验验证,并且实现了上、下位机联合调试,结果表明,基于FPGA的图像处理硬件算法实现电路能够满足系统功能和速度上的要求,达到了预期的效果,具有较好的实用参考价值。 本文对FPGA的高性能开发工具System Generator实现高速数字信号处理的快速设计作了探索和尝试,对今后完成以FPGA为核心的快速实时信号处理的设计与开发有着积极的意义。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【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 孙辉,赵宏;药品包装盒上印刷缺陷的自动检测系统[J];包装工程;2004年01期
2 靳刚,庄奕琪,刘锋;MPEG4编码器二维DCT变换的FPGA实现及优化[J];电路与系统学报;2005年04期
3 李婕,周波;基于SOPC的MPEG2传输流复用器设计[J];电子工程师;2005年02期
4 叶声华,邾继贵,王仲,杨学友;视觉检测技术及应用[J];中国工程科学;1999年01期
5 段发阶,张洪涛,叶声华;视觉技术在电子网板检测中的应用研究[J];光电子·激光;2001年09期
6 闫丰,吴川,王延杰;一种基于FPGA的实时图像处理系统[J];长春工业大学学报(自然科学版);2003年04期
7 柏连发,张保民;微光图像中值滤波与众值滤波理论与实验研究[J];南京理工大学学报;1995年02期
8 于铂 ,郑丽敏 ,任发政 ,田立军 ,朱虹;利用图像处理技术估算猪肉等级评价指标的应用研究[J];肉类研究;2004年03期
9 李宏贵,李兴国,张奇,李国桢,罗正发;非线性滤波器在红外图像增强中的应用[J];数据采集与处理;1999年03期
10 林伟;周剑扬;;图像边缘检测高速数字滤波器设计与实现研究[J];现代电子技术;2006年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 宋芳莉;图像边缘检测中的方法研究[D];西北大学;2002年
2 王植;多尺度自适应边缘检测方法研究[D];武汉大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张志杰,叶海峰,汪翔;FPGA应用技术及在电力系统中的应用前景[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2005年01期
2 刘明;;基于FPGA的数字相位计在相位测距系统中的研究[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2009年03期
3 刘治群;杨万挺;朱强;;几种图像增强算法的研究比较[J];合肥师范学院学报;2010年06期
4 张大明;樊晓香;刘华勇;李璐;;信息与计算科学专业“数字图像处理”课程教学探索与实践[J];合肥师范学院学报;2012年03期
5 汤自安;刘晓波;汪虽富;吕乃杰;;基于音视频矩阵的生产调度会议系统应用[J];安防科技;2009年04期
6 朱汉云;蔡凤丽;;高动态下直扩信号的快速捕获[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2010年06期
7 胡继胜;;基于小波变换的图像处理[J];安徽职业技术学院学报;2006年01期
8 顾转金;;基于DSP图像优化方案[J];安徽科技;2009年06期
9 王业琴;;计算机视觉鸭蛋重量检测方法研究[J];安徽农业科学;2011年07期
10 许正荣;贾贤龙;马玉鹏;;数字农业研究中二进制CPFSK信号的产生及实现[J];安徽农业科学;2011年27期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 马涛;陈娟;单洪;;基于DSPBuilder的数字下变频器FPGA设计[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
2 马涛;李东生;;单芯片可重构数字接收机的研究[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
3 马涛;李东生;;基于IP核的可编程系统芯片(SOPC)设计方法[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
4 马涛;李东生;;一种数控振荡器(NCO)的FPGA实现新方法[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
5 杨洁;王朝辉;;遥感监测中变化信息提取的方法探讨[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
6 刘旺锋;王硕;;基于FPGA的水下传感节点QPSK调制解调模块设计与实现[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 李志国;王振岭;;HB滤波器在数字接收机中的应用及实现[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
8 蒋薇薇;鲁昌华;郭铭铭;;改进的自适应开关中值滤波[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
9 李奔;吉海彦;;基于图像颜色特征的玉米种子神经网络分类研究[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
10 赵建;;自适应平台直方图红外增强在DSP上的实现[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王咏胜;复数轮廓波变换的构造、扩展及其图像处理应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 付红丽;白令海冰间湖变化规律及相应的海洋过程研究[D];中国海洋大学;2010年
3 陈志国;基于群体智能的机器视觉的关键技术研究[D];江南大学;2010年
4 潘放;通航桥梁船撞风险分析与规避措施研究与应用[D];华南理工大学;2010年
5 李鹤喜;基于视觉反馈的焊接机器人自主示教关键技术研究[D];华南理工大学;2010年
6 朱小林;胶粘物盘式热分散机理与能耗建模研究[D];华南理工大学;2010年
7 徐少平;虚拟手术仿真中软组织实时形变模型的研究[D];南昌大学;2010年
8 包健;有限精度权值神经网络优化的研究与应用[D];华东理工大学;2011年
9 雷波;直线边缘光学精密测量系统研究与开发[D];武汉理工大学;2010年
10 廖宜涛;基于图像与光谱信息的猪肉品质在线无损检测研究[D];浙江大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马彦平;基于数字图像的冬小麦、夏玉米长势远程动态监测技术研究[D];华中农业大学;2010年
2 展慧;基于多源信息融合技术的板栗分级检测方法研究[D];华中农业大学;2010年
3 何慧娟;基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究[D];安徽工程大学;2010年
4 冷碧炎;基于FPGA的火焰温度场测试研究[D];南昌航空大学;2010年
5 陈忠翔;基于立体视觉的三维重建方法研究[D];南昌航空大学;2010年
6 刘桂珍;颅骨三维重建与信息提取[D];山东科技大学;2010年
7 蒲锰;非侵入式矿井提升机PLC电控系统实时故障诊断方法的研究[D];山东科技大学;2010年
8 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
9 赵奇;医学超声图像三维重建算法研究[D];山东科技大学;2010年
10 郑莉;DSP在集装箱加强板焊接定位系统中的应用[D];山东科技大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张少军,艾矫健,李忠富,李长江,李庆利;利用数字图像处理技术测量几何尺寸[J];北京科技大学学报;2002年03期
2 刘志鹏,魏君,付春英;集装箱编号智能识别系统的研究[J];包装工程;2002年05期
3 周建,王宏远;一种用DSP实现的MPEG-2编码复用器[J];电子技术;2000年09期
4 张磊,潘泉,张洪才,戴冠中;一种子波域滤波算法的改进[J];电子学报;1999年02期
5 蔡云泽,文成林,魏来,潘泉;一种新的基于多尺度分析的滤波算法[J];工程数学学报;2000年04期
6 段发阶,叶声华,王春和,吴迈;拔丝模孔形计算机视觉检测技术[J];光电工程;1996年03期
7 刘敬顺,彭国良,刘小红;浅议猪肉品质的测定和影响因素[J];广东畜牧兽医科技;2000年02期
8 杨照华,浦昭邦,祁振强;保持图像细节的多尺度形态滤波的新方法[J];光电子·激光;2003年08期
9 潘泉,张磊,张洪才,戴冠中;子波域自适应滤波方法[J];航空学报;1997年05期
10 陆桂平,陶勇,任善茂;猪肉肉质特性的研究现状[J];黑龙江畜牧兽医;2002年11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 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
10 鲁艳;雷维嘉;谢显中;;基于Avalon接口的交织编码技术的FPGA实现[A];2010年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2010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 谢丁;FPGA互连结构评估系统研究与实现[D];复旦大学;2011年
4 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
5 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
6 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
7 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
8 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
9 隋文涛;FPGA布局算法研究[D];清华大学;2011年
10 王建庄;基于FPGA的高速图像处理算法研究及系统实现[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
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 程浏;基于FPGA的图像处理系统[D];中南民族大学;2011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 周志娟;相移波束形成的FPGA实现[D];哈尔滨工程大学;2011年
6 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
7 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
8 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
9 杜国女;基于FPGA的音乐景观灯的设计与实现[D];兰州交通大学;2011年
10 隆志远;基于FPGA和光电耦合的旋转机械非接触双向信号传输系统[D];南京航空航天大学;2010年
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