基于fpga+dsp的实时图像处理系统设计与实现

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1、万方数据No．2Apr．．2010微处理机MICROPROCESSORS第2期2010年4月基于FPGA+DSP的实时图像处理系统设计与实现罗戈亮，鲁新平，李吉成(国防科学技术大学电子科学与工程学院ATR国防科技重点实验室，长沙410073)摘要：针对图像处理系统计算量大、实时性高和体积小的要求，研制了一种以DSP为主处理器FPGA为辅处理器的高性能实时图像处理系统。利用这两种芯片的各自特点，将算法分成两部分分别交由FPGA和DSP处理，大大提高了算法的效率。系统具有结构简单易于实现和运用方便灵活的特点，加载上相应的程序之后能实现对所获取的图像跟踪、识别和匹配等处理方法。

2、详细说明了系统的设计思路和硬件结构，并在硬件系统上进行了算法仿真及实验验证。实验结果表明：该系统实时性高，适应性好，能够满足设计要求。关键词：实时系统；图像处理；VHDL硬件语言；现场可编程门阵列DOI编码：10．3969／j．issn．1002—2279．2010．02．032中图分类号：TP391．9文献标识码：A文章编号：1002—2279(2010)02—0108—03DesignandImplementationofReal——timeImageProcessingSystemBasedonFPGAandDSPLUOGe—liang，LUXin—ping，LIJ

3、i—cheng(ATRlabofElectronicScienceandEngineeringDepartment，NationalUniversityofDefenseTechnology，ChangSha410073，Ch／na)Abstract：Aimingattherequirementsofalargeamountofcalculation，hishrealtimeandsmallvolumeofimageprocessingsystem．TheauthordevelopedarealtimeimageprocessingsystembasedonFPGAand

4、DSP．Makinguseofthecharacteristicsofbothchips，thealgorithmisdividedintotwopartsprocessedbytheFPGAandDSPrespectively，thusgreatlyenhancingtheefficiencyofthealSorithm．TheSystemisofsimplestructure，easytoimplementandwithcharacteristicsofconvenientandflexibleapphance，itcanachieveimageprocessingm

5、ethods，suchastracking，recognizingandmatchingtheobtainedimage．Thethesisillustratedthedesignideaofthesystemandstructureofthehardware．Moreover，inordertovalidatethesystem，we13111somealgorithmsimulationonthehardwaresystem，theresultofwhichindicatedthatthissystemisofperfectrealtimeperformanceand

6、flexibility，andisabletomeetthedesignrequirements．Keywords：Real—timesystem；Imageprocessing；VHDL；FPGA1引言‘11图像处理系统的处理算法复杂，计算量大，处理实时性要求高，同时系统的体积也有严格的限制。因此在设计系统时必须综合考虑这些特点，合理选用芯片并保留一定的余度。通常的方法是以FPGA和DSP作为系统的处理器，即由FPGA承担图像预处理功能，DSP实现更复杂的图像处理算法。在这样一种结构之上如何扩展系统的应用，增加其灵活性并减少因前期设计不当造成的风险是设计前需要重点考虑的

7、问题。2系统结构设计实时图像处理系统除了FPGA和DSP这两个核心部分之外，还应该有图像获取模块、图像输出模块以及相应的存储部分及通信控制电路等组成。各个主要模块的功能如下：图像获取模块：将成像仪输人的图像进行分离、作妻简介：罗戈亮(1981一)，男，江西吉安人，硕士研究生，主研方向：信息与通信工程。收稿H期：2009—09一01万方数据2期罗戈亮等：基于FPGA+DSP的实时图像处理系统设计与实现·109·放大，并在FPGA的控制下完成A／D采样，将模拟信号转换为数字信号，并将数字信号输人FPGA模块。FPGA模块：该模块的