基于fpga的声纳图像处理卡的设计与实现

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1、『IIIIIplllllllllllllllllllllllplllllllllrfr14『Y1437075分类号：UDC：工学硕士学位论文密级：编号：基于FPGA的声纳图像处理卡的设计与实现硕士研究生：王广新指导教疖：卞红雨教授学位级别：工学硕士学科专业：信号与信息处理所在单位：水声工程学院论文提交日期：2009年2月论文答辩日期：2009年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学硕士学位论文摘要近年来，随着声纳技术的发展和硬件处理能力的提高，声纳数据——尤其是声纳图像数据处理的运算量愈发增加，一个图像预处理硬件模

2、块可以很大程度上减轻主机处理器的运算负担。本文提出了一个声纳图像处理板的解决方案，它具有运算效率高、通用性好等特点。一个声纳系统的图像处理板承担着从数据采集设备接收图像数据，对这些数据进行预处理，并上传至主机磁盘存储的任务。这一任务可细化为三大功能模块，也是本文的主要研究工作三部分：载体——图像处理板的硬件系统设计，接口——PCI设备的驱动和接口程序设计，处理——图像预处理算法在FPGA上的实现。硬件系统方案选取FPGA作为主处理器，职责是完成该图像处理卡所承担的全部图像处理运算以及存储器、外围接口等的控制任务。针对图像声

3、纳系统数据率高的特点，硬件同上端PC机的接口采用了PCI局部总线设计，此外还在处理板上设置了两片SDRAM，以乒乓操作的形式保证了图像数据流的连续、实时性。本文开发了PCI设备在Windows操作系统环境下的驱动程序和应用接口程序，采用了DMA传输方式保证了数据传输的速度和可靠性，实现了人机交互和对板卡的控制操作功能。本文还讨论了图像预处理所涉及到的主要算法及其运算特点，并在FPGA实现了开闭处理和中值滤波这两种具有代表性的算法。通过与PC机的比较显示出FPGA在图像预处理中的优越性。关键词：图像声纳；图像处理；FPGA；

4、PCI啥尔滨t程大学硕士学链论文ABSTRACTAlongwiththeimprovementofthesonartechnologyandhardwareprocessingcapacityinrecentyears，thecalculationofsonardata，especiallysonarimagedataisgrowingquickly，animagepreprocessingmodulecaneffectivelysharetheburdenoftheCPU’S．Asolutionofsonarimagep

5、rocessingboardwithgoodcomputingefficiencyandgeneralityisprovidedinthispaper．Thetasksoftheimageprocessingboardinsonarsystemincludereceivingandpreprocessingimagedatafromdatacollectingdevice，uploadtostorageinterface，etc．Thesetaskscanbedividedintothreepanswhicharealso

6、thethreeaspectsdiscussedinthispaper：carriermhardwarecomponentofimageprocessingmodule，interface--driverandapplicationprogram，processin—heimagepreprocessingalgorithmsimplementationonFPGAprocessor。FPGA,asthecoreprocessingunit，functionsnotonlyastheimageprocessor，butal

7、soasthestorage&VOportcontroller。Consideringthehighdataratecharacteristics，theprocessingmoduleinterfaceswithPCbyPCIbus，there’retwoSDRAMstoguaranteetheconsistencyandreal—timecommunicationofthedatastream．Asystemdriverandaninterfaceapplicationprogramaredeveloped，withD

8、MAtransmission，theefficiencyandreliabilityareensured，human·computerinteractionisalsoimplemented．Inthispaper,somecommonalgorithmsinimagepreprocessingandc