基于fpga的高速图像处理系统设计

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1、万方数据2008年6月第22卷第3期装甲兵工程学院学报JoumalofAcademyofAmoredForceEn百nee^ngJun．2008V01．22No．3文章编号：1672-1497(2008)03．0054一05基于FPGA的高速图像处理系统设计李勇许军张新喜邢红涛(装甲兵工程学院控制丁程系，北京100072)摘要：针对坦克图像处理中存在的系统集成度不高、处理速度较慢等问题，设计了一种基于FPGA的高速图像处理系统。该系统通过在FPGA上配置NiosII软核处理器以及图像采集、处理和显示等功能模块来实现其主要硬件电路，并结合

2、系统的软件设计实现了多路图像信号的采集以及图像的放大／缩小、裁剪和叠加显示等功能。由于采用了可编程芯片和并行处理技术，该系统具有集成度高、维修性好、图像处理速度快和实时性强等优点。关键词：坦克；图像处理；FPGA；NiosIIcPu中图分类号：TP391文献标志码：ADesignofHigh-speedImageProcessingSystemBasedonFPGALIYongXUJunZHANGXin—xiXINGHong·tao(DepaItmentofControlEngineering，AcademyofA肿oredForceE

3、n舀neering，Be埒ing100072，ChiM)Abstract：Aimingatthepmblemssuchaslowsysteminte铲“on，slowprocessingmteexistinginimageprocessingintank，ahigh—speedimagepmcessingsystemisdesigned．Thesystemrealizesacquisition，magnification／reduction，clippingandsupe叩ositionofseVeralimagesbyconfigur

4、ingNiosIIsoftcoreCPUandfhnctionmodulessuchasimageacquisition，processinganddisplaytoconstmctmainhardwareonaFPGAchipandbydesigningofsystemsoftware．Byusingprogmmmablechipsandparallelprocess—ingtechnology，thesystemhastheadvantagesofhighintegration，goodmaintenance，quickimagep

5、ro—cessingspeedandstrongreal-timecapability．Keywords：tank；imageprocessing；FPGA；NiosIICPU目前，坦克车载计算机需要突破的主要问题有2个：¨j一是为提高集成度，在采用低功耗POWER·PCcPu的条件下，需设计研制能将图像采集和图像显示功能融合为一体的插卡；二是为配合视频图像、热像仪的广泛应用，以及电子综合化进一步的发展，需要设计高速的图像处理卡。针对以上2大问题，笔者设计了一种基于FP-GA的高速图像处理系统，实现多路图像信息叠加功能。该系统将图像采集

6、、处理和显示等功能集成在一片FPGA芯片上实现，减少了外围电路，提高了系统的性能。同时，各路图像信息并行处理，处理速度和实时性都得到较大提高。收稿日期：2008．0l一03作者简介：李勇(1983一)，男，湖南浏阳人，硕士研究生1系统总体设计系统主要由NiosII软核处理器、图像采集模块、图像处理模块、图像显示模块以及通用的外设接口等组成，其总体结构如图1所示。系统中集成了Altera公司开发的软核CPU、sDRAM控制器以及通用输Ⅳ输出接口等，作为系统主要部分的图像采集、处理和显示模块则是笔者自定义的专用接口模块。系统中各个模块通过A

7、valon总线互联，在NIOSIICPU的协调下工作。整个系统除外围的视频解码芯片、视频DA转换芯片、存储器和键盘外，其余全部集成在一块FP—万方数据第3期李勇等：基于FPGA的高速图像处理系统设计55图l系统总体结构框图GA芯片上。系统的处理过程是：由12C配置的视频解码芯片对摄像头输出的模拟视频信号进行解码，并传输给图像采集模块。采集模块对视频数据进行格式转换，并进行去交织处理，将隔行采集的数据逐行存储到SDRAM显存中。图像处理模块中定义了多个DMA通道，分别对每路图像进行缩小、放大、截图等处理，然后将处理后的各路信号进行叠加，输

8、出给显示模块。显示模块产生显示器行列扫描时序信号，并将图像信息输出给DA转换芯片转换成模拟信号在显示器上显示。系统的各个功能模块在统一的时钟驱动下并行工作，并受NiosIIcPu控制，另外，用户也可以通过键