基于soc-fpga的图像采集与处理系统设计

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1、基于SoC-FPGA的图像采集与处理系统设计作者姓名郝小伟学校导师姓名、职称任爱锋副教授领域电子与通信工程企业导师姓名、职称孙波工程师申请学位类别工程硕士提交学位论文日期2014年11月学校代码10701学号1202121303分类TN82号TP39密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于SoC-FPGA的图像采集与处理系统设计作者姓名：郝小伟领域：电子与通信工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：任爱锋副教授企业导师姓名、职称：孙波工程师提交日期：2014年11月ADesignofImageAcquisitionAndProcessingBasedOnSoCFPGAAthesissubmi

2、ttedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicsandCommunicationEngineeringByHaoXiaoweiSupervisor:RenAifengNovember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安

3、电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本

4、授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要随着数字处理芯片和图像处理算法的高速发展，图像采集与实时处理技术被广泛应用于国防军事、工业测控、安防监控等领域。本文采用Altera公司集成了ARM架构硬核处理器系统（HardProcessorSystem，简称HPS）的SoCFPGA作为核心处理器，设计了图像采集与处理系统解决方案。本文设计方案应用FPGA端资源实现数字逻辑设计，由HPS端完成图像处理算法，利用了FPGA并行处理、可重复配置的优势，同时也充分发挥了ARM软件编程的灵活性，使得本文图像采集处理系统具有开发周期短、硬件可编程、算法实现灵活的特点。本文图像采集与处理系统完成了图像实时

5、采集、颜色空间转换、SDRAM数据缓存、图像存储以及边缘检测等功能。论文介绍了SoCFPGA器件特性及其设计流程，然后分别论证了图像采集与处理系统硬件、软件整体设计方案，并对每个子模块进行了详细阐述。硬件部分利用FPGA逻辑资源完成图像采集控制、颜色空间转换、多端口SDRAM缓存以及HPS硬核处理器系统子模块，实现图像的前端采集控制、VGA实时显示以及后端预处理等功能，并最终将RGB和YCrCb图像数据传输至HPS硬核处理器系统。软件部分基于Linux操作系统设计应用程序，实现了图像数据获取、存储、边缘检测等功能。最后，论文给出了系统软硬件调试结果。本文详细介绍了基于SoCFPGA的图像采集与

6、处理系统的设计方案，实现了预期功能，具有较好的实时性、稳定性及灵活性。关键词：图像处理，SoCFPGA，HPS，SDRAM，边缘检测论文类型：工程(或规划)设计I西安电子科技大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTWiththerapiddevelopmentofdigitalchipsandimageprocessingalgorithm,thetechnologyofimageacquisitionandreal-timeprocessingiswidelyusedinmilitarydefense,industrialcontrol,securitymonitoringand

7、otherfields.Animageacquisitionandprocessingsystemisdesignedinthispaper,inwhichanAlteraSoCFPGAcontainingahardprocessersystem(HPS)basedonARMArchitectureisselectedtobethecoreprocesser.TheFPGAportresource