SOPC技术在视觉测量中的应用研究

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1、摘要本文以视觉测量为研究背景，探讨了一种基于SOPC(片上可编程系统)技术的视觉测量系统设计方案——．NiosII软核结合用户自定义逻辑的方案，采用基于FPGA的SOPC技术设计视觉测量系统。图像处理是视觉测量的关键，本文研究的重点集中在视觉测量系统中前端的图像预处理以及后端的部分视觉测量算法(点中心求取)在SOPC系统中的实现。由于本系统所需处理的数据量较大，且后期的视觉测量算法相对复杂。因此，在稳定可靠的前提下实现高效处理并保证系统的灵活性是系统设计的最终目标。基于FPGA的SOPC系统兼备了嵌入式系统与FPGA的优势，为高速视觉测量

2、系统的实现提供了新的解决方案。本系统结合处理算法的特点进行模块划分，根据模块划分进行软硬件协同设计，实现了基于SOPC技术的视觉测量图像处理系统。论文根据系统需求，选定加拿大SBS公司的TSI肘AMIA40为开发平台，并最终确定了系统设计的总体方案。系统设计的基本思想如下：首先针对视觉测量算法进行模块划分，对算法简单、数据处理量大的部分用FPGA逻辑单元自定义硬件模块的方法实现，各硬件模块之间数据采取流水线操作；算法复杂、数据处理量小的部分则在NiosII软核中用软件的方法实现，从而使本系统既具速度优势又具良好的灵活性。本文给出了系统各模

3、块的详细设计，用FPGA实现了中值滤波、除杂散点、二值化以及边缘提取等模块，而点中心的求取则采用NiosII软核实现。最后对系统整体以及系统各模块进行了仿真、调试与实验分析，对设计和调试过程出现的问题进行了分析并给出了解决方案。系统最终通过验证，实现了所需功能。经测试，系统速度优势非常明显，相比较于传统的PC机，处理效率得到极大的提高。关键词：SOPC；视觉测量；FPGA；图像处理；Avalon总线；NiosIIABSTRACTThedesignofastereovisionmeasurememsystembasedOilSOPC(Sys

4、temonaProgrammableChip)usingFPGAisdiscussedinthispaper,whichintegratestheNiosIIsoftwale-corewithlogicinstructionsdefinedbyuseP3．Theimageprocessingisthekeystepofastereovisionmeasurememprocedure．Ourresearchisfocusedontherealizationforaseriesofimagepretreatmentsandthedesigno

5、fasuccessivestereovisionalgorithmwhichobtainsthecentroidcoordinatesoftargetpointsinimagesofourSOPCsystem．Forthecomplicationofastereovisionalgorithmandthelargequantityofdatatobehandled，Oursystemdesignworkisdirectedtopreserveefficiencyandflexibilityunderstability．TheSOPCsys

6、tembasedonFPGApossessestheadvantagesofboththeembeddedsystemandFPGA，whichprovidesanewmethodtoimplementOUrhilghspeedmeasurememsystem．ModuledesignationiscarriedoutintheSOPCsystemaccordingtodifferentfunctionfeaturesofdifferentalgorithmparts．ThehardwareandsoftwareCO—designisus

7、edtoimplememtheimageprocessing．Withsystemrequirememsunderconsideration,theTSUNAMIA40fromSBSofCanadaiSselectedasthedevelopmentplatformandthesystemisdesignedinprinciples勰follows：simplealgorithmmoduleshandlinglargequantityofcomputationareimplementedonhardwareblockscustomized

8、bytheFPGAlogicunitsbetweenwhichdataistransferredbypipelining；complicatedalgorithmswithsmalldatac