基于FPGA的图像处理系统

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1、武汉科技大学硕士学位论文第1页摘要图像处理技术是信息科学中近几十年来发展最为迅速的学科之一．目前，数字图像处理技术被广泛应用于航空航体、通信、医学及工业生产领域中。图像处理系统的硬件实现一般来讲有三种方式：专用的图像处理器件主要有专用集成芯片(Applicati∞SpecificIntegmtedCircIIit)、数字信号处理器(DigitalSignalProcem)和现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateAway)以及相关电路组成。它们可以实时高速完成各种图像处理算法。图像处理中，低层的图像预处理的数据量很大，要求处理

2、速度快，但运算结果相对比较简单。相对于其他两种系统，基于FPGA的图像处理系统非常合适用于图像的预处理。本文设计了一种基于FPGA的图像处理系统。它的主要功能有：对摄像头送来的视频数据进行采集，并把它数字化；实现中值滤波和边缘检测这两种图像增强算法；将数字视频信号转换为模拟信号。图像处理系统由主处理器单元、图像编码单元和图像解码单元三部分组成。FPGA作为整个系统的核心器件，不仅要模拟出12C总线协议，完成视频解码芯片和编码芯片的初始化；还要对视频流同步信号提取，实现图像采集控制，并将图像信号存储在SRAM中；图像增强算法也是在FPC认中实现．采

3、用P}ⅡLIPS公司的专用视频解码芯片S从711IA将模拟视频转化数字视频；视频编码芯片S从7121完成数字视频到模拟视频的转化。关键词：图像处理系统；FPGA；图像增强；12c总线第1I页武汉科技大学硕士学位论文AbstractImageProcessingisoneofthesubjectsexpandingrapidlyinthefieldofinformationscienceduringthepastseveraldecades．Atpresent，ithasappliedextensivelyinmanysubjectssuch笛av

4、iation,medicine，communications，andindustryetc．Generalspeaking，therearc3kindsofimageprocessingsystemstoimplementthedigitalimageprocessingalgorithms，themainchipsoftheeachsystema陀ASlC(ApplicationSpecificIntegratedCircui0，DSP(DigitalSignalProcesschip)andFPGA(FieldProgrammableGate

5、Array)．Comparingtheothertowsystems，theimageprocessingsystemwithFPGAisespeciallygoodatpre-processingforimagesbecauseofitshighspeedandtheabilitytoprocessagreatamountofdata．Inthispaper,aimageprocessingsystemusingFPGAhasbeendesignedandsetup．Itcouldsamplethedatastreamfromthecamera

6、anddigitalizeit；removethenoiseformtheimagesanddetecttheedgeintheimage；convertthedigitalsignalstoanalogdatastreamwhichcallbedisplayed．Theimageprocessingsystemconsistsofthreeparts，themaincontroller,thevideodecoderandthevideoencoder．Themaincontroller-FPGAinkializesthedecoderchip

7、andtheencodcrchipthroughFCbus．FPGAisusedtosynchronizethevideosignal，realizethecontrollingofvideocapturing，andsendthedatatotheSRAMtoo．Besidesthat,thealgorithmsoffilterandedgedetectionagealsoimplementedbyFPGA．Inthesystem，thevideodecoderchipSAA7lIlAconvertstheanalogvideoproduced

8、fromthecameratothedigitalvideosignal．andthevideoencoderchipSAA7121co