多频点图像采集系统设计与实现.pdf

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1、多频点图像采集系统设计与实现王良松2015年1月中图分类号：TN919.82UDC分类号：623.6多频点图像采集系统设计与实现作者姓名王良松学院名称信息与电子学院指导教师单涛副教授答辩委员会主席王祖林教授申请学位级别工学硕士学科专业信息与通信工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月Designandimplementationofmulti-frequenciesimageacquisitionsystemCandidateName:LiangsongWangSchoolorDepartment:SchoolofInf

2、ormationandElectronicsFacultyMentor:AssociateProf.TaoShanChair,ThesisCommittee:Prof.ZulinWangDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:InformationandCommunicationEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:January，2015北京理工大学硕士学位论文摘要现代化生产和科学研究对视频图像采集系统的

3、要求日益提高。传统的模拟图像传输系统实时性强，但处理功能简单、采用分立元件，可靠性差、不宜调试、不能很好地满足特殊要求。基于FPGA技术的实时图像采集系统，可在单片FPGA上完成整个系统的软硬件设计，集成度高，有着较高的性价比，而且系统升级方便，图像采集、处理、存储和显示都通过硬件逻辑实现，充分发挥了FPGA并行处理能力，特别适合对实时性要求较高的图像采集系统。本文研究的图像传输系统应用在飞行器的图像传输系统中，由于飞行器质量、体积、功耗等有严格限制，因此图像传输系统采用模拟传输体制，在接收端进行图像数字化采样和处理。这样既保证了系统

4、的实时性，又可以形成数字图像矩阵。该系统采用阵列信号处理方式，需要同时并行接收多飞行器传回的图像信号，宽带信号的巨大运算量给实时处理带来了很大的挑战。因此，本文就实时图像采集系统的设计和FPGA实现进行了研究。本课题的主要研究内容和创新包括以下几个方面：1．从图像传输系统的应用特点出发，对实时图像采集系统的需求做了详细分析，结合现有的硬件平台，给出了多频点图像采集系统的整体设计方案；随后对系统进行了模块化设计。2．针对本系统多频点多通道的信号处理特点，改进了多通道下变频器结构，在满足系统指标要求的前提下大大降低了FPGA逻辑资源消耗；

5、对数字波束合成原理进行了研究，提出了一种预置多波束的DBF方案，在系统需求与实现代价间取得了平衡，经测试验证，所提方案可有效抑制干扰。3．详细研究了影响视频解码性能的关键因素，提出了一种全数字视频解码器的FPGA实现结构，同时设计了多通道图像数据转发及缓存方案，并在现有的硬件平台上予以实现。关键词：图像采集，DDC，DBF，视频解码，FPGA实现I北京理工大学硕士学位论文AbstractModernproductionandscientificresearchhavemadeanever-increasingdemandforvide

6、oimageacquisitionsystem.Traditionalanalogimagetransmissionsystemfeaturessimpleprocessingfunctionality,discrete-componentconstruction,lowreliability,poordebuggingperformance,andlowadaptivitytospecialrequirements.Real-timeimagesamplingsystembasedonFPGAtechnologycancomplet

7、ethehardwareandsoftwaredesignsforthewholesystemonasingle-chipFPGA.Thesystemisofahighintegrationandahighperformancepriceratio,andiseasytoupgrade.Still,imageacquisition,processing,storage,anddisplayarerealizedbyhardwarelogic,whichgivesfullplaytotheFPGAparallelprocessingca

8、pabilities,especiallysuitableforimageacquisitionsystemwithhighreal-timerequirements.Inthispaper,westudiedtheim