在航空航天、空間攻防、工業(yè)流水線以及道路交通中存在大量高速運動的目標,這些目標表面特征復(fù)雜,包含各類直線特征、橢圓特征以及其他不規(guī)則特征,為了實現(xiàn)目標定位,可以利用目標直線特征參數(shù)進行位姿解算,從而確定目標位置信息,而當(dāng)前直線特征檢測速度慢,資源耗費大成為制約高速測量的一個關(guān)鍵問題,因此對運動目標的直線特征進行高速視覺檢測成為本論文研究的價值所在。本論文以直線特征的高速檢測為目的,通過對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化,利用視覺檢測的方法通過硬件加速技術(shù)實現(xiàn)直線特征的高速檢測。首先對硬件系統(tǒng)進行了探討,在圖像傳輸過程中采取CameraLink高速傳輸接口解決了圖像傳輸過程中的耗時問題,然后提出了基于FPGA的硬件處理單元實現(xiàn)高分辨率圖像下大數(shù)據(jù)量的并行計算問題。然后對系統(tǒng)算法布局進行了探討,對圖像預(yù)處理算法與直線特征識別算法進行了系統(tǒng)級任務(wù)流水線布局,根據(jù)FPGA并行流水線處理的優(yōu)勢,各算法之間采用重疊布局與獨立布局相融合的方式,提高了系統(tǒng)算法的處理效率。接著對圖像預(yù)處理中的中值濾波、邊緣提取、閾值處理以及邊緣細化算法的結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化,并且基于FPGA實現(xiàn)了算法加速處理,實現(xiàn)了單時鐘下同時處理多像素的...

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 直線檢測方法研究現(xiàn)狀
        1.2.2 直線特征檢測系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 直線特征高速視覺檢測系統(tǒng)構(gòu)架
    2.1 引言
    2.2 系統(tǒng)檢測原理
    2.3 系統(tǒng)設(shè)計指標
    2.4 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
        2.4.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計思想
        2.4.2 硬件系統(tǒng)實現(xiàn)
    2.5 基于FPGA流水線特征的算法優(yōu)化布局
        2.5.1 直線檢測算法總體結(jié)構(gòu)
        2.5.2 圖像預(yù)處理算法布局
        2.5.3 直線特征識別算法布局
    2.6 本章小結(jié)
第3章 圖像采集及其預(yù)處理加速算法
    3.1 引言
    3.2 圖像接口的FPGA邏輯實現(xiàn)
        3.2.1 CameraLink高速傳輸接口的圖像采集
        3.2.2 基于乒乓處理機制的圖像實時顯示
        3.2.3 圖像采集與顯示仿真驗證
    3.3 圖像預(yù)處理加速算法的FPGA邏輯實現(xiàn)
        3.3.1 中值濾波算法的優(yōu)化加速
        3.3.2 基于FPGA并行加速的邊緣提取算法
    3.4 邊緣提取結(jié)果的優(yōu)化處理算法
        3.4.1 邊緣判斷閾值優(yōu)化算法
        3.4.2 邊緣細化算法
    3.5 本章小結(jié)
第4章 霍夫變換算法的FPGA邏輯實現(xiàn)
    4.1 引言
    4.2 標準霍夫變換算法
    4.3 霍夫變換算法的FPGA邏輯實現(xiàn)思想
    4.4 基于FPGA的參數(shù)坐標加速處理
        4.4.1 基于查找表的整數(shù)化處理
        4.4.2 FPGA下參數(shù)坐標的加速計算
    4.5 投票統(tǒng)計算法的優(yōu)化處理及其FPGA邏輯實現(xiàn)
        4.5.1 傳統(tǒng)投票統(tǒng)計算法資源耗費分析
        4.5.2 投票統(tǒng)計算法結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
        4.5.3 算法邏輯實現(xiàn)
    4.6 直線擬合算法
    4.7 本章小結(jié)
第5章 整體性能驗證與分析
    5.1 引言
    5.2 直線檢測準確度驗證
        5.2.1 無遮擋條件
        5.2.2 有部分遮擋條件
        5.2.3 壓力實驗
    5.3 魯棒性實驗
    5.4 直線特征高速視覺檢測系統(tǒng)動態(tài)檢測實驗
    5.5 直線特征高速視覺檢測系統(tǒng)性能分析
        5.5.1 算法耗時分析
        5.5.2 實時性對比
        5.5.3 資源占用分析
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝



本文編號：3750024