本文選題：攝像頭 + 門陣列��； 參考：《天津理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著工業(yè)自動化的不斷發(fā)展,基于視覺的監(jiān)控系統(tǒng)和圖像處理系統(tǒng)的需求在持續(xù)增長,在公共交通、安全監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、工業(yè)檢測、衛(wèi)星與實驗等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。而在目前的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用FPGA處理的并不是很多,由于嵌入式系統(tǒng)中基于FPGA、DSP等處理芯片的能力越來越強,尤其是FPGA的可并行處理優(yōu)勢,一些像素級的復(fù)雜算法在FPGA上可以輕而易舉的實時完成,如視頻的編解碼、邊緣提取、邊緣檢測等,所以FPGA勢必成為今后視頻監(jiān)控領(lǐng)域的一面旗幟。本文深入分析了現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的基本結(jié)構(gòu)和工作方式,提出了利用FPGA并行處理優(yōu)勢完成實時監(jiān)控系統(tǒng)的搭建和實現(xiàn)方案,并實時完成圖像的灰度化、邊緣檢測、腐蝕膨脹算法的實現(xiàn),得到較好的邊緣檢測效果。該系統(tǒng)采用了ALTERA公司的Cyclone IV系列作為核心處理芯片來驅(qū)動OV7725攝像頭,對采集的數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換、灰度化、邊緣檢測、膨脹腐蝕等算法處理,最后驅(qū)動VGA實時顯示。與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比較,此系統(tǒng)具有可重構(gòu)性、實時性好、設(shè)計靈活、處理速度快等優(yōu)勢。系統(tǒng)主要分為圖像采集模塊、預(yù)處理模塊、邊緣檢測模塊、跨時鐘域和圖像緩存模塊、VGA顯示模塊等,此系統(tǒng)利用verilog HDL語言對各個模塊編程實現(xiàn),在Quartus II平臺上完成測試和板級實現(xiàn),尤其對OV7725攝像頭輸出的視頻流在不同時鐘域?qū)崿F(xiàn)跨時鐘域的數(shù)據(jù)交互、邊緣檢測和膨脹腐蝕算法的FPGA實現(xiàn)深入分析,利用modelsim和signal Tap II軟件進行了仿真和板級調(diào)試。研究結(jié)果表明,在FPGA硬件平臺上能夠高效的完成實時監(jiān)控以及邊緣檢測等復(fù)雜算法的實時實現(xiàn),利用圖像灰度化、腐蝕膨脹算法使得邊緣檢測效果更平滑、清晰,滿足今后復(fù)雜高精度的監(jiān)控安全、航空航天領(lǐng)域的圖像處理實時性要求,對以后目標(biāo)識別、檢測、導(dǎo)航制導(dǎo)等復(fù)雜算法的研究具有較高的理論和應(yīng)用價值。
[Abstract]:With the continuous development of industrial automation, the demand of visual monitoring system and image processing system is increasing continuously. It has important applications in the fields of public transportation, safety monitoring, environmental monitoring, industrial detection, satellite and experiment and so on. However, there are not many applications of FPGA in the current video surveillance system, because the ability of processing chips based on FPGA DSP is becoming stronger and stronger in embedded system, especially the advantages of FPGA in parallel processing. Some complex algorithms at pixel level can be easily implemented in real time on FPGA, such as video coding and decoding, edge detection, so FPGA will become a banner in the field of video surveillance in the future. In this paper, the basic structure and working mode of Field Programmable Gate Array (FPGA) are analyzed in depth, and the scheme of real-time monitoring system based on FPGA parallel processing is put forward, and the image grayscale and edge detection are realized in real time. A better edge detection effect is obtained by the implementation of the corrosion expansion algorithm. The system uses Cyclone IV series of Altera company as the core processing chip to drive the OV7725 camera. The collected data are processed by format conversion, grayscale, edge detection, expansion corrosion and so on. Finally, the real-time display of VGA is driven. Compared with the traditional system, this system has the advantages of reconfigurable, real-time, flexible design and fast processing speed. The system is mainly divided into image acquisition module, preprocessing module, edge detection module, cross-clock domain and image buffer module, VGA-display module, etc. Test and board level implementation is completed on Quartus II platform. Especially, the FPGA implementation of OV7725 video stream in different clock domain, edge detection and expansion corrosion algorithm is deeply analyzed. Modelsim and signal Tap II software are used for simulation and board level debugging. The research results show that real-time monitoring and edge detection can be realized efficiently on FPGA hardware platform. The edge detection effect is smoother and clearer by using image grayscale and corrosion expansion algorithm. It can meet the requirements of complex and high-precision monitoring and control and real-time image processing in the field of aerospace. It has high theoretical and practical value for the research of complex algorithms such as target recognition, detection, navigation guidance and so on.
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP391.41

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本文編號：2109809