【摘要】：高速智能圖像系統(tǒng)是兼具高速圖像采集、智能化的圖像處理和高速率的數(shù)據(jù)傳輸能力的嵌入式系統(tǒng)設(shè)備。隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,智能圖像采集系統(tǒng)日益趨向小型化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和高速化。如何使更具智能化、低成本、多功能的圖像設(shè)備應(yīng)用于人們的生產(chǎn)生活已日益成為研究的焦點(diǎn)。本課題結(jié)合FPGA嵌入式圖像開發(fā)技術(shù)和USB3.0接口的超高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),從智能化和高速化兩個方面出發(fā),嘗試設(shè)計(jì)一款針對特定應(yīng)用的具有低成本、低功耗和較好性能的高速智能圖像系統(tǒng)。在高速性方面,利用Cypress公司EZ-USB FX3 USB3.0開發(fā)套件,設(shè)計(jì)針對1080P視頻流傳輸?shù)腢VC接口;在智能性方面,以當(dāng)前較為成熟的人臉膚色檢測理論為基礎(chǔ),在FPGA實(shí)現(xiàn)視頻圖像的人臉片上實(shí)時檢測。課題完成的工作有:首先,在MATLAB平臺上驗(yàn)證基于膚色的人臉檢測算法的可行性;其次,完成了FPGA端彩條圖像的IP核設(shè)計(jì)和1080P圖像傳輸?shù)腢SB3.0接口設(shè)計(jì),包括設(shè)計(jì)乒乓緩沖結(jié)構(gòu),減少高速數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)的延遲;最后,完成膚色算法模型的硬件實(shí)現(xiàn),通過搭載低速攝像頭OV7670,在FPGA端硬件實(shí)現(xiàn)了基于膚色檢測的人臉檢測算法,其中包括多個IP核的設(shè)計(jì),如CMOS圖像采集模塊,顏色空間轉(zhuǎn)換模塊,形態(tài)學(xué)濾波模塊,人臉檢測模塊,數(shù)據(jù)傳輸控制模塊等。最后,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,以USB3.0為高速圖像傳輸視頻接口和以FPGA作為前端片上圖像處理主控芯片的高速智能系統(tǒng)是可行的。論文對以FPGA為主控芯片的嵌入式圖像開發(fā)和對USB3.0高速圖像接口的設(shè)計(jì),為以后高幀率智能相機(jī)的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ),方便了后續(xù)的智能圖像系統(tǒng)的開發(fā)和產(chǎn)品化應(yīng)用。
[Abstract]:High-speed intelligent image system is an embedded system device with high-speed image acquisition, intelligent image processing and high-speed data transmission. With the development of information industry, intelligent image acquisition system tends to be miniaturized, intelligent, networked and high-speed. How to make more intelligent, low-cost, multi-functional image equipment applied to people's production and life has become the focus of research day by day. Combined with FPGA embedded image development technology and ultra-high-speed data transmission technology of USB3.0 interface, this paper attempts to design a low-cost design for specific applications from the aspects of intelligence and high-speed. High-speed intelligent image system with low power consumption and better performance. In the aspect of high speed, the UVC interface for 1080p video stream transmission is designed by using the EZ-USB FX3 USB3.0 development kit of Cypress company. In the aspect of intelligence, based on the current mature theory of human face color detection, real-time detection of human face in video images on FPGA is realized. The main work of this thesis is as follows: firstly, the feasibility of face detection algorithm based on skin color is verified on MATLAB platform; Secondly, the IP core design and the USB3.0 interface design of 1080p image transmission are completed, including the design of ping-pong buffer structure to reduce the delay of high-speed data transmission. Finally, the hardware implementation of skin color algorithm model is completed. The face detection algorithm based on skin color detection is implemented by using low-speed camera OV7670, in FPGA hardware, including the design of multiple IP cores, such as CMOS image acquisition module. Color space conversion module, morphological filtering module, face detection module, data transmission control module. Finally, the experimental results show that the high-speed intelligent system with USB3.0 as the high-speed video transmission interface and FPGA as the on-chip image processing master chip is feasible. The development of embedded image based on FPGA and the design of high-speed image interface of USB3.0 have laid a foundation for the design of intelligent camera with high frame rate in the future. It is convenient for the following intelligent image system development and product application.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41

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本文編號：2455346