【摘要】：隨著圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展,不管是對圖像處理算法,還是對算法的實現(xiàn)平臺都有了更多要求。算法改進(jìn)到目前程度,想要再有飛躍式提升已經(jīng)比較困難了,而圖像處理平臺則可根據(jù)不同應(yīng)用場合以及應(yīng)用需求,不斷進(jìn)行翻新及改進(jìn)。為更加貼近具體應(yīng)用場合,同時更好滿足具體應(yīng)用需求,圖像處理平臺的軟硬設(shè)計被當(dāng)做一個很好的解決辦法而提出。其中FPGA和DSP架構(gòu)自提出以來就備受歡迎,這是因為此平臺能夠巧妙的利用兩者優(yōu)勢進(jìn)行互補(bǔ),從而大大提升圖像處理平臺的性能。在針對輸入輸出速度要求較高的圖像實時傳輸及處理方面,TS201獨(dú)有的鏈路口資源有著一定優(yōu)勢。本文在設(shè)計并開發(fā)一個基于嵌入式系統(tǒng)的通用圖像處理平臺這樣一個項目背景,深入地分析了項目需求后,給出雙DSP+雙FPGA的圖像處理平臺設(shè)計方案。方案選用兩片ADI公司的TigerSHARC系列ADSPTS201芯片,作為核心處理器;兩片Xilinx公司的Spartan-6系列FPGA芯片XC6SLX100-3CSG484I,作為底層算法處理和接口控制的核心。方案整體實現(xiàn)了可配置的系統(tǒng)架構(gòu),并基于Camera Link接口完成圖像處理計算機(jī)和探測器以及主機(jī)之間的圖像傳輸。本文在給出詳細(xì)方案的同時,論證了方案的可行性并給出了 DSP針對16位灰度圖像處理模塊的構(gòu)建和實現(xiàn)結(jié)果分析,主要包括圖像濾波算法模塊、角點(diǎn)檢測模塊以及無損壓縮編解碼模塊。其中角點(diǎn)檢測模塊采用了 SUSAN算法,無損壓縮編解碼采用了范式Huffman編解碼方法,濾波算法模塊則包括了一些小型算法,比如中值濾波、最大(小)值以及均值濾波模塊。本文最后介紹了整個系統(tǒng)的調(diào)試過程,其中詳細(xì)介紹了鏈路口接收、SDRAM配置以及時鐘芯片調(diào)試等設(shè)計,論文完成了 TS201圖像處理平臺的軟硬設(shè)計與實現(xiàn),該設(shè)計已成功應(yīng)用在某圖像處理系統(tǒng)中。
【圖文】：

１邐Ｃ語言以及匯編語言，由于Ｃ語言具有很強(qiáng)的可移植特性一定程度上也能夠縮短開發(fā)逡逑周期以及成本，總體而言這種架構(gòu)的系統(tǒng)開發(fā)周期以及開發(fā)難度適中。如圖２．１所示逡逑為系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框架圖。逡逑邐邐ｒ．逡逑探測器ｉ邋＝５｜邋ＬＶ冗像｜＝＾邐邐邋邐逡逑邐邋１＝０存儲設(shè)備邐存儲設(shè)備逡逑Ｎ＝邋ｆｐｇａｉ邐＿逡逑＇邋Ｉ邐／邐ｆ＼逡逑其他系統(tǒng)邐ＲＳ４２２和０＝邐（邐；逡逑Ｉ邐＼邐／逡逑＾邋ＲＳ４２２串□邐Ｎ邐ｖ逡逑ｊｔ邐Ｘ逡逑探測器邋２邐ＬＶ＾Ｓ？？邋｜＝＆邐ｉ邐＾邐ｉ邐ｉ逡逑邐邋存儲設(shè)備邐存儲設(shè)備逡逑Ｍ邋輸出邋＿邋Ｋ邐ＦＰＧＡ２邐．邋ＤＳＰ２逡逑■邐ｉ邐／邐Ｋ逡逑其他系統(tǒng)ｃ＝＝ｉ畫串丨口邋ｉｃ＝邐邐、丨逡逑＾邐ＲＳ４２２邋串口邐＾逡逑圖２．１系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框架圖逡逑其架構(gòu)包括系統(tǒng)核心處理模塊、電源管理模塊、時鐘管理模塊和接口模塊等部分逡逑組成。其中電源模塊以及時鐘模塊作為整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分，是系統(tǒng)穩(wěn)定工作的重要逡逑前提為兩個子系統(tǒng)功能實現(xiàn)提供了必不可少的動力能源。逡逑其中每個子系統(tǒng)都是由Ｃａｍｅｒａ邋Ｌｉｎｋ接口模塊和其他基本接口模塊，ＦＰＧＡ模塊逡逑以及ＤＳＰ模塊構(gòu)成的。具體來講子系統(tǒng)的接口模塊，一方面是Ｃａｍｅｒａ邋Ｌｉｎｋ接口模塊，逡逑將ＬＶＤＳ串行高速圖像信號通過ＭＡＸ９２３４芯片進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，最終轉(zhuǎn)換成并行ＴＴＬ逡逑信號并將ＴＴＬ信號輸入至ＦＰＧＡ模塊，這部分作為數(shù)字圖像輸入接口，在完成系列處逡逑理后最終還要將處理結(jié)果原格式輸出

１邐Ｃ語言以及匯編語言，由于Ｃ語言具有很強(qiáng)的可移植特性一定程度上也能夠縮短開發(fā)逡逑周期以及成本，總體而言這種架構(gòu)的系統(tǒng)開發(fā)周期以及開發(fā)難度適中。如圖２．１所示逡逑為系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框架圖。逡逑邐邐ｒ．逡逑探測器ｉ邋＝５｜邋ＬＶ冗像｜＝＾邐邐邋邐逡逑邐邋１＝０存儲設(shè)備邐存儲設(shè)備逡逑Ｎ＝邋ｆｐｇａｉ邐＿逡逑＇邋Ｉ邐／邐ｆ＼逡逑其他系統(tǒng)邐ＲＳ４２２和０＝邐（邐；逡逑Ｉ邐＼邐／逡逑＾邋ＲＳ４２２串□邐Ｎ邐ｖ逡逑ｊｔ邐Ｘ逡逑探測器邋２邐ＬＶ＾Ｓ？？邋｜＝＆邐ｉ邐＾邐ｉ邐ｉ逡逑邐邋存儲設(shè)備邐存儲設(shè)備逡逑Ｍ邋輸出邋＿邋Ｋ邐ＦＰＧＡ２邐．邋ＤＳＰ２逡逑■邐ｉ邐／邐Ｋ逡逑其他系統(tǒng)ｃ＝＝ｉ畫串丨口邋ｉｃ＝邐邐、丨逡逑＾邐ＲＳ４２２邋串口邐＾逡逑圖２．１系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框架圖逡逑其架構(gòu)包括系統(tǒng)核心處理模塊、電源管理模塊、時鐘管理模塊和接口模塊等部分逡逑組成。其中電源模塊以及時鐘模塊作為整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分，是系統(tǒng)穩(wěn)定工作的重要逡逑前提為兩個子系統(tǒng)功能實現(xiàn)提供了必不可少的動力能源。逡逑其中每個子系統(tǒng)都是由Ｃａｍｅｒａ邋Ｌｉｎｋ接口模塊和其他基本接口模塊，ＦＰＧＡ模塊逡逑以及ＤＳＰ模塊構(gòu)成的。具體來講子系統(tǒng)的接口模塊，一方面是Ｃａｍｅｒａ邋Ｌｉｎｋ接口模塊，，逡逑將ＬＶＤＳ串行高速圖像信號通過ＭＡＸ９２３４芯片進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，最終轉(zhuǎn)換成并行ＴＴＬ逡逑信號并將ＴＴＬ信號輸入至ＦＰＧＡ模塊，這部分作為數(shù)字圖像輸入接口，在完成系列處逡逑理后最終還要將處理結(jié)果原格式輸出
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2530054