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基于FPGA的工業(yè)相機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

發(fā)布時(shí)間:2017-03-29 10:08

  本文關(guān)鍵詞:基于FPGA的工業(yè)相機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。


【摘要】:隨著機(jī)器視覺技術(shù)不斷更新發(fā)展,工業(yè)生產(chǎn)智能化不在遙不可及,正在逐步成為現(xiàn)實(shí)。工業(yè)相機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)方面起到了巨大的作用。但目前而言,在使用環(huán)境較為苛刻的情況下,國(guó)內(nèi)產(chǎn)品化的工業(yè)相機(jī)效果并不理想,效果較好的檢測(cè)算法建立在高質(zhì)量視頻圖像的基礎(chǔ)之上,通過(guò)對(duì)基于FPGA的工業(yè)相機(jī)系統(tǒng)近兩年的研發(fā),本文實(shí)現(xiàn)了一套基本滿足要求的工業(yè)相機(jī)系統(tǒng),并從系統(tǒng)的硬件、驅(qū)動(dòng)、圖像處理算法以及算法的實(shí)現(xiàn)四個(gè)層面來(lái)介紹系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程,論文工作包括:第一章主要介紹當(dāng)前工業(yè)相機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r,從硬件架構(gòu)以及圖像處理流程兩方面來(lái)闡述,并就國(guó)外設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析以及優(yōu)劣比較。第二章從設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件架構(gòu),圖像處理算法和驅(qū)動(dòng)模塊三個(gè)方面進(jìn)行整體性的描述,同時(shí)比較直觀的說(shuō)明整個(gè)系統(tǒng)是如何工作的。硬件架構(gòu)方面主要介紹基于ALTERA的EP3C16F484的硬件開發(fā)系統(tǒng),以及各個(gè)硬件模塊的作用;圖像算法方面介紹相關(guān)算法以及整體流程;最后介紹系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)模塊:視頻采集模塊驅(qū)動(dòng)與VGA驅(qū)動(dòng)。第三章重點(diǎn)介紹工業(yè)相機(jī)系統(tǒng)的硬件架構(gòu),選取ALTERA的EP3C16F484作為主芯片設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng),介紹系統(tǒng)中視頻圖像采集模塊、圖像處理模塊、VGA顯示模塊、按鍵控制模塊等,實(shí)現(xiàn)分辨率為1280*1024視頻流處理。第四章是本設(shè)計(jì)的核心部分,一方面對(duì)圖像處理相關(guān)算法進(jìn)行介紹,主要分析插值、去噪、自動(dòng)白平衡、自動(dòng)曝光、手動(dòng)曝光、對(duì)比度調(diào)整、飽和度調(diào)整、銳化處理,并闡述整個(gè)系統(tǒng)算法的過(guò)程。另一方面重點(diǎn)介紹算法在FPGA上實(shí)現(xiàn)的過(guò)程以及架構(gòu),同時(shí)對(duì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。第五章著重介紹系統(tǒng)涉及的兩個(gè)重要驅(qū)動(dòng)模塊即視頻采集驅(qū)動(dòng)與VGA顯示驅(qū)動(dòng),詳細(xì)分析各自的時(shí)序,以及VGA驅(qū)動(dòng)中的字符顯示控制,以便對(duì)系統(tǒng)深層次的了解。第六章對(duì)本文工作進(jìn)行總結(jié),說(shuō)明本文所做的貢獻(xiàn),同時(shí)說(shuō)明其中的不足并提出解決方案,以供以后進(jìn)行改善。
【關(guān)鍵詞】:工業(yè)相機(jī) FPGA 圖像采集 驅(qū)動(dòng)
【學(xué)位授予單位】:北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類號(hào)】:TP391.41
【目錄】:
  • 摘要3-4
  • ABSTRACT4-9
  • 引言9-10
  • 第一章 緒論10-16
  • 1.1 課題的背景及意義10-11
  • 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
  • 1.2.1 工業(yè)相機(jī)硬件系統(tǒng)研究現(xiàn)狀11-13
  • 1.2.2 圖像處理算法研究現(xiàn)狀13-14
  • 1.3 本文主要工作14-16
  • 第二章 系統(tǒng)概述16-22
  • 2.1 工業(yè)相機(jī)系統(tǒng)整體描述16-17
  • 2.2 FPGA開發(fā)系統(tǒng)17-19
  • 2.3 圖像處理過(guò)程概述19-21
  • 2.4 驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)介21-22
  • 第三章 工業(yè)相機(jī)硬件系統(tǒng)22-30
  • 3.1 系統(tǒng)硬件架構(gòu)22-23
  • 3.2 圖像采集板設(shè)計(jì)23-26
  • 3.3 VGA驅(qū)動(dòng)板設(shè)計(jì)26-27
  • 3.4 按鍵控制設(shè)計(jì)27-28
  • 3.5 SDRAM存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)28-30
  • 第四章 圖像處理算法與實(shí)現(xiàn)30-66
  • 4.1 插值30-35
  • 4.1.1 插值算法31-32
  • 4.1.2 基于邊緣檢測(cè)的雙線性插值實(shí)現(xiàn)32-35
  • 4.2 自動(dòng)白平衡35-40
  • 4.2.1 自動(dòng)白平衡算法36-38
  • 4.2.2 灰度世界算法實(shí)現(xiàn)38-40
  • 4.3 去噪40-48
  • 4.3.1 去噪處理算法40-42
  • 4.3.2 混合濾波器的實(shí)現(xiàn)42-48
  • 4.4 曝光48-54
  • 4.4.1 自動(dòng)曝光算法48-51
  • 4.4.2 自動(dòng)曝光以及手動(dòng)曝光的實(shí)現(xiàn)51-54
  • 4.5 對(duì)比度調(diào)整54-56
  • 4.5.1 對(duì)比度調(diào)整方法54-55
  • 4.5.2 對(duì)比度調(diào)整實(shí)現(xiàn)55-56
  • 4.6 色彩飽和度增強(qiáng)56-61
  • 4.6.1 色彩飽和度增強(qiáng)算法57-59
  • 4.6.2 色彩飽和度調(diào)整實(shí)現(xiàn)59-61
  • 4.7 銳化61-65
  • 4.7.1 銳化模板61-62
  • 4.7.2 銳化增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)62-65
  • 4.8 本章小結(jié)65-66
  • 第五章 驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)66-72
  • 5.1 視頻采集接口66-68
  • 5.2 VGA驅(qū)動(dòng)接口68-71
  • 5.3 本章小結(jié)71-72
  • 第六章 總結(jié)與展望72-74
  • 6.1 本文主要貢獻(xiàn)72
  • 6.2 課題中存在的問(wèn)題及進(jìn)一步研究72-73
  • 6.3 本章小結(jié)73-74
  • 結(jié)論74-75
  • 參考文獻(xiàn)75-78
  • 在學(xué)期間的研究成果78-79
  • 致謝79

【相似文獻(xiàn)】

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10 胡s

本文編號(hào):274206


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