圖像處理技術(shù)是信息科學(xué)中近幾十年來發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一。目前，數(shù)字圖像處理技術(shù)被廣泛應(yīng)用于航空航體、通信、醫(yī)學(xué)及工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中。圖像處理系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)一般來講有三種方式：專用的圖像處理器件主要有專用集成芯片(Application SpecificIntegrated Circuit)、數(shù)字信號處理器(Digital Signal Process)和現(xiàn)場可編程門陣列(FieldProgrammable GateArray)以及相關(guān)電路組成。它們可以實時高速完成各種圖像處理算法。圖像處理中，低層的圖像預(yù)處理的數(shù)據(jù)量很大，要求處理速度快，但運算結(jié)果相對比較簡單。相對于其他兩種系統(tǒng)，基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)非常合適用于圖像的預(yù)處理。 本文設(shè)計了一種基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)。它的主要功能有：對攝像頭送來的視頻數(shù)據(jù)進行采集，并把它數(shù)字化；實現(xiàn)中值濾波和邊緣檢測這兩種圖像增強算法；將數(shù)字視頻信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。 圖像處理系統(tǒng)由主處理器單元、圖像編碼單元和圖像解碼單元三部分組成。FPGA作為整個系統(tǒng)的核心器件，不僅要模擬出12C總線協(xié)議，完成視頻解碼芯片和編碼芯片的初始化；還要對視頻流同步信號提取，實現(xiàn)圖像采集控制，并將圖像信號存儲在SRAM中；圖像增強算法也是在FPGA中實現(xiàn)。采用PHILIPS公司的專用視頻解碼芯片SAA7111A將模擬視頻轉(zhuǎn)化數(shù)字視頻；視頻編碼芯片SAA7121完成數(shù)字視頻到模擬視頻的轉(zhuǎn)化。
標簽： FPGA 圖像處理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-19
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由于旋轉(zhuǎn)變壓器的高精度高可靠性等特點，廣泛的應(yīng)用于如航空、航天、船舶、兵器、雷達、通訊等領(lǐng)域。旋轉(zhuǎn)變壓器輸出模擬量交流信號，經(jīng)過數(shù)字處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字角度信號才能進入計算機或其他控制系統(tǒng)，而這種數(shù)字處理比較復(fù)雜，采用專用的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片想達到理想的精度通常需要較高的成本，限制了它在其他領(lǐng)域的應(yīng)用。傳統(tǒng)的角測量系統(tǒng)面臨的問題有：體積、重量、功耗偏大，調(diào)試、誤差補償試驗復(fù)雜，費用較高。 現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)是近年來迅速發(fā)展起來的新型可編程器件。隨著它的不斷應(yīng)用和發(fā)展，也使電子設(shè)計的規(guī)模和集成度不斷提高。同時也帶來了電子系統(tǒng)設(shè)計方法和設(shè)計思想的不斷推陳出新。 本文的目的是研究利用FPGA實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)變壓器的硬件解碼算法，設(shè)計基于FPGA的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼系統(tǒng)。 在本文所設(shè)計的系統(tǒng)中，通過FPGA芯片產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)變壓器的激勵信號，再控制A/D轉(zhuǎn)換器對旋轉(zhuǎn)變壓器的模擬信號的數(shù)據(jù)進行采樣和轉(zhuǎn)換，并對轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)進行濾波處理，使用基于CORDIC算法流水線結(jié)構(gòu)設(shè)計的反正切函數(shù)模塊解算出偏轉(zhuǎn)角θ，最后通過串行口將解算的偏差角數(shù)據(jù)輸出。本文還分析了該系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因和提高系統(tǒng)精度的方法。 實驗結(jié)果表明，本文所設(shè)計的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼器的硬件組成和軟件實現(xiàn)基本能夠較精確的完成上述的信號轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)運算。
標簽： FPGA 旋轉(zhuǎn)變壓器 解碼 算法
上傳時間： 2013-05-23
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視頻序列中運動目標的檢測是計算機視覺和圖像編碼研究領(lǐng)域的一個重要課題，在機器人導(dǎo)航、智能監(jiān)視系統(tǒng)、交通監(jiān)測、醫(yī)學(xué)圖像處理以及視頻圖像壓縮和傳輸?shù)阮I(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。FPGA作為當今主流的大規(guī)模可編程專用集成電路，可以滿足高速圖像處理的需要。使用FPGA可以充分利用硬件上的并行性，從本質(zhì)上改善圖像處理的速度，使對大數(shù)據(jù)量的圖像處理達到實時性。本文提出基于FPGA的運動目標檢測系統(tǒng)，對以后算法的改進，輸入輸出圖像大小的變化，圖像采集和顯示設(shè)備更換等都具有靈活性。 本文對目前運動目標檢測的主要算法研究分析，根據(jù)背景減法的適用環(huán)境和特點提出改進的W4運動檢測算法。該算法具備背景減法的優(yōu)點，并且克服了W4運動檢測算法在環(huán)境變化較快或環(huán)境變化較頻繁條件下對運動目標進行檢測的局限性。 本文首先在MATLAB中對改進的W4運動檢測算法進行仿真，然后將算法移植到FPGA中實現(xiàn)。設(shè)計圖像采集、圖像檢測和VGA顯示等模塊，完善運動目標檢測系統(tǒng)。根據(jù)算法和運動目標檢測系統(tǒng)的特點提出一種基于改進的W4算法的快速檢測方法，該方法以塊為單位進行運動目標檢測，可以有效地提高圖像處理的速度，使系統(tǒng)滿足實時性要求。
標簽： FPGA 運動目標 檢測系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-20
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軟件無線電技術(shù)作為一種新的通信技術(shù)，其基本思想是構(gòu)造一個通用硬件平臺，使寬帶A/D，D/A盡量靠近天線，在數(shù)字域完成信號處理，通過選用不同軟件模塊即可實現(xiàn)不同的通信功能，這樣大大縮短了電臺的研發(fā)周期。該技術(shù)在通信(尤其是在移動通信)領(lǐng)域有著迫切的需求和廣闊的應(yīng)用前景。 本文闡述了軟件無線電的基礎(chǔ)理論，對信號采樣理論、多速率信號處理技術(shù)、高效數(shù)字濾波器、數(shù)字正交變換理論進行了分析和研究。從目前器件發(fā)展水平和實驗研究條件出發(fā)，設(shè)計了一個基于FPGA的軟件無線電通信平臺。設(shè)計采用了中頻數(shù)字化處理的硬件平臺結(jié)構(gòu)，選用Altera Cyclone系列FPGA作為信號處理和總體控制配置的核心，并結(jié)合專用通信芯片，數(shù)字上變頻器AD9856和數(shù)字下變頻器AD6654來實現(xiàn)該平臺。采用VHDL和Verilog HDL語言對時分復(fù)用模塊、信道編解碼模塊、調(diào)制解調(diào)模塊等進行了模塊化設(shè)計，并對電路板設(shè)計過程中系統(tǒng)的配置和控制、無源濾波器設(shè)計、阻抗匹配電路設(shè)計等問題進行了詳細的討論，最后對印制電路板進行測試和調(diào)試，獲得了預(yù)期的效果。 本文給出的設(shè)計方案，大大簡化了數(shù)字通信系統(tǒng)的硬件設(shè)備，具有較強的通用性和靈活性，通過修改系統(tǒng)參數(shù)和配置程序，即可適應(yīng)不同的通信模式和信道狀況，充分體現(xiàn)了軟件無線電的優(yōu)勢。該平臺不僅僅能應(yīng)用在通信設(shè)備上，在許多系統(tǒng)驗證平臺、測試設(shè)備中均可應(yīng)用，頗具實用價值。
上傳時間： 2013-07-21
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隨著多媒體技術(shù)發(fā)展，數(shù)字圖像處理已經(jīng)成為眾多應(yīng)用系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)。圖像處理作為一種重要的現(xiàn)代技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軍事指揮、大視場展覽、跟蹤雷達、電視會議、導(dǎo)航等眾多領(lǐng)域。因而，實現(xiàn)高分辨率高幀率圖像實時處理的技術(shù)不僅具有廣泛的應(yīng)用前景，而且對相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展也具有深遠意義。 大視場可視化系統(tǒng)由于屏幕尺寸很大，只有在特制的曲面屏幕上才能使細節(jié)得到充分地展現(xiàn)。為了在曲面屏幕上正確的顯示圖像，需要在投影前實時地對圖像進行幾何校正和邊緣融合。而現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)則是用硬件處理實時圖像數(shù)據(jù)的理想選擇，基于FPGA的圖像處理技術(shù)是世界范圍內(nèi)廣泛關(guān)注的研究領(lǐng)域。 本課題的主要工作就是設(shè)計一個以FPGA為核心的硬件系統(tǒng)，該系統(tǒng)可對高分辨率高刷新率(1024*768@60Hz)的視頻圖像實時地進行幾何校正和邊緣融合。 論文首先介紹了圖像處理的幾何原理，然后提出了基于FPGA的大視場實時圖像融合處理系統(tǒng)的設(shè)計方案和模塊功能劃分。系統(tǒng)分為算法與軟件設(shè)計，硬件電路設(shè)計和FPGA邏輯設(shè)計三個大的部分。本論文主要負責(zé)FPGA的邏輯設(shè)計。圍繞FPGA的邏輯設(shè)計，論文先介紹了系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)，以及使用Verilog語言進行邏輯設(shè)計的基本原則。 論文重點對FPGA內(nèi)部模塊設(shè)計進行了詳細的闡述。仲裁與控制模塊是頂模塊的主體部分，主要實現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)機和時序控制；參數(shù)表模塊主要實現(xiàn)SDRAM存儲器的控制器接口，用于圖像處理時讀取參數(shù)信息。圖像處理模塊是整個系統(tǒng)的核心，通過調(diào)用FPGA內(nèi)嵌的XtremeDSP模塊，高速地完成對圖像數(shù)據(jù)的乘累加運算。最后論文提出并實現(xiàn)了一種基于PicoBlaze核的12C總線接口用于配置FPGA外圍芯片。 經(jīng)過對寄存器傳輸級VerilogHDL代碼的綜合和仿真，結(jié)果表明，本文所設(shè)計的系統(tǒng)可以應(yīng)用在大視場可視化系統(tǒng)中完成對高分辨率高幀率圖像的實時處理。
標簽： FPGA 實時圖像 處理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-19
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隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻圖像處理技術(shù)近年來得到極大的重視和長足的發(fā)展，其應(yīng)用范圍主要包括數(shù)字廣播、消費類電子、視頻監(jiān)控、醫(yī)學(xué)成像及文檔影像處理等領(lǐng)域。當前視頻圖像處理主要問題是當處理的數(shù)據(jù)量很大時，處理速度慢，執(zhí)行效率低。而且視頻算法的軟件和硬件仿真和驗證的靈活性低。 本論文首先根據(jù)視頻信號的處理過程和典型視頻圖像處理系統(tǒng)的構(gòu)成提出了基于FPGA的視頻圖像處理系統(tǒng)總體框圖；其次選擇視頻轉(zhuǎn)換芯片SAA7113，完成視頻圖像采集模塊的設(shè)計，主要分三步完成：1)配置視頻轉(zhuǎn)換芯片的工作模式，完成視頻轉(zhuǎn)化芯片SAA7113的初始化：2)通過分析輸出數(shù)據(jù)流的格式標準，來識別奇偶場信號、場消隱信號和有效行數(shù)據(jù)的開始和結(jié)束信號三種控制信號，并根據(jù)控制信號，用Verilog硬件描述語言編程實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的采集；3)分析SRAM的讀寫控制時序，采用兩塊SRAM完成圖像數(shù)據(jù)的存儲。然后編寫軟件測試文件，在ISE Simulator仿真環(huán)境進行程序測試與運行，并分析仿真結(jié)果，驗證了數(shù)據(jù)采集和存儲的正確性；最后，對常用視頻圖像算法的MATLAB仿真，選擇適當?shù)乃阕?，采用工具MATLAB、System Generator for DSP和ISE，利用模塊構(gòu)建方式，搭建視頻算法平臺，實現(xiàn)圖像平滑濾波、銳化濾波算法，在Simulink中仿真并自動生成硬件描述語言和網(wǎng)表，對資源的消耗做簡要分析。 本論文的創(chuàng)新點是采用新的開發(fā)環(huán)境System Generator for DSP實現(xiàn)視頻圖像算法。這種開發(fā)視頻圖像算法的方式靈活性強、設(shè)計周期短、驗證方便、是視頻圖像處理發(fā)展的必然趨勢。
標簽： FPGA 視頻圖像 處理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-28
上傳用戶：lingzhichao
目前對數(shù)字化音頻處理的具體實現(xiàn)主要集中在以DSP或?qū)Ｓ肁SIC芯片為核心的處理平臺的開發(fā)方面，存在著并行處理性能差，系統(tǒng)升級和在線配置不靈活等缺點。另一方面現(xiàn)有解決方案的設(shè)計主要集中于處理器芯片，而對于音頻編解碼芯片的關(guān)注度較低，而且沒有提出過從芯片層到PCB板層的完整設(shè)計思路。本文針對上述問題對數(shù)字化音頻處理平臺進行了研究，主要內(nèi)容包括： 1、提出了基于FPGA的通用音頻處理平臺，該方案有別于現(xiàn)有的基于MCU、DSP和其它專用ASIC芯片的方案，論證了基于FPGA的音頻處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及設(shè)計工作流程，并對嵌入式音頻處理系統(tǒng)專門進行了研究。 2、提出了從芯片層到PCB板層的完整設(shè)計思路，并將設(shè)計思路得以實現(xiàn)。完成了FPGA的設(shè)計及實現(xiàn)過程，包括：系統(tǒng)整體分析，設(shè)計流程分析，配置模塊和數(shù)據(jù)通信模塊的RTL實現(xiàn)等；解決了FPGA與音頻編解碼芯片TLV320AIC23B之間接口不匹配問題；給出配置和數(shù)據(jù)通信模塊的功能方框圖；從多個角度完善PCB板設(shè)計，給出了各個系統(tǒng)組成部分的詳細設(shè)計方案和硬件電路原理圖，并附有PCB圖。 3、建立了實驗和分析環(huán)境，完成了各項實驗和分析工作，主要包括：PCB板信號完整性分析和優(yōu)化，F(xiàn)PGA系統(tǒng)中各個功能模塊的實驗與分析等。實驗和分析結(jié)果論證了系統(tǒng)設(shè)計的合理性和實用性。 本文的研究與實現(xiàn)工作通過實驗和分析得到了驗證。結(jié)果表明，本文提出的由FPGA和音頻編解碼芯片TLV320AIC23B組成的數(shù)字化音頻處理系統(tǒng)完全可以實現(xiàn)音頻信號的數(shù)字化處理，從而可以將FPGA在數(shù)字信號處理領(lǐng)域的優(yōu)點充分發(fā)揮于音頻信號處理領(lǐng)域。
上傳時間： 2013-06-09
上傳用戶：gaojiao1999
基于FPGA的智能小車系統(tǒng)就是本地計算機通過接入Internet小車實現(xiàn)對遠端工作現(xiàn)場、危險工作地段等特殊環(huán)境進行監(jiān)視和控制的系統(tǒng)。智能小車是智能行走機器人的一種，這種智能小車可以適應(yīng)不同環(huán)境，不受溫度、濕度、空間、磁場輻射、重力等條件的影響，可以在人類無法進入或生存的環(huán)境中完成人類無法完成的探測任務(wù)。適用于國防及民用多個領(lǐng)域。整個系統(tǒng)以遙控小車裝置為基礎(chǔ)，通過配置在上面的攝像頭實現(xiàn)圖像的采集及對行車道的檢測，通過配置的紅外測溫儀探測環(huán)境和目標的溫度，具有一定的智能性。其明顯的優(yōu)點是可以通過網(wǎng)絡(luò)遠程控制小車運行及采集現(xiàn)場的溫度、圖像等相關(guān)信息，完成人類在特定條件下無法完成的工作。對人類的科學(xué)研究、探索未知領(lǐng)域、遠程監(jiān)控等有著重要的意義。 論文在深入研究SOPC和嵌入式操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出了基于FPGA的智能小車遠程監(jiān)控方案。采用FPGA來實現(xiàn)，可以充分利用現(xiàn)有的IP核，功能擴展容易，設(shè)計開發(fā)成本低，上市時間快，修改方便，甚至可以遠程重構(gòu)系統(tǒng)。與單片機相比，集成度高，可靠性好，調(diào)試和維護方便。 論文主要內(nèi)容包括以下幾個部分：在對智能小車功能分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計了硬件系統(tǒng)，并在FPGA上構(gòu)建了基于Nios Ⅱ的嵌入式系統(tǒng)，配置了SPI、串行口和以太網(wǎng)接口模塊和驅(qū)動程序，以及各種存儲器。移植了μClinux操作系統(tǒng)，配置嵌入式Web服務(wù)器，編寫CGI程序，設(shè)計了動態(tài)網(wǎng)頁；并對行車道檢測系統(tǒng)進行了研究，在DSP Builder中構(gòu)建了該模塊，并在Matlab中進行了仿真。在研究數(shù)碼相機模塊和紅外測溫模塊的基礎(chǔ)上，編寫了圖像采集和溫度測量程序以及小車運動控制程序，并對系統(tǒng)進行了調(diào)試，初步達到通過Internet實現(xiàn)遠程監(jiān)控的目的。
上傳時間： 2013-08-05
上傳用戶：cjf0304
隨著GPS(Global Positioning System)技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，其全球性、全天候、低成本等特點使得GPS接收機的用戶數(shù)量大幅度增加，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣。但由于定位過程中各種誤差源的存在，單機定位精度受到影響。目前常從兩個方面考慮減小誤差提高精度：①用高精度相位天線、差分技術(shù)等通過提高硬件成本獲取高精度；②針對誤差源用濾波算法從軟件方面實現(xiàn)精度提高。兩種方法中，后者相對于前者在滿足精度要求的前提下節(jié)約成本，而且便于系統(tǒng)融合，是應(yīng)用于GPS定位的系統(tǒng)中更有前景的方法。但由于在系統(tǒng)中實現(xiàn)定位濾波算法需要時間，傳統(tǒng)CPU往往不能滿足實時性的要求，而FPGA以其快速并行計算越來越受到青睞。 本文在FPGA平臺上，根據(jù)“先時序后電路”的設(shè)計思想，由同步?jīng)]計方法以及自頂向下和自下而上的混合設(shè)計方法實現(xiàn)系統(tǒng)的總體設(shè)計。從GPS-OEM板輸出的定位信息的接收到定位結(jié)果的坐標變換，最終到kalman濾波遞推計算減小定位誤差，實現(xiàn)實時、快速、高精度的GPS定位信息采集處理系統(tǒng)，為GPS定位數(shù)據(jù)的處理方法做了新的嘗試，為基于FPGA的GPS嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。具體工作如下： 基于FPGA設(shè)計了GPS定位數(shù)據(jù)的正確接收和顯示，以及經(jīng)緯度到平面坐標的投影變換。根掘GPS輸出信息標準和格式，通過串口接收模塊實現(xiàn)串口數(shù)掘的接收和經(jīng)緯度信息提取，并通過LCD實時顯示。在提取信息的同時將數(shù)據(jù)格式由ASCⅡ碼轉(zhuǎn)變?yōu)槭M制整數(shù)型，實現(xiàn)利用移位和加法運算達到代替乘法運算的效果，從而減少資源的利用率。在坐標轉(zhuǎn)換過程中，利用查找表的方法查找轉(zhuǎn)化時需要的各個參數(shù)值，并將該參數(shù)先轉(zhuǎn)為雙精度浮點小數(shù)，再進行坐標轉(zhuǎn)換。根據(jù)高斯轉(zhuǎn)化公式的規(guī)律將公式簡化成只涉及加法和乘法運算，以此簡化公式運算量，達到節(jié)省資源的目的。 卡爾曼濾波器的實現(xiàn)。首先分析了影響定位精度的各種誤差因素，將各種誤差因素視為一階馬爾科夫過程的總誤差，建立了系統(tǒng)狀態(tài)方程、觀測方程和濾波方程，并基于分散濾波的思想進行卡爾曼濾波設(shè)計，并通過Matlab進行仿真。結(jié)果表明，本文設(shè)計的卡爾曼濾波器收斂性好，定位精度高、估計誤差小。在仿真基礎(chǔ)上，實現(xiàn)基于FPGA的卡爾曼濾波計算。在滿足實時性的基礎(chǔ)上，通過IP核、模塊的分時復(fù)用和樹狀結(jié)構(gòu)節(jié)省資源，實現(xiàn)數(shù)據(jù)卡爾曼濾波，達到提高數(shù)據(jù)精度的效果。 設(shè)計中以Xilinx公司的Virtex-5系列的XC5VLX110-FF676為硬件平臺，采用Verilog HDL硬件描述語言實現(xiàn)，利用Xilinx公司的ISE10.1工具布局布線，一共使用44438個邏輯資源，時鐘頻率達到100MHZ以上，滿足實時性信號處理要求，在保證精度的前提下達到資源最優(yōu)。Modelsim仿真驗證了該設(shè)計的正確性。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：二驅(qū)蚊器
基于FPGA的LED顯示屏設(shè)計基于FPGA的LED顯示屏設(shè)計
標簽： FPGA LED 顯示屏設(shè)計
上傳時間： 2013-06-15
上傳用戶：m62383408
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