JPEG是聯合圖像專家組(Joint Picture Expert Group)的英文縮寫,是國際標準化組織(ISO)和CCITT聯合制定的靜態圖像壓縮編碼標準。JPEG的基于DCT變換有損壓縮具有高壓縮比特點,被廣泛應用在數據量極大的多媒體以及帶寬資源寶貴的網絡程序中。 動態圖像的JPEG編解碼處理要求圖像恢復質量高、實時性強,本課題就是針對這兩個方面的要求展開的研究。該系統由圖像編碼服務器端和圖像解碼客戶端組成。其中,服務器端實時采集攝像頭傳送的動態圖像,進行JPEG編碼,通過網絡傳送碼流到客戶端;客戶端接收碼流,經過JPEG解碼,恢復出原始圖像送VGA顯示。設計結果完全達到了實時性的要求。 本文從系統實現的角度出發,首先分析了系統開發平臺,介紹FPGA的結構特點以及它的設計流程和指導原則;然后從JPEG圖像壓縮技術發展的歷程出發,分析JPEG標準實現高壓縮比高質量圖像處理的原理;針對FPGA在算法實現上的特點,以及JPEG算法處理的原理,按照編碼和解碼順序,研究設計了基于改進的DA算法的FDCT和IDCT變換,以及按發生頻率進行優化的霍夫曼查找表結構,并且從系統整體上對JPEG編解碼進行簡化,以提高系統的處理性能。最后,通過分析Nios嵌入式微處理器可定制特性,根據SOPC Builder中Avalon總線的要求,把圖像采集,JPEG圖像壓縮和網絡傳輸轉變成用戶自定義模塊,在SOPC Builder下把用戶自定義模塊添加到系統中,由Nios嵌入式軟核的控制下運行,在FPGA芯片上實現整個JPEG實時圖像編解碼系統(soc)。 在FPGA上實現硬件模塊化的JPEG算法,具有造價低功耗低,性能穩定,圖像恢復后質量高等優點,適用于精度要求高且需要對圖像進行逐幀處理的遠程微小目標識別和跟蹤系統中以及廣電系統中前期的非線性編輯工作以及數字電影的動畫特技制作,對降低成本和提高圖像處理速度兩方面都有非常重大的現實意義。通過在FPGA上實現JPEG編解碼,進一步探索FPGA在數字圖像處理上的優勢所在,深入了解進行此類硬件模塊設計的技術特點,是本課題的重要學術意義所在。
上傳時間: 2013-04-24
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基于FPGA的靜止圖像壓縮系統的研究-JPEG編碼器的設計電力電子與電力傳動數字圖像在人們生活中的應用越來越廣泛,由于原始圖像數據量比較大,因此數字圖像壓縮技術逐漸成為圖像應用的一個核心環節。在數字圖像壓縮領域,國際標準化組織于1992年推出的JPEG標準應用最為廣泛。 本文基于FPGA設計了JPEG圖像壓縮系統,通過改進算法,優化結構,在合理的利用硬件資源的條件下,有效的挖掘出算法內部的并行性。改進了DCT變換算法,設計了并行查找表結構的乘法器,采用了流水線優化算法來解決時間并行性問題,提高了DCT模塊的運算速度。依據Huffman編碼表的規律性,采用并行查找表結構,用較少的存儲單元完成了Huffman編碼運算,同時提高了編碼速度。整個設計通過EDA軟件進行了邏輯綜合及功能與時序仿真。綜合和仿真結果表明,本文提出的算法在速度和資源利用方面均達到了較好的狀態,可滿足實時JPEG圖像壓縮的要求。 設計了一個硬件開發平臺,對JPEG圖像壓縮系統進行了驗證。硬件平臺上使用ADV7181B來實現AD轉換;使用TI公司TMS320C6416型DSP芯片實現了系統配置以及通過PCI接口與上位機PC的實現數據交換;使用Microsoft VC++6.0開發平臺開發了系統控制軟件平臺,實現對整個壓縮系統的控制。
上傳時間: 2013-05-24
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熱穩定性好,工作電壓動態范圍寬,成本低的多用戶功率因數表,可在相同電壓下測量 16個支路的功率因數, 并可隨時動態升級單片機的數據處理程序。本文介紹了這樣的多用戶功率因數表的設計方案。
上傳時間: 2013-06-13
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隨著電子技術和計算機技術的飛速發展,視頻圖像處理技術近年來得到極大的重視和長足的發展,其應用范圍主要包括數字廣播、消費類電子、視頻監控、醫學成像及文檔影像處理等領域。當前視頻圖像處理主要問題是當處理的數據量很大時,處理速度慢,執行效率低。而且視頻算法的軟件和硬件仿真和驗證的靈活性低。 本論文首先根據視頻信號的處理過程和典型視頻圖像處理系統的構成提出了基于FPGA的視頻圖像處理系統總體框圖;其次選擇視頻轉換芯片SAA7113,完成視頻圖像采集模塊的設計,主要分三步完成:1)配置視頻轉換芯片的工作模式,完成視頻轉化芯片SAA7113的初始化:2)通過分析輸出數據流的格式標準,來識別奇偶場信號、場消隱信號和有效行數據的開始和結束信號三種控制信號,并根據控制信號,用Verilog硬件描述語言編程實現圖像數據的采集;3)分析SRAM的讀寫控制時序,采用兩塊SRAM完成圖像數據的存儲。然后編寫軟件測試文件,在ISE Simulator仿真環境進行程序測試與運行,并分析仿真結果,驗證了數據采集和存儲的正確性;最后,對常用視頻圖像算法的MATLAB仿真,選擇適當的算子,采用工具MATLAB、System Generator for DSP和ISE,利用模塊構建方式,搭建視頻算法平臺,實現圖像平滑濾波、銳化濾波算法,在Simulink中仿真并自動生成硬件描述語言和網表,對資源的消耗做簡要分析。 本論文的創新點是采用新的開發環境System Generator for DSP實現視頻圖像算法。這種開發視頻圖像算法的方式靈活性強、設計周期短、驗證方便、是視頻圖像處理發展的必然趨勢。
上傳時間: 2013-07-28
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隨著城市居民住房的發展,樓房用表需求量不斷增大,傳統的把多個電能表掛在一起的計量方式越來越顯出它的弊端;即體積大,成本高,工程造價高,不利于新型住房的集中用電管理。多用戶、多功能智能電表不僅能很好地解決上述問題,還能實現很多智能化的功能。 多用戶多功能智能電能表可同時計量48戶居民的用電量。該電能表采用2塊LPC2294控制,以完成數據的通信和采集;采用2塊ARM,以減輕CUP的負擔,提高系統的多功能化和智能化。相對于單用戶電表,多用戶電表有多達32路以上通道,采用同一系統進行分時處理,該系統采用12位A/D轉換芯片AD8364,能保證數據采集的精度和速度。上位機還能實現與銀聯系統聯網,可遠程控制用戶的用電。多用戶、多功能電能表在靈活性、多功能化、智能化、精度等方面都有優勢。
上傳時間: 2013-04-24
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紋理映射在計算機圖形計算中屬于光柵化階段,處理的是像素,主要的特點是數據的吞吐量大,對實時系統來說轉換的速度是一個關鍵的因素,人們尋求各種加速算法來提高運算速度。傳統的方法是用更快的處理器,并行算法或專用硬件。隨著數字技術的發展,尤其是可編程邏輯門陣列(FPGAs)的發展,提供了一種新的加速方法。FPGAs在密度和性能上都有突破性的發展,當前的FPGA芯片已經能夠運算各種圖形算法,而在速度上與專用的圖形卡硬件相同。因此,FPGA芯片非常適合這項工作。 本文主要工作包括以下幾個方面: 1、本文提出了一種MIPmapping紋理映射優化方法,改進了MIPmapping映射細化層次算法及紋理圖像的存儲方式,減少紋理尋址的計算量,提高紋理存儲的相關性。詳細內容請閱讀第三章。 2、提出了一種MIPmapping紋理映射優化方法的硬件實現方案,該方案針對移動設備對功耗和面積的要求,以及分辨率不高的特點,在參數空間到紋理地址的計算中用定點數來實現。詳細內容請閱讀第四章。 3、實現了紋理映射流水線單元紋理地址產生電路,及紋理濾波電路的FPGA設計,并給出設計的綜合和仿真結果。詳細內容請閱讀第五章4、實現了符合IEEE 754單精度標準的乘法、乘累加及除法運算器電路。乘法器采用改進型Booth編碼電路以減少部分積數量,用Wallace對部分積進行壓縮;乘累加器采用multiply-add fused算法,對關鍵路徑進行了優化;除法器為基于改進型泰勒級數展開的查找表結構實現,查找表尺寸只有208字節,電路為固定時延,在電路尺寸、延時及復雜度方面進行了較好的平衡。
上傳時間: 2013-04-24
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計算機圖形學中真實感成像包括兩部分內容:物體的精確圖形表示;場景中光照效果的適當的描述。光照效果包括光的反射、透明性、表面紋理和陰影。對物體進行投影,然后再可見面上產生自然光照效果,可以實現場景的真實感顯示。光照明模型主要用于物體表面某點處的光強度計算。面繪制算法是通過光照模型中的光強度計算,以確定場景中物體表面的所有投影像素點的光強度。Phong明暗處理算法是生成真實感3D圖像最佳算法之一。但是由于其大量的像素級運算和硬件難度而在實現實時真實感圖形繪制中被Gotuaud明暗處理算法所取代。VLSI技術的發展以及對于高真實感實時圖形的需求使得Phong明暗處理算法的實現成為可能。利用泰勒級數近似的Fast Phong明暗處理算法適合硬件實現。此算法需要存儲大量數據的ROM。這增加了實現的難度。 本文完成了以下工作: 1、本文簡述了實時真實感圖形繪制管線,詳細敘述了所用到的光照明模型和明暗處理方法,并對幾種明暗處理方法的效果作了比較,實驗結果表明Fast Phong明暗處理算法適用于實時真實感圖形繪制。 2、在熟悉Xilinx公司FPGA芯片結構及其開發流程的基礎上,結合Xilinx公司提供的FPGA開發工具ISE 7.1i,仿真工具為ISE simulator,綜合工具為XST;完成了Fast Phong明暗處理模塊的FPGA設計與實現。綜合得到的電路的最高頻率為54.058MHz。本文的Fast Phong明暗處理硬件模塊適用于實時真實感圖形繪制。 3、本文通過誤差分析,提出了優化的查找表結構。通過在FPGA上對本文所提結構進行驗證。結果表明,本方案在提高速度、精度的同時將ROM的數據量從64K*8bit減少至13K*8bit。
上傳時間: 2013-06-21
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本文介紹了用紅外線實現上位單片機和多個單片機間的無線串行通信的新方法,并基于該方法設計實現了新型無線抄表系統,給出了硬件線路圖、通信協議和程序流程圖及用MCS51 匯編語言編寫的部分串行通信程序。
上傳時間: 2013-04-24
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國電智能電能表系列標準,第一分冊智能電能表系列標準。涉及智能電能表功能規范、單相和三相智能電能表型式規范、0.2S及0.5S級三相智能電能表技術規范、0.5S及1級三相費控智能電能表(無線)技術規范、1級三相費控智能電能表(載波)技術規范、1級三相智能電能表技術規范、單相智能電能表技術規范、智能電能表信息交換安全認證技術規范。
上傳時間: 2013-07-05
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電力行業標準DL/T 645-2007:多功能電能表通信協議。
上傳時間: 2013-04-24
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