圖像增強技術(shù)是數(shù)字圖像處理領域中的一項重要內(nèi)容，隨著數(shù)字圖像處理應用領域的不斷擴大，快速、實時圖像處理技術(shù)成為研究的熱點。超大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展為數(shù)字圖像實時處理技術(shù)提供了硬件基礎，尤其是FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)憑借其高速并行、可重配置的架構(gòu)和基于查找表的獨特結(jié)構(gòu)等優(yōu)點使得在數(shù)字信號處理領域的應用持續(xù)上升。國內(nèi)外，越來越多的實時圖像處理應用逐漸轉(zhuǎn)向FPGA平臺。 本文基于FPGA的圖像增強技術(shù)研究主要是針對空間域方法，這種方法是指在空間域內(nèi)直接對像素灰度值進行運算處理，算法簡單并且存在并行性，非常適合于用硬件實現(xiàn)。FPGA可以靈活地實現(xiàn)并行、實時處理圖像數(shù)據(jù)，正是利用這一特點，本文提出了一種基于FPGA的圖像增強處理系統(tǒng)設計。該系統(tǒng)采用SOPC技術(shù)，完成圖像增強處理。文中給出了系統(tǒng)設計思路，并分析了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能實現(xiàn)，說明了系統(tǒng)實現(xiàn)過程。其硬件平臺的核心部分是Altera公司Stratix系列的．FPGA EPlS40芯片，采用自頂向下的設計方法構(gòu)造圖像增強處理功能模塊，利用硬件描述語言vHDL對圖像增強模塊進行電路描述，并進行設計優(yōu)化、仿真，在生成系統(tǒng)配置文件后加載到FPGA上進行板級調(diào)試。完成了基于FPGA的圖像增強算法模塊的設計，重點設計實現(xiàn)了點運算增強處理模塊、中值濾波器模塊，并對中值濾波器進行了改進設計實現(xiàn)，采用FPGA完成了對圖像增強算法的硬件加速。
上傳時間： 2013-06-16
上傳用戶：songrui
無人機大氣數(shù)據(jù)的采集和處理在無人機中占有很重要的位置和作用，它是保障飛機安全飛行以及保證地面控制和操縱人員正確引導飛機、順利完成飛行任務的關鍵所在。在目前廣泛應用的無人機大氣數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)中，多數(shù)采用單片機作為大氣數(shù)據(jù)處理計算機，但是單片機在高速數(shù)據(jù)采集和處理方面卻存在著抗干擾性差、速度慢等缺點，使測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實時性受到了很大的影響。 本文采用FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)芯片作為大氣數(shù)據(jù)處理器，以大氣數(shù)據(jù)中的氣壓高度為例，介紹了一種基于FPGA技術(shù)的無人機氣壓高度測量系統(tǒng)。由于該測量系統(tǒng)中的FPGA數(shù)據(jù)處理器具有可靠性高、速度快、邏輯功能強等特點，有效地解決了單片機在高速無人機大氣數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)中處理速度較慢、實時性較差的問題。 論文首先介紹了FPGA的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、開發(fā)設計流程和FPGA編程所采用的VHDL硬件描述語言，還介紹了數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)的基本組成和工作原理，并且詳細闡述了氣壓高度測量的原理和方法；然后提出了基于FPGA的無人機氣壓高度測量系統(tǒng)的整體設計，并對該測量系統(tǒng)各組成部分的硬件電路進行詳細的分析和設計；隨后論文又介紹了氣壓高度測量系統(tǒng)中FPGA的相關軟件設計，并就FPGA內(nèi)部所設計的各功能模塊的作用、模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作流程進行詳細的論述；最后使用Modelsim和QuartusII仿真軟件對程序進行功能和時序的仿真，以驗證FPGA內(nèi)部各功能模塊和FPGA總體設計的正確性，并在所有仿真通過后將程序產(chǎn)生的配置文件下載到FPGA芯片中，在制作和安裝測量系統(tǒng)的電路板后對整個測量系統(tǒng)進行實際的測試，將測試結(jié)果與理論值比較并分析測量系統(tǒng)的誤差來源。 根據(jù)系統(tǒng)測試的結(jié)果，本文驗證了以FPGA芯片為核心的無人機氣壓高度測量系統(tǒng)的可行性，并對該測量系統(tǒng)提出了今后的進一步改進和完善的思路。
標簽： FPGA 無人機 氣壓 測量系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：cx111111
隨著各種非線性電力電子設備的大量應用，電網(wǎng)中的諧波污染日益嚴重。為了保證電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟運行，保證電氣設備和用電人員的安全，治理電磁環(huán)境污染、維護綠色環(huán)境，研究實時、準確的電力諧波分析系統(tǒng)，對電網(wǎng)中的諧波進行實時檢測、分析和監(jiān)控，都具有重要的理論和工程實際意義。 目前實際應用的電力諧波分析系統(tǒng)大多是以單片機為核心組成。單片機運行速度慢，實時性較差，不能滿足實際應用中對系統(tǒng)實時性越來越高的要求。另外，單片機的地址線和數(shù)據(jù)線位數(shù)較少，這使得由單片機構(gòu)成的電力諧波分析系統(tǒng)外圍電路龐大，系統(tǒng)的可靠性和可維護性上都大打折扣。 本文首先研究了電力諧波的產(chǎn)生，危害及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，對電力諧波檢測中常用的各種算法進行分析和比較；然后介紹了FPGA芯片的特性和SOPC系統(tǒng)的特點，并分析比較了傳統(tǒng)測量諧波裝置和基于FPGA的新型諧波測量儀器的特性。綜述了可編程元器件的發(fā)展過程、主要工藝發(fā)展及目前的應用情況。 然后，對整個諧波處理器系統(tǒng)的框架及結(jié)構(gòu)進行描述，包括系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)分配，外圍硬件電路的結(jié)構(gòu)及軟件設計流程。其后，針對系統(tǒng)外圍硬件電路、FFTIP核設計和SOPC系統(tǒng)的組建，進行詳細的分析與設計。系統(tǒng)采用NiosⅡ處理器核和FFT運算協(xié)處理器相結(jié)合的結(jié)構(gòu)。FFT運算用專門的FFT運算協(xié)處理器核完成，使得系統(tǒng)克服的單片機系統(tǒng)實時性差和速度慢的缺點。FFTIP核采用現(xiàn)在ASIC領域的一種主流硬件描述語言VHDL進行編寫，采用順序的處理結(jié)構(gòu)和IEEE浮點標準運算，具有系統(tǒng)簡單、占用硬件資源少和高運算精度的優(yōu)點。諧波分析儀系統(tǒng)組建采用SOPC系統(tǒng)。SOPC系統(tǒng)具有可對硬件剪裁和添加的特點，使得系統(tǒng)的更簡單，應用面更廣，專用性更強的優(yōu)點。最后，給出了對系統(tǒng)中各模塊進行仿真及系統(tǒng)生成的結(jié)果。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：cy_ewhat
隨著數(shù)字圖像處理的應用領域不斷擴大，實時處理技術(shù)成為研究的熱點。VLSI技術(shù)的迅猛發(fā)展為數(shù)字圖像實時處理技術(shù)提供了硬件基礎。其中FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)的特點使其在圖像采集和處理方面的應用顯得更加經(jīng)濟、靈活、方便。 本文設計了一種以FPGA為工作核心，并實現(xiàn)了PCI接口的圖像采集壓縮系統(tǒng)。整個系統(tǒng)采用了自頂向下的設計方案，先把系統(tǒng)分成了三大塊，即圖像采集、PCI接口和圖像壓縮，然后分別設計各個大模塊中的子模塊。 首先，利用FPGA對專用視頻轉(zhuǎn)換器SAA7111A進行控制，因為SAA7111A是采用IC總線模塊，從而完成了對SAA7111A的控制，并通過設計圖像采集模塊、讀/寫數(shù)據(jù)模塊、總線管理模塊等，實現(xiàn)把標準的模擬視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻信號并采集的功能。 其次，在了解PCI規(guī)范的前提下，深入地分析了PCI時序和地址配置空間等，設計了簡化邏輯的狀態(tài)機，并用VHDL硬件描述語言設計了程序，完成了簡化邏輯的PCI接口設計在FPGA芯片內(nèi)部的實現(xiàn)，達到了一33MHz、32位數(shù)據(jù)寬度、支持猝發(fā)傳輸?shù)腜CI從設備模塊的接口功能，與傳統(tǒng)的使用PCI專用接口芯片來實現(xiàn)的PCI接口比較來看，更加節(jié)約了系統(tǒng)的邏輯資源，降低了成本，增加了設計的靈活性。 再次，設計了WINDOWS下對PCI接口的驅(qū)動程序。驅(qū)動程序可以選擇不同的方法來完成，當然每個方法都有自己的特點，對幾種主要設計驅(qū)動程序的方法作以比較之后，本文選擇了使用DRIVER WORKS工具來完成。通過對配置空間的設計、系統(tǒng)端口和內(nèi)存映射的設計、中斷服務的設計等，用VC++語言編寫了驅(qū)動程序。 最后，考慮到增加系統(tǒng)的實用性和完備性，還填加設計了圖像的壓縮部分。這部分需要完成的工作是在上述系統(tǒng)完成后，再額外地把采集來的視頻數(shù)據(jù)通過另一路數(shù)據(jù)通道按照一定的格式壓縮后存儲到硬盤中。本系統(tǒng)中，這部分設計是利用Altera公司提供的IP核來完成壓縮的，同時還用VHDL語言在FPGA上設計了IDE硬盤接口，使壓縮后的數(shù)據(jù)存儲到硬盤中。
上傳時間： 2013-06-01
上傳用戶：程嬰sky
在船舶交管系統(tǒng)中，雷達信息處理是最重要的組成部分。視頻回波處理中的雜波處理要求實時性很高，大約要在一個距離單元的時間(0.05-0.1us)內(nèi)完成。雜波處理如恒虛警處理本身比較復雜，這類處理過程又要求快速，圖像顯示系統(tǒng)要求及時的把接收到的雷達方位數(shù)據(jù)從極坐標轉(zhuǎn)換成直角坐標。在軟件上實現(xiàn)這些算法雖然精度可以達到，但是實時性問題不能滿足。因此這類問題多采用高速專用數(shù)字設備來實現(xiàn)。FPGA在數(shù)字信號處理領域有非常廣闊的應用前景，以其優(yōu)良的性能在數(shù)字信號處理中發(fā)揮了重大的作用。CORDIC算法可以在硬件上以很高的精度實現(xiàn)一些函數(shù)和運算。針對以上幾點，本文提出了利用CORDIC算法，基于FPGA來實現(xiàn)雷達信號處理和圖像顯示的算法研究，用硬件來實現(xiàn)正弦、余弦、正切、乘法、除法、指數(shù)和對數(shù)等基本函數(shù)和運算，把他們設計成為可重用的IP core，這樣可以滿足實時性和精度的問題。從而在將來的算法研究中方便的調(diào)用，這樣在算法研究中可以節(jié)約大量的時間，在一定程度上降低研究的難度。 圍繞雷達信號處理和圖像顯示，本次課題設計主要做了如下工作： 1．對CORDIC算法進行分析和研究，以及它在雷達信號處理和圖像顯示中的影響。 2．成功用硬件描述語言在Xilinx公司軟件ISE的環(huán)境下編寫代碼，在Synplify和Modelsim上做了綜合和仿真。 3．對實驗結(jié)果進行精度和速度分析。 4．對雷達信號處理和圖像顯示的相關算法進行分析和研究。 5．從實例分析IP core的特點，對算法研究的影響和IP core在雷達信號處理和圖像顯示中的應用。 最終在實踐環(huán)節(jié)，成功利用CORDIC算法，在FPGA上實現(xiàn)可重用的IP core，這些IP core能夠以很高的精度實現(xiàn)一些基本函數(shù)和運算，在雷達信號處理與圖像顯示中起到很大的作用。
上傳時間： 2013-07-16
上傳用戶：steele
心血管疾病是當今危害人類健康的主要疾病之一，心電圖檢查是臨床上診斷心血管疾病的重要方法。心電圖準確的自動分析與診斷對于心血管疾病的診斷起著關鍵的作用，也是國內(nèi)外學者所熱衷的研究課題。QRS復合波的檢測是心電自動分析的關鍵環(huán)節(jié)，檢出的位置精度關系到后續(xù)處理和分析的正確性和準確性。 本文在總結(jié)前人工作的基礎上，對基于小波變換的QRS復合波檢測算法做了深入研究;并針對小波變換算法與心電檢測算法的結(jié)構(gòu)提出了一種硬件實現(xiàn)方法。本文的主要內(nèi)容包括基于小波變換的心電信號檢測算法設計和該算法在FPGA系統(tǒng)上的實現(xiàn)兩個部分。 對國內(nèi)外近年內(nèi)發(fā)展起來的各種心電檢測方法進行了總結(jié)，并綜合考慮檢出率和硬件實現(xiàn)的實時性等問題，采用小波變換方法對QRS復合波進行檢測。根據(jù)QRs復合波經(jīng)小波變換后，心電特征波在某些尺度上對應有相對明顯的模極值對，通過在對應尺度上判斷模極值對，進而檢測出對應的特征波。 設計了基于小波變換的心電信號檢測算法的FPGA實現(xiàn)系統(tǒng)。系統(tǒng)主要包含三個模塊：心電信號預處理模塊、小波分解模塊和檢測模塊。心電信號預處理模塊對輸入的心電信號進行濾波預處理，以消除工頻干擾和基線漂移。小波分解模塊采用流水線設計，即把各層小波分解分成各個模塊獨立實現(xiàn)，以提高運算效率。檢測模塊的功能是利用小波分解模塊的輸出結(jié)果在各尺度上尋找模極值對，并根據(jù)檢測策略檢測QRS復合波。 本文采用Veillog語言對設計進行了仿真驗證，并通過MIT-BIH心律失常標準數(shù)據(jù)庫對本文的設計實現(xiàn)進行性能評估，獲得了較好的檢出率。同時，綜合結(jié)果也表明系統(tǒng)時鐘能夠工作在較高的頻率，足以滿足高速實時對心電信號的處理與檢測。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：daoxiang126
本文完成了一種高速高性能數(shù)字脈沖壓縮處理器的設計和FPGA實現(xiàn)，包括系統(tǒng)架構(gòu)設計、方案論證及仿真、算法實現(xiàn)、結(jié)果的測試等。 緒論部分首先闡明了本課題研究的背景和意義，概述了雷達數(shù)字脈沖壓縮系統(tǒng)的主要研究內(nèi)容，關鍵技術(shù)及其發(fā)展趨勢，然后介紹了數(shù)字脈沖壓縮系統(tǒng)設計與實現(xiàn)的要求，最后給出了本文的主要研究內(nèi)容。 第二章敘述了線性調(diào)頻信號脈沖壓縮的基本原理，對系統(tǒng)設計的實現(xiàn)方法進行了實時性方面的論證，并基于MATLAB做了仿真分析。 第三章從數(shù)字系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化設計方面將本系統(tǒng)劃分為三個部分：輸入部分、脈壓計算部分、輸出部分，并在流程圖中對各部分所要實現(xiàn)的功能做了介紹。 第四章首先總結(jié)了數(shù)字脈沖壓縮的實現(xiàn)途徑；提出了基于自定制浮點數(shù)據(jù)格式和分時復用蝶型結(jié)構(gòu)的數(shù)字脈沖壓縮系統(tǒng)設計思想，對其關鍵技術(shù)進行了深入的研究。 第五章對輸入輸出模塊的功能做了詳細的描述，設計了具體的結(jié)構(gòu)和電路。 第六章針對系統(tǒng)的測試驗證，提出面向SOC的模塊驗證和系統(tǒng)軟硬協(xié)同驗證的驗證策略。通過Link for Modelsim工具，實現(xiàn)MATAB與Modelsim之間對VHDL代碼的聯(lián)合仿真測試，通過在線邏輯分析工具ChipScope，完成系統(tǒng)的片上測試，并分析系統(tǒng)的性能，證明系統(tǒng)的可實用性。滿足設計的要求。 本文研制的數(shù)字脈沖壓縮處理器具有動態(tài)范圍大、處理精度高、處理能力強、體積小、重量輕、實時性好的優(yōu)點，為設計高性能的現(xiàn)代雷達信號處理系統(tǒng)提供了可靠的保證。
標簽： 線性調(diào)頻信號 脈沖壓縮
上傳時間： 2013-07-01
上傳用戶：lingduhanya
自適應濾波器是智能天線技術(shù)中核心部分-自適應波束成形器的關鍵技術(shù)，算法的高效穩(wěn)定性及硬件時鐘速率的快慢是判斷波束成形器性能優(yōu)劣的主要標準。 首先選取工程領域最常用的自適應橫向LMS濾波算法作為研究對象，提出了利用最小均方誤差意義下自適應濾波器的輸出信號與主通道噪聲信號的等效關系，得到濾波器最佳自適應參數(shù)的方法。并分析了在平穩(wěn)和非平穩(wěn)環(huán)境噪聲下，濾波器的收斂速度、權(quán)系數(shù)穩(wěn)定性、跟蹤輸入信號的能力和信噪比的改善等特性。 在分析梯度自適應格型算法的基礎上，提出利用最佳反射系數(shù)的收斂性和穩(wěn)定性，得到了梯度自適應格型濾波器的定步長改進方法；并以改進的梯度自適應格型和線性組合器組成梯度自適應格型聯(lián)合處理算法，在同樣環(huán)境噪聲下，相比自適應橫向LMS算法，其各項性能指標都得到了極大地改善，而且有利于節(jié)省硬件資源。 設計了自適應橫向LMS濾波器和梯度自適應格型聯(lián)合處理濾波器的電路模型，并用馳豫超前技術(shù)對兩類濾波器進行了流水線優(yōu)化。利用Altera公司的CycloneⅡ系列EP2C5T144C6芯片和多種EDA工具，完成了濾波器的FPGA硬件設計與仿真實現(xiàn)。并以FPGA實現(xiàn)的3節(jié)梯度自適應格型聯(lián)合處理器為核心，設計了一種TD-SCDMA系統(tǒng)的自適應波束成形器，分析表明可以很好地利用系統(tǒng)提供的參考信號對下行波束進行自適應成形。
上傳時間： 2013-07-16
上傳用戶：xyipie
隨著我國信息化發(fā)展進程加快，信息化覆蓋面擴大，信息安全問題也就隨之增多，其影響和后果也更加廣泛和嚴重。同時，信息安全及其對經(jīng)濟發(fā)展、國家安全和社會穩(wěn)定的重大影響，正日益突出地顯現(xiàn)出來，受到越來越多的關注。在和平年代，通過對信息載體進行大規(guī)模的物理破壞，從而達到危害信息安全的目的，在一定程度上是行不通的。然而，在信息安全的角力上，破壞者從來都沒有放棄過，他們把目標對準了信息載體中的數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)的易失性，計算機數(shù)據(jù)成為信息安全中的最大隱患，同時也是破壞信息安全的一個突破口。 本文提出研制硬盤加密卡的主要目的是為了防止對計算機數(shù)據(jù)的竊取，保護硬盤中的數(shù)據(jù)。破壞者在得到硬盤后，也不能夠得到硬盤中的數(shù)據(jù)，從而達到保護信息安全的目的。加密卡提供兩個符合ATA-6標準的接口，串接在主板IDE接口和硬盤之間。存儲在硬盤上的數(shù)據(jù)，是經(jīng)過加密以后的加密數(shù)據(jù)；從硬盤上讀出的數(shù)據(jù)，必須經(jīng)過該卡的解密才可被正常使用，否則只是一堆亂碼。加密卡采用FPGA技術(shù)實現(xiàn)IDE接口和加密算法，以減小加解密帶來的速度上的影響。 論文的工作重點主要有以下幾個方面的內(nèi)容：FPGA及VHDL語言的研究，ATA協(xié)議標準研究及IDE接口的FPGA實現(xiàn)。論文對ATA協(xié)議做了細致的研究，分析了硬盤接口的工作機制以及主機與硬盤之間的通信協(xié)議，并在此基礎上，重點研究了用FPGA的編程功能來實現(xiàn)一個計算機硬件底層接口協(xié)議的方法，詳細介紹了芯片的內(nèi)部框圖及FPGA的軟件流程圖，提出了在實現(xiàn)過程中應注意的要點，最終用FPGA構(gòu)建了一個雙向IDE硬盤通道，實現(xiàn)了兩套符合ATA-6規(guī)范的IDE接口。
上傳時間： 2013-08-02
上傳用戶：Ants
JPEG是聯(lián)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(lián)合制定的靜態(tài)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(shù)據(jù)量極大的多媒體以及帶寬資源寶貴的網(wǎng)絡程序中。 動態(tài)圖像的JPEG編解碼處理要求圖像恢復質(zhì)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(tǒng)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(tài)圖像，進行JPEG編碼，通過網(wǎng)絡傳送碼流到客戶端；客戶端接收碼流，經(jīng)過JPEG解碼，恢復出原始圖像送VGA顯示。設計結(jié)果完全達到了實時性的要求。 本文從系統(tǒng)實現(xiàn)的角度出發(fā)，首先分析了系統(tǒng)開發(fā)平臺，介紹FPGA的結(jié)構(gòu)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(shù)發(fā)展的歷程出發(fā)，分析JPEG標準實現(xiàn)高壓縮比高質(zhì)量圖像處理的原理；針對FPGA在算法實現(xiàn)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(fā)生頻率進行優(yōu)化的霍夫曼查找表結(jié)構(gòu)，并且從系統(tǒng)整體上對JPEG編解碼進行簡化，以提高系統(tǒng)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(jù)SOPC Builder中Avalon總線的要求，把圖像采集，JPEG圖像壓縮和網(wǎng)絡傳輸轉(zhuǎn)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(tǒng)中，由Nios嵌入式軟核的控制下運行，在FPGA芯片上實現(xiàn)整個JPEG實時圖像編解碼系統(tǒng)(soc)。 在FPGA上實現(xiàn)硬件模塊化的JPEG算法，具有造價低功耗低，性能穩(wěn)定，圖像恢復后質(zhì)量高等優(yōu)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(tǒng)中以及廣電系統(tǒng)中前期的非線性編輯工作以及數(shù)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(xiàn)實意義。通過在FPGA上實現(xiàn)JPEG編解碼，進一步探索FPGA在數(shù)字圖像處理上的優(yōu)勢所在，深入了解進行此類硬件模塊設計的技術(shù)特點，是本課題的重要學術(shù)意義所在。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：shangdafreya
