人臉識別技術(shù)繼指紋識別、虹膜識別以及聲音識別等生物識別技術(shù)之后，以其獨特的方便、經(jīng)濟及準確性而越來越受到世人的矚目。作為人臉識別系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)—人臉檢測，隨著研究的深入和應(yīng)用的擴大，在視頻會議、圖像檢索、出入口控制以及智能人機交互等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景，發(fā)展速度異常迅猛。 FPGA的制造技術(shù)不斷發(fā)展，它的功能、應(yīng)用和可靠性逐漸增加，在各個行業(yè)也顯現(xiàn)出自身的優(yōu)勢。FPGA允許用戶根據(jù)自己的需要來建立自己的模塊，為用戶的升級和改進留下廣闊的空間。并且速度更高，密度也更大，其設(shè)計方法的靈活性降低了整個系統(tǒng)的開發(fā)成本，F(xiàn)PGA 設(shè)計成為電子自動化設(shè)計行業(yè)不可缺少的方法。 本文從人臉檢測算法入手，總結(jié)基于FPGA上的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方法，使用IBM的Coreconnect掛接自定義模塊技術(shù)。經(jīng)過訓(xùn)練分類器、定點化、以及硬件加速等方法后，能夠使人臉檢測系統(tǒng)在基于Xilinx的Virtex II Pro開發(fā)板上平臺上，達到實時的檢測效果。本文工作和成果可以具體描述如下： 1. 算法分析：對于人臉檢測算法，首先確保的是檢測率的準確性程度。本文所采用的是基于Paul Viola和Michael J.Jones提出的一種基于Adaboost算法的人臉檢測方法。算法中較多的是積分圖的特征值計算，這便于進一步的硬件設(shè)計。同時對檢測算法進行耗時分析確定運行速度的瓶頸。 2. 軟硬件功能劃分：這一步考慮市場可以提供的資源狀況，又要考慮系統(tǒng)成本、開發(fā)時間等諸多因素。Xilinx公司提供的Virtex II Pro開發(fā)板，在上面有可以供利用的Power PC處理器、可擴展的存儲器、I/O接口、總線及數(shù)據(jù)通道等，通過分析可以對算法進行細致的劃分，實現(xiàn)需要加速的模塊。 3. 定點化：在Adaboost算法中，需要進行大量的浮點計算。這里采用的方法是直接對數(shù)據(jù)位進行操作它提取指數(shù)和尾數(shù)，然后對尾數(shù)執(zhí)行移位操作。 4. 改進檢測用的級聯(lián)分類器的訓(xùn)練，提出可以迅速提高分類能力、特征數(shù)量大大減小的一種訓(xùn)練方法。 5. 最后對系統(tǒng)的整體進行了驗證。實驗表明，在視頻輸入輸出接入的同時，人臉檢測能夠達到17fps的檢測速度，并且獲得了很好的檢測率以及較低的誤檢率。
標簽： FPGA 人臉檢測 系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間： 2013-04-24
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在視頻傳輸系統(tǒng)中，最大障礙是視頻數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)量傳輸。故壓縮就顯得尤為必要。MJPEG是以25幀每秒傳輸?shù)腏PEG圖像。本文根據(jù)JPEG基本壓縮模式，通過前端圖像采集芯片輸出標準的4：2：2格式的圖像流，在XILINX公司的SPARTAN IIE芯片下壓縮，獲得了良好效果，壓縮比達到10：1。中間的各個環(huán)節(jié)同MATLAB下同等壓縮相比，除了精度上有點差別外，基本一致。同專用芯片相比，比專用芯片靈活得多，F(xiàn)PGA內(nèi)部全部是可編程，燒寫不同的程序便可實現(xiàn)不同的壓縮。同DSP相比，壓縮時間極大的提高，同周霖的“基于DSP技術(shù)的靜態(tài)圖像壓縮編碼”一文中編碼所需的時間進行比較(DCT變換消耗4224個指令，量化Z排序耗960指令，huffman編碼至少耗1400指令)，假設(shè)令其采用6000系列DSP，指令周期為6ns，運算速度為1336MIPS。壓縮一個8*8DCT塊，采用高檔的DSP，消耗39tJs，而采用27M的FPGA只需6us，若采用FPGA內(nèi)部自帶的DLL將時鐘倍頻到54M，則只需要3us．本設(shè)計同傳統(tǒng)的壓縮實現(xiàn)方式相比，在速度和靈活性上有了極大的提高。
上傳時間： 2013-04-24
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偏移正交相移鍵控(OQPSK：Offset Quadrature Phase Shift Keying)調(diào)制技術(shù)是一種恒包絡(luò)調(diào)制技術(shù)，具有頻譜利用率高、頻譜特性好等特點，廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信和移動通信領(lǐng)域。 論文以某型偵收設(shè)備中OQPSK解調(diào)器的全數(shù)字化為研究背景，設(shè)計并實現(xiàn)了基于FPGA的全數(shù)字OQPSK調(diào)制解調(diào)器，其中調(diào)制器主要用于仿真未知信號，作為測試信號源。論文研究了全數(shù)字OQPSK調(diào)制解調(diào)的基本算法，包括成形濾波器、NCO模型、載波恢復(fù)、定時恢復(fù)等；完成了整個調(diào)制解調(diào)算法的MATLAB仿真。在此基礎(chǔ)上，采用VHDL硬件描述語言在Xilinx公司ISE7.1開發(fā)環(huán)境下設(shè)計并實現(xiàn)了各個算法模塊，并在硬件平臺上加以實現(xiàn)。通過實際現(xiàn)場測試，實現(xiàn)了對所偵收信號的正確解調(diào)。論文還實現(xiàn)了解調(diào)器的百兆以太網(wǎng)接口，使得系統(tǒng)可以方便地將解調(diào)數(shù)據(jù)發(fā)送給計算機進行后續(xù)處理。
標簽： OQPSK FPGA 調(diào)制解調(diào)器
上傳時間： 2013-05-19
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本文以Turbo碼編譯碼器的FPGA實現(xiàn)為目標，對Turbo碼的編譯碼算法和用硬件語言將其實現(xiàn)進行了深入的研究。 首先，在理論上對Turbo碼的編譯碼原理進行了介紹，確定了Max-log-MAF算法的譯碼算法，結(jié)合CCSDS標準，在實現(xiàn)編碼器時，針對標準中給定的幀長、碼率與交織算法，以及偽隨機序列模塊與幀同步模塊，提出了相應(yīng)解決方案；而在相應(yīng)的譯碼器設(shè)計中，采用了FPGA設(shè)計中“自上而下”的設(shè)計方法，權(quán)衡硬件實現(xiàn)復(fù)雜度與處理時延等因素，優(yōu)先考慮面積因素，提高元件的重復(fù)利用率和降低電路復(fù)雜度，來實現(xiàn)Turbo碼的Max-log-MAP算法譯碼。把整個系統(tǒng)分割成不同的功能模塊，分別闡述了實現(xiàn)過程。 然后，基于Verilog HDL 設(shè)計出12位固點數(shù)據(jù)的Turbo編譯碼器以及仿真驗證平臺，與用Matlab語言設(shè)計的相同指標的浮點數(shù)據(jù)譯碼器進行性能比較，得到該設(shè)計的功能驗證。 最后，研究了Tuxbo碼譯碼器幾項最新技術(shù)，如滑動窗譯碼，歸一化處理，停止迭代技術(shù)結(jié)合流水線電路設(shè)計，將改進后的譯碼器與先前設(shè)計的譯碼器分別在ISE開發(fā)環(huán)境中針對目標器件xilinx Virtex-Ⅱ500進行電路綜合，證實了這些改進技術(shù)能有效地提高譯碼器的吞吐量，減少譯碼時延和存儲器面積從而降低功耗。
上傳時間： 2013-04-24
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《計算機組成原理》是計算機系的一門核心課程。但是它涉及的知識面非常廣，內(nèi)容包括中央處理器、指令系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)、總線和輸入輸出系統(tǒng)等方面，學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時，普遍覺得內(nèi)容抽象難于理解。但借助于該計算機組成原理實驗系統(tǒng)，學(xué)生通過實驗環(huán)節(jié)，可以進一步融會貫通學(xué)習(xí)內(nèi)容，掌握計算機各模塊的工作原理，相互關(guān)系的來龍去脈。 為了增強實驗系統(tǒng)的功能，提高系統(tǒng)的靈活性，降低實驗成本，我們采用FPGA芯片技術(shù)來徹底更新現(xiàn)有的計算器組成原理實驗平臺。該技術(shù)可根據(jù)用戶要求為芯片加載由VHDL語言所編寫出的不同的硬件邏輯，F(xiàn)PGA芯片具有重復(fù)編程能力，使得系統(tǒng)內(nèi)硬件的功能可以像軟件一樣被編程，這種稱為“軟”硬件的全新系統(tǒng)設(shè)計概念，使實驗系統(tǒng)具有極強的靈活性和適應(yīng)性。它不僅使該系統(tǒng)性能的改進和擴充變得十分簡易和方便，而且使學(xué)生自己設(shè)計不同的實驗變?yōu)榭赡堋Ｓ嬎銠C組成原理實驗的最終目的是讓學(xué)生能夠設(shè)計CPU，但首先，學(xué)生必須知道CPU的各個功能部件是如何工作，以及相互之間是如何配合構(gòu)成CPU的。因此，我們必須先設(shè)計出一個教學(xué)用的以FPGA芯片為核心的硬件平臺，然后在此基礎(chǔ)上開發(fā)出VHDL部件庫及主要邏輯功能，并設(shè)計出一套實驗。 本文重點研究了基于FPGA芯片的VHDL硬件系統(tǒng)，由于VHDL的高標準化和硬件描述能力，現(xiàn)代CPU的主要功能如計算，存儲，I/O操作等均可由VHDL來實現(xiàn)。同時設(shè)計實驗內(nèi)容，包括時序電路的組成及控制原理實驗、八位運算器的組成及復(fù)合運算實驗、存儲器實驗、數(shù)據(jù)通路實驗、浮點運算器實驗、多流水線處理器實驗等，這些實驗形成一個相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)。每個實驗先由教師講解原理及原理圖，學(xué)生根據(jù)教師提供的原理圖，自己用MAX+PLUSII完成電路輸入，學(xué)生實驗實際上是編寫VHDL，不需要寫得很復(fù)雜，只要能調(diào)用接口，然后將程序燒入平臺，這樣既不會讓學(xué)生花太多的時間在畫電路圖上，又能讓學(xué)生更好的理解每個部件的工作原理和工作過程。 論文首先研究分析了FPGA硬件實驗平臺，即實驗系統(tǒng)的硬件組成。系統(tǒng)采用FPGA-XC4010EPC84，62256CPLD以及其他外圍芯片(例如74LS244，74LS275)組成。根據(jù)不同的實驗要求，規(guī)劃不同實驗控制邏輯。用戶可選擇不同的實驗邏輯，通過把實驗邏輯下載到FPGA芯片中構(gòu)成自己的實驗平臺。 其次，論文詳細的闡述了VHDL模塊化設(shè)計，如何運用VHDL技術(shù)來依次實現(xiàn)CPU的各個功能部件。VHDL語言作為一種國際標準化的硬件描述語言，自1987年獲得IEEE批準以來，經(jīng)過了1993年和2001年兩次修改，至今已被眾多的國際知名電子設(shè)計自動化(EDA)工具研發(fā)商所采用，并隨同EDA設(shè)計工具一起廣泛地進入了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計與研發(fā)領(lǐng)域，目前已成為電子業(yè)界普遍接受的一種硬件設(shè)計技術(shù)。再次，論文針對實驗平臺中遇到的較為棘手的多流水線等問題，也進行了深入的闡述和剖析。學(xué)生需要什么樣的實驗條件，實驗內(nèi)容及步驟才能了解當今CPU所采用的核心技術(shù)，才能掌握CPU的設(shè)計，運行原理。另外，本論文的背景是需要學(xué)生熟悉基本的VHDL知識或技能，因為實驗是在編寫VHDL代碼的前提下完成的。 本文在基于實驗室的環(huán)境下，基本上較為完整的實現(xiàn)了一個基于FPGA的實驗平臺方案。在此基礎(chǔ)上，進行了部分功能的測試和部分性能方面的分析。本論文的研究，為FPGA在實際系統(tǒng)中的應(yīng)用提供研究思路和參考方案。論文的研究結(jié)果將對FPGA與VHDL標準的進一步發(fā)展具有重要的理論和現(xiàn)實意義。
上傳時間： 2013-04-24
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本文介紹了一種采用單片F(xiàn)PGA 芯片進行出租車計費器的設(shè)計方法，主要闡述如何使用新興的EDA 器件取代傳統(tǒng)的電子設(shè)計方法，利用FPGA 的可編程性，簡潔而又多變的設(shè)計方法，縮短了研發(fā)周期，同時使出租車計費器體積更小功能更強大。本設(shè)計不僅實現(xiàn)了出租車計費器所需的一些基本功能，同時考慮到出租車行業(yè)的一些特殊性，更注重了把一些新的思路加入到設(shè)計中。主要包括采用了FPGA 芯片，使用VHDL 語言進行編程，使其具有了更強的移植性，更加利于產(chǎn)品升級；利用LCD 液晶顯示取代了傳統(tǒng)的LED顯示，使其在顯示時更靈活多變，可以按需要改變顯示內(nèi)容而不拘泥于硬件； 靈活的計價標準設(shè)定使得油價波動等成本因數(shù)和出租車價格聯(lián)動成為可能； 同時也增加了統(tǒng)計功能、密碼設(shè)定、超速警報、路橋費等新的功能使得本設(shè)計更加具有實用價值。
上傳時間： 2013-08-02
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遙感圖像在人類生活和軍事領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，適合各種要求的遙感圖像編碼技術(shù)具有重要的現(xiàn)實意義。基于小波變換的內(nèi)嵌編碼技術(shù)已成為當前靜止圖像編碼領(lǐng)域的主流，其中就包括基于分層樹集合分割排序(Set Partitioning inHierarchical Trees，SPIHT)的內(nèi)嵌編碼算法。這種算法具有碼流可隨機獲取以及良好的恢復(fù)圖像質(zhì)量等特性，因此成為實際應(yīng)用中首選算法。隨著對圖像編碼技術(shù)需求的不斷增長，尤其是在軍事應(yīng)用領(lǐng)域如衛(wèi)星偵察等方面，這種編碼算法亟待轉(zhuǎn)換為可應(yīng)用的硬件編碼器。 在靜止圖像編碼領(lǐng)域，高性能的圖像編碼器設(shè)計一直是相關(guān)研究人員不懈追求的目標。本文針對靜止圖像編碼器的設(shè)計作了深入研究，并致力于高性能的圖像編碼算法實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的研究，提出了具有創(chuàng)新性的降低計算量、存儲量，提高壓縮性能的算法實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，并成功應(yīng)用于圖像編碼硬件系統(tǒng)中。這個方案還支持壓縮比在線可調(diào)，即在不改變硬件框架的條件下可按用戶要求實現(xiàn)16倍到2倍的壓縮，以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。本文所做的工作包括了兩個部分。 1．一種基于行的實時提升小波變換實現(xiàn)結(jié)構(gòu)：該結(jié)構(gòu)同時處理行變換和列變換，并且在圖像邊界采用對稱擴展輸出邊界數(shù)據(jù)，使得圖像小波變換時間與傳統(tǒng)的小波變換相比提高了將近2.6倍，提高了硬件系統(tǒng)的實時性。該結(jié)構(gòu)還合理地利用和調(diào)度內(nèi)部緩沖器，不需要外部緩沖器，大大降低了硬件系統(tǒng)對存儲器的要求。 2．一種采用左遍歷的比特平面并行SPIHT編碼結(jié)構(gòu)：在該編碼結(jié)構(gòu)中，空間定位生成樹采用深度優(yōu)先遍歷方式，比特平面同時處理極大地提高了編碼速度。
上傳時間： 2013-06-17
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交流電源供電方式正在由集中式向分布式、全功能式發(fā)展，而實現(xiàn)分布式電源的核心就是模塊的并聯(lián)技術(shù)。多臺逆變器并聯(lián)可以實現(xiàn)大容量供電和冗余供電，可大大提高系統(tǒng)的靈活性，使電源系統(tǒng)的體積重量大為降低，同時其主開關(guān)器件的電流應(yīng)力也可大大減少，從根本上提高了可靠性、降低成本和提高功率密度。本文主要研究逆變器并聯(lián)技術(shù)。 本文首先對電壓、電流雙閉環(huán)逆變器控制系統(tǒng)進行了研究。通過對傳遞函數(shù)的分析，得到了基于等效輸出阻抗的雙閉環(huán)控制的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)模型。在分析逆變器模型的基礎(chǔ)上設(shè)計了各控制器參數(shù)，并通過MATLAB仿真進行了驗證。根據(jù)上述模型，分析了逆變器并聯(lián)的環(huán)流特性，以及基于有功和無功功率的并聯(lián)控制方案。 隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，F(xiàn)PGA技術(shù)正在越來越多地用于工程實踐中。本文在研究SPWM控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用FPGA芯片EP1C12Q240C8實現(xiàn)了SPWM數(shù)字控制器，用于多模塊逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)。文中給出了仿真結(jié)果和芯片的測試結(jié)果。 基于FPGA的三相逆變器并聯(lián)數(shù)字控制器的研究具有現(xiàn)實意義，設(shè)計具有創(chuàng)新性。仿真和芯片的初步測試結(jié)果表明：本文設(shè)計的基于FPGA的逆變器并聯(lián)數(shù)字控制器能夠滿足逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的要求。
標簽： FPGA 三相逆變器 并聯(lián) 技術(shù)研究
上傳時間： 2013-08-05
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未來的時代是信息時代，信息需要通過媒體來進行記錄、傳播和獲取。視頻數(shù)據(jù)的壓縮技術(shù)和解壓縮技術(shù)成了多媒體技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，本論文設(shè)計的芯片正是基于FPGA實現(xiàn)視頻編碼器的設(shè)計，主要面向于對音頻和視頻信號進行壓縮和解壓縮的廣泛場合。 本論文首先對FPGA技術(shù)做了介紹，主要從FPGA的結(jié)構(gòu)和特點，闡述了FPGA設(shè)計的輸入、綜合、仿真、實現(xiàn)等，其次介紹了當今主流的視頻編碼標準，如H．263、H．264。本論文基于FPGA來實現(xiàn)視頻編碼，提出了視頻編解碼器系統(tǒng)設(shè)計方案，包括系統(tǒng)設(shè)計和模塊設(shè)計，最后，文章又提出了圖像預(yù)處理部分和運動估計部分的設(shè)計思想和實現(xiàn)步驟，其中的運動估計設(shè)計部分是整個論文的關(guān)鍵，以及通過仿真得到理想的結(jié)果。
上傳時間： 2013-06-28
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目前的國內(nèi)的CCD高清攝相頭能夠輸出一組視頻信號和數(shù)字圖像信號，雖然視頻信號能夠直接在監(jiān)視器顯示，但是輸出的數(shù)字圖像信號占用存儲空間太大，不便于進行傳輸。本文設(shè)計了一種基于FPGA的數(shù)字圖像壓縮卡。 在過去的十幾年中，國際標準化組織制訂了一系列的國際視頻編碼標準并廣泛應(yīng)用到各種領(lǐng)域。It.264/AVC是ITU-T和ISO聯(lián)合推出的新標準，采用了近幾年視頻編碼方面的先進技術(shù)，以較高編碼效率和網(wǎng)絡(luò)友好性成為新一代國際視頻編碼標準。 新發(fā)展的H．264/AVC比原有的視頻編碼標準大幅度提高了編碼效率，但其運算復(fù)雜度也大大增加，本文簡要分析了H．264/AVC的復(fù)雜度及其優(yōu)化的途徑，給出了主要模塊的優(yōu)化算法實驗結(jié)果。 H．264/AVC仍基于以前視頻編碼標準的運動補償混合編碼方案，主要不同有：增強的運動預(yù)測能力，準確匹配的較小塊變換，自適應(yīng)環(huán)內(nèi)濾波器，增強的熵編碼。測試結(jié)果表明這些新特征使H．264/AVC編碼器提高50％編碼效率的同時，增加了一個數(shù)量級的復(fù)雜度。實際中恰當?shù)厥褂肏．264/AVC編碼工具可以較低的實現(xiàn)復(fù)雜度得到與復(fù)雜配置相當?shù)木幋a效率。故實際編碼系統(tǒng)開發(fā)需要在運算復(fù)雜性和編碼效率之間進行折衷、兼顧考慮。H．264/AVC引入的新編碼特征既增加基本模塊的復(fù)雜度，也成倍增加算法的復(fù)雜度。針對它們的作用和實現(xiàn)方法的不同，可采用不同的硬件實現(xiàn)方法。本文基于上述思路進行優(yōu)化，具體的工作包括：針對去塊濾波的復(fù)雜性，本文提出一種適合硬件實現(xiàn)的算法，使其在節(jié)省了資源的同時，很好的達到了標準所定義的性能。針對變換量化的復(fù)雜性，本文提出一種既滿足整體的硬件流水結(jié)構(gòu)，又極大的降低了硬件資源的實現(xiàn)方法。針對碼率控制的實現(xiàn)，本文提出了一種有別于傳統(tǒng)實現(xiàn)方式的算法，在保證實時性的同時，極大的提高了編碼器的性能。本文基于上述算法還進行Baseline Profile編碼器的研究，給出了一種實時編碼器結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了對高清圖像格式(720P)的實時編碼，并將其和當前業(yè)界先進水平進行了對比，表明本文所實現(xiàn)得結(jié)構(gòu)能夠達到當前業(yè)界的先進水平。
上傳時間： 2013-07-23
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