基于SOPC的圖像處理系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、當(dāng)前，以視頻信息為主的多媒體處理技術(shù)成為最具活力的研究與應(yīng)用領(lǐng)域之一。隨著多媒體處理技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，特別是在某些領(lǐng)域，如商業(yè)、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、軍事等，視頻、圖像、視覺、多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的聯(lián)系日益緊密。而另一方面，微電子技術(shù)也隨之飛速的發(fā)展，從而使得基于各種硬件平臺(tái)的圖像處理系統(tǒng)更有優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，F(xiàn)PGA）具有高性能、高集成度、低功耗等諸多特點(diǎn)，其硬件的可編程性及其可并行處理的能力使得FPGA在嵌入

2、式數(shù)字圖像處理系統(tǒng)中有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本文針對(duì)基于可編程片上系統(tǒng)（可編程片上系統(tǒng)，SOPC）的硬件平臺(tái)數(shù)字圖像處理系統(tǒng)及在此平臺(tái)下圖像處理算法進(jìn)行了研究。
　　本課題依托于實(shí)際在研項(xiàng)目，系統(tǒng)主要用于完成測(cè)發(fā)系統(tǒng)的控制臺(tái)，電源，測(cè)試模件等硬件設(shè)備上指示燈、示數(shù)變化情況的記錄，以及火工品等效器指示燈的亮滅及持續(xù)時(shí)間的記錄識(shí)別。首先，對(duì)各種圖像處理系統(tǒng)方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析，采用ARM+FPGA的設(shè)計(jì)方案；其次，研究數(shù)字圖像處理相關(guān)技

3、術(shù)及算法，使用Verilog硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行快速中值濾波、邊緣檢測(cè)等算法的硬件邏輯設(shè)計(jì)；最后，根據(jù)本文視頻圖像特點(diǎn)，提出易于NIOS實(shí)現(xiàn)的圖像處理識(shí)別算法。
　　在系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)過程中，首先，綜合考慮FPGA的速度、邏輯資源、計(jì)算資源等因素，進(jìn)行了FPGA選型；其次，對(duì)視頻解碼A/D、視頻編碼D/A，存儲(chǔ)等器件進(jìn)行了選型；最后，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)各模塊接口。根據(jù)待識(shí)別圖像特征，提出了適用于本系統(tǒng)的指示燈和數(shù)碼管識(shí)別算法，并對(duì)該算法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

4、驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)表明該算法能夠有效地對(duì)指示燈、數(shù)碼管進(jìn)行識(shí)別。
　　結(jié)合用戶需求，設(shè)計(jì)了基于SOPC的圖像處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)指示燈狀態(tài)、數(shù)碼管數(shù)字等圖像的識(shí)別。將此系統(tǒng)識(shí)別結(jié)果與PC平臺(tái)識(shí)別系統(tǒng)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，分析結(jié)果表明本系統(tǒng)在速度識(shí)別上明顯優(yōu)于PC平臺(tái)識(shí)別系統(tǒng)，充分發(fā)揮了本系統(tǒng)對(duì)視頻圖像的并行處理的優(yōu)勢(shì)。在PC機(jī)Open CV環(huán)境下，分別采用穿線法及七段區(qū)域統(tǒng)計(jì)法對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行識(shí)別比較，得出本文提出的識(shí)別算法更加可靠、識(shí)別率更高，滿