基于FPGA监听的图像采集与预处理方法

针对民用相机原有USB2.0接口技术存在传输速度慢的问题,提出基于现场可编程门阵列（FPGA）监听与USB3.0传输的图像预处理方法.在不破坏相机结构的前提下,利用FPGA强大的并行计算能力,通过外挂监听的方式对图像数据进行实时采集与预处理操作,预处理结果可以通过USB3.0接口与上位机进行快速传输通信,在大幅节约图像传输时间的同时,将部分预处理工作前置于硬件中完成,达到快速获取预处理归一化图像目的.详细介绍系统的设计思路和结构,分别在软件和硬件层面上进行测试和实验数据验证.结果表明,系统具有接口友好、性能稳定、集成度高、使用灵活和实用性强等特点.     

基于USB 2.0的帧转移面阵CCD数据采集传输系统的研究

详细介绍了一种基于USB2.0的帧转移面阵CCD图像数据采集传输系统的软硬件设计。设计了基于可编程门阵列（FPGA）器件的CCD驱动时序发生器,并采用CCD专用视频处理芯片对模拟视频信号进行采样、量化、模数转换,通过USB2.0传输接口与计算机通信,实现了数据快速准确的传输。     

基于SPICE协议的USB重定向数据压缩方法研究

针对目前桌面云环境中USB重定向的实现方式会占用大量的网络带宽,在无线及外网使用的条件下,SPICE访问虚拟机效果差的问题,提出一种基于SPICE协议的USB重定向数据压缩方法.该方法在USB摄像头传输、大文件拷贝等大量数据传输的场景下,分别通过SPICE客户端和服务端来实现数据的压缩.对于视频数据的传输,由客户端进行视频帧的编码传输,qemukvm服务端接收编码数据后进行解码还原成原始帧,然后进行后端的处理.对于非视频数据对象等普通数据的传输,客户端和服务端都需要进行数据的压缩和解压缩处理.实验表明,通过压缩处理的数据在传输过程中能大大提高传输效率,改善USB重定向的效果,提升用户通过SPICE访问虚拟机的整体体验.     

基于CY7C68013的面阵CCD图像传输系统设计

针对面阵CCD图像的特点,提出了一种基于CY7C68013的图像实时传输系统.系统从面阵CCD模块中直接荻取数字图像信号,利用CPLD控制图像数据的时序,以CY7C68013作为数据传输的核心,实现了基于USB2.0的高速图像信号传输.该系统结构简单,性能稳定,实用性强.     

数字化雷达图像传输设备中视频监控系统的设计

雷达图传设备使用的E1信道中尚有512kb/s的带宽可用于传输视频监控信号.本文给出了一种视频监控系统的软、硬件设计方案,可以实现对雷达的远程监控.系统使用小波专用芯片ADV611,以硬件的方式来实现图像的压缩和解压缩.     

一种CMOS图像传感器图像采集与测试系统的设计

设计了一种CMOS图像传感器图像采集与验证系统。系统采用了FPGA(Field-Programmable Gate Array)+USB(Universal Serial Bus)的模式,以FPGA芯片Cyclone III系列EP3C120F484C7N为核心控制芯片和以CYPRESS公司的CY7C68013A芯片为USB2.0接口芯片。系统创新性地把图像采集系统和CMOS图像传感器芯片测试相结合,实现了实时图像的快速采集处理,最高采集速度能达到30帧/s,经验证完全满足测试要求,为芯片的流片提供了很大的贡献。     

一种高速数据采集系统设计

目前,大部分DSP处理器仅提供了串口通汛方式,或者内部集成了 USB接口,但只支持USB1.1协议该方式仅适合少量数据的传送,不能满足通讯、图像处理等需要高速数据交换场合的应用结合TMS320C5416与 EZ-USB FX2接口的特性设计了一种高速数据采集系统.该数据采集系统支持USB2.0协议.数据采样率高,传输速度快,数据处理能力强.     

支持突发接入模式EPON下行传输方案

分析了支持突发接入模式的EPON在下行传输中业务流特性的变化问题,提出了在下行传输时OLT向ONU分解转发帧的传输方案.通过对下行带宽资源实行基于优先级的调度,减少因数据帧到达的突发性对某些高优先级的数据帧的影响;利用滑动窗控制每个ONU的数据帧到达速率,解决大量数据帧到达造成ONU处理负荷过重的问题.利用OPNET Modeler仿真平台建立网络模型并进行仿真,验证了方案的可行性.     

基于USB 3.0的高速CMOS图像传感器数据采集系统

随着高速CMOS图像传感器分辨率和帧率的大幅度提升,无论在数据传输带宽方面还是缓存容量方面都需要图像采集系统能够应对巨大的实时数据量来满足使用要求。基于此,本文提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)和USB 3.0的高速CMOS图像传感器的数据采集系统实现方式。本文依次从系统电路硬件设计、FPGA和USB 3.0芯片软件功能设计以及上位机软件设计进行阐述,最后对系统进行整体调试并给出了实验结论。测试结果表明本系统能够最大化利用USB 3.0芯片的传输能力,同时实现图像接收过程的零误码率。因此,该系统可较好地满足目前高速高分辨率CMOS图像传感器对数据采集的数据实时性和准确性要求。     

基于USB2.0的线阵X射线图像采集系统

鉴于ISA、PCI、PS/2等传统接口传输速率低、不能实现热插拔等功能,提出一套基于USB2.0传输协议的线阵X射线图像采集系统。系统以FPGA（现场可编程门阵列）芯片为控制核心,配合16位高精度快速A/D转换芯片和CY7C68013A芯片,实现了X射线图像的采集和高速传输功能。系统充分发挥了USB2.0即插即用、实时高效等优点,将X射线图像获取和传输速度提升至40 Mbps。     

相机运动条件下的视频前景提取

提出一种基于非参数化运动估计和图像配准的方法来进行相机运动条件下的前景提取.通过对视频帧和接近的训练背景图像进行非参数化运动估计,动态地构造出一幅和视频帧的视角完全相同的背景图像, 再通过背景减除提取前景. 为了解决运动估计的计算效率问题, 又提出一种基于流形的改进算法: 在离线阶段, 预先对训练背景图像进行非参数化运动估计, 并利用流形学习对训练背景图像进行建模; 在在线阶段, 通过在背景流形上进行运动插值来快速地估计新视频帧和训练背景图像之间的运动. 实验表明,改进的方法在基本保持像素提取准确率的同时获得了很高的效率．     

面向深度相机位姿优化的帧间点云数据配准算法

TOF相机能够同时采集灰度图像和深度图像从而优化相机位姿的估计值. 应用图结构调整框架优化多帧数据采集时的相机位姿,采用帧间配准决定优化的精度和效率. 从2帧图像上提取并匹配尺度不变特征点对,二维特征点被扩展到三维空间后,利用与特征点的空间位置关系将2帧三维点云配准;逐步应用提出的算法配准参与位姿优化的多帧点云中的任意2帧点云;最后将有效配准的点云帧对作为输入数据,采用图结构算法优化位姿. 实验结果表明,提出的帧间配准算法使得位姿估计值精度显著提高,同时保证了估计效率.     

适于大视场空间相机应用的高性能ADV212控制器

针对现有基于ADV212压缩系统的ADV212控制器难以满足空间TDICCD相机的应用,提出了一种适于大视场空间TDICCD相机的高性能ADV212控制器。首先,分析了ADV212工作原理,结合CCD数据特点,提出了Custom-specific模式工作机制,在该机制下,使用乒乓操作的SDRAM构造图像帧,并以流水线作业的方式实现单片ADV212处理5通道CCD数据。最后,使用地面检测设备对ADV212控制器进行了试验验证。结果表明,ADV212控制器能快速稳定地工作,压缩一帧图像仅需7.68 ms。在压缩比指标2:1～32:1内,PSNR均在30 dB以上,在正常工作压缩比为1 bpp时平均PSNR提高了2.49 dB。该控制器满足了空间相机压缩系统的应用。     

我校5项研究成果通过验收(一)

ＤＴ模型基方法在非对称视频编码中的应用研究　 评审专家认为 :课题组研究提供了一套包括图像序列的编码、译码和性能测试演示软件 .软件采用ＤＴ模型基的方法对 1帧图像进行帧内编码 ,对现有实验图像得到更好的质量指标 ,译码部分接近准实时 ( 11～ 3 0帧 /ｓ)的译码速度 ,但编码速度较慢 ( 0 2帧 /ｓ) .该软件还提供了与Ｈ 2 61相比较的性能测试模块 ,主观恢复图像质量、客观ＴＰＮＲ及压缩比Ｒａｔｉｏ 3个方面衡量该系统的性能指标 .这些成果对新一代图像传输系统的编码设计颇具参考价值 .视频通信中的抗误码方法研究　 评审专家认为 …     

基于自回归模型的网络数据去重算法的设计

为了提高网络带宽利用率,实现网络负载和传输效率的平衡,提出了一种基于网络流量自回归技术的网络数据去重算法ANTREA. 该算法将数据传输分割成多个传输单元,在每个传输单元中分成去重传输和直接传输2部分,前一部分实现去除冗余数据后传输,后一部分数据则利用空闲带宽实现传输. 通过为每个传输单元的网络状况建模,预测下一个传输单元的网络可用带宽及查重处理时间,并据此调整直接传输的数据量,以求充分利用空闲带宽,提高网络带宽利用率. 实验结果表明,ANTREA算法可以根据网络状况自动调整传输策略,能够充分利用网络带宽以实现更高的数据传输效率,比EndRE算法有更好的网络适应性,在10 MB/s的网络环境下,传输吞吐量几乎为EndRE的7倍.     

基于参量阵正交频分复用编码的水声通信

针对水声通信高数据速率与可靠性统一的需求,提出了一种新的参量阵通信技术。将参量阵的非线性效应及自解调特性与OFDM编码相结合,在平均深度为20m的浅海进行了图像传输实验,采用正交相移键控(QPSK)的OFDM方式,当带宽为6kHz时通信速率为3.224kbit/s,误码率为0.0068,当带宽为9kHz时通信速率为4.835kbit/s,误码率为0.0059,验证了所提方案的可行性和有效性。     

USB2.O多路脉冲数据采集系统开发

针对在激光陀螺测试中,每4 ms一次的数据采集并与计算机实时通信时出现的各种问题,设计了一种基于USB2.0高速接口的多路脉冲采集系统.利用USB接口芯片中的端点缓冲区(FIFO)存放每4 ms采集到的数据,并以1 s为时间间隔把数据读入主机,成功的检测了陀螺在上电后2.8 s内的点火次数和点火时间,陀螺在2.8~2.9 s内的漂移量以及陀螺在2.9 s以后,每4 ms在三个方向上自由度的转动变化.本系统使用FPGA实现计数器及逻辑控制模块的功能,计数频率范围可达1×10-8~16 MHz.经实地测试,本系统准确可靠且能长时间稳定运行.     

卫星光通信高速精确跟踪瞄准实现技术

为了实现卫星光通信高速精确的跟踪瞄准,利用模块化思想设计,设计了一套采用目前先进的DSP技术的嵌入式系统,实现卫星光通信精确跟踪瞄准中快速图像跟瞄控制.该系统以TI公司高性能DSP芯片TMS320C6713B为图像实时处理单元,利用复杂可编程逻辑器件(CPLD)和现场可编程门阵列(FPGA)分别对由图像传感器CCD采集的图像数据进行实时采集和显示.在该平台上,运用最大类间方差法求得最佳图像分割阈值,将图像分割后利用质心算法精确计算光斑形心坐标;根据目标的真实运动轨迹对光斑运动趋势进行估计,使系统工作于预测跟踪状态,保证了卫星光通信跟瞄控制的响应带宽要求.实验结果表明,当CCD的视阈为100×100时,系统图像处理速度可以达到625帧/s.     

双目视觉脉搏测量系统中的相机同步采集方法

基于千兆以太网实现了连接在同一台计算机上的两部相机同时工作。采用一个即插即用的数据采集模块作为同步触发信号发生器,利用LabVIEW编程产生两路具有指定周期的同步脉冲信号,用于触发两部相机同步工作。采用Microsoft Visual C++编写相机同步采集软件,实现了两台相机间的同步图像采集及自动存储。同步帧率达到18帧/s,为课题组的双目视觉脉搏信息测量研究奠定了基础。     

酶联斑点图像扫描仪控制系统

为了满足临床医学检测需求,设计了酶联斑点图像扫描仪的机械平台和基于"计算机+运动控制器+工业显微相机"的控制系统;完成了基于ARM的嵌入式运动控制器的软硬件开发,实现了多轴电机运动控制和扫描仪工作逻辑流程;通过上、下位机软件协同开发,实现了酶联斑点显微图像的全自动扫描采集.实验结果表明:控制系统运行稳定高效,各轴电机运动误差18μm;自动扫描图像清晰,整盒扫描时间175 s,满足酶联斑点自动扫描需求.