基于FPGA的图像光纤传输系统设计

提出一种基于FPGA和光纤的图像传输系统,阐述使用Lattice公司的FPGA和SDRAM构建图像缓存模块以及使用其内嵌的高速串口(SERDES)代替传统的串并转化器来完成图像光纤传输的方法.着重介绍系统的硬件设计和基于的FGPA的相关实现技术.     

基于Zynq的图像角点及边缘检测系统的设计与实现

以Zynq芯片为基础,采用软硬件协同设计的方法设计并实现整个系统。Zynq芯片内部采用ARM+FPGA的异构架构,既具备ARM处理器的灵活性,又拥有FPGA并行处理的能力。本系统的设计充分发挥了Zynq芯片的优势,在软硬件划分上, 通过ARM处理器来实现图像的采集;图像角点及边缘检测用FPGA来完成,即通过硬件加速提升系统的整体性能。ARM处理器与FPGA通过AXI4总线进行数据交互,在Zynq上实现集图像采集、图像特征提取、图像显示为一体的片上系统。最终系统测试结果表明,采用硬件加速实现图像特征提取的相关算法比在ARM处理器软件上实现的算法的速度提高了6～8倍。     

基于FPGA的动态目标跟踪系统设计

为了解决基于PC机的视频动态目标跟踪实时性瓶颈问题,设计出一种基于FPGA的动态目标跟踪系统。设计遵循图像处理金字塔模型,针对低层和中层算法简单、数据量大且存在一定并行性等特点采用FPGA硬件实现,而高层较复杂算法使用Nios Ⅱ软核进行C语言编程。整个设计采用Verilog-HDL对算法完成建模与实现,并在QUARTUS Ⅱ上进行了综合、布线等工作,最后以Altera公司的DE2开发板为硬件平台实现了整个系统。     

DSP＋FPGA结构图像处理系统的FPGA动态配置

文中先介绍了Xilinx公司FPGA从并配置模式的工作原理,随后介绍在实际的工程项目中,利用项目自身的数字图像实时处理系统内DSP＋FPGA结构,实现Xilinx公司V5系列FPGA 更高级配置应用-使用DSP和CPLD配合工作,完成数字图像处理系统中XC5VLX50 FPGA的从并配置。针对FPGA动态配置,从电路硬件设计和软件实现两方面详细讲述了配置工作的具体过程和实现步骤。这种FPGA动态配置方式优点是利用图像处理系统板级现有资源,在尽量少的空间实现尽量多的功能,同时减少元器件数量和增加系统的灵活性。     

基于FPGA+GPU的图像采集处理系统设计

随着嵌入式图像处理系统的快速发展,对于前端图像采集模块的需求越来越高。图像采集的速度、分辨率、可靠性以及集成度对后续设计的准确度由极大的影响。通过对数字图像采集系统进行研究,设计出了基于FPGA和GPU架构的图像采集处理系统,重点研究了图像采集处理系统的硬件设计过程和软件设计过程。在基于FPGA+GPU的图像采集处理系统中,让具有强大运算处理能力的GPU专注于数据存储、用户交互以及后续的图像处理。系统中,FPGA则负责图像的采集、外设控制、任务调度。GPU与FPGA之间通过高速PCIE总线进行通信,分别设计编写基于Linux系统的驱动程序和FPGA端PCIE程序。实验结果表明,所设计基于FPGA+GPU的图像采集处理系统可实现437.5Mbps的实时图像采集存储速度,传输过程实时稳定,数据传输完整。     

人体外骨骼控制器硬件设计

为了适应外骨骼机器人的发展需求,设计了一款可以实现外骨骼控制的控制器,该控制器采用以PowerPC芯片为核心,FPGA芯片为辅的硬件设计,文中详细说明了各个模块的设计思想及外围接口电路的设计,由于PowerPC芯片较高的内部集成了多种功能,以及在平台中加入了以FPGA来集中控制各个接口,因此可以实现多个传感器接口信号采集和控制,并使用实时操作系统对各个传感器信号处理和控制。该控制器具有运算速度快,扩展方便,可靠性较高的特点。     

基于FPGA硬件实现的图像边缘检测及仿真

图像边缘检测是图像分割,目标提取等数字图像处理领域中关键的步骤,对于性能和处理时间制约着后续图像处理的性能和整体的处理时间。提出一种FPGA的实时图像边缘检测系统。该系统以FPGA为平台,用VHDL硬件描述语言设计并实现了一种自适应的Canny边缘检测算法。在设计过程中,通过改进算法和优化系统结构,在合理利用硬件资源的基础上采用了流水线技术。之后通过ModelSim软件进行仿真,仿真结果表明,在FPGA中实现算法能够有效实时地检测出复杂图像的边缘。     

基于FPGA的实时图像采集系统

针对实时图像采集系统数据量大,实时性强的特点,提出了一种基于FPGA的解决方案;在单片FPGA芯片上完成整个系统的软硬件设计,集成度高,可靠性强;图像的采集、存储及显示都采用硬件逻辑实现,此外,用逻辑实现处理算法,经几个时钟周期的延时就完成了图像处理,充分体现了FPGA并行处理的优势;实验表明,该系统较好地满足了系统的实时处理要求。     

基于FPGA和Qt的图像处理系统设计

针对CIS图像采集与处理系统实时性高、功耗低、体积小、图像处理类型多样的要求,设计了一种以FPGA为主处理器,Qt软件为协处理器的单通道CIS图像采集处理系统。利用FPGA集成度高、速度快的优点,完成图像的前端采集和预处理;Qt软件实时显示图像,并可根据需要调用其丰富的库资源,完成各种复杂的图像处理操作。系统有通用性强易于升级的特点,加载上相应的软硬件程序之后,可实现对图像的采样、预处理、传输、PC端实时显示及后续处理等功能。详细分析了系统的设计思路及实现方式,并在软硬件平台上进行了算法仿真和功能验证。实验结果表明：该系统实时性好,图像处理功能强大,灵活性好,能满足设计要求。     

CPLD在图像采集与控制中的应用

该文详细介绍了基于CPLD/FPGA技术的视频图像采集与控制的软硬件设计方法及实现方案。在该设计中,CPLD/FP-GA的主要功能是完成视频图像采样,对图像信号进行动态检测。本设计中的主控制器采用了ALTERA公司的CPLD芯片EPM7128SLC84,采用VHDL作为硬件描述语言,但是所编写的VHDL源程序既适用于CPLD器件,又适用于FPGA器件。     

基于嵌入式处理平台的森林火灾检测系统设计

提出了一种基于嵌入式处理平台的森林火灾检测系统,对系统硬件设计和软件设计两个方面做了详细论述.系统核心采用DSP+FPGA设计方案,设计实现火灾检测与报警系统,FPGA采集数字视频图像并对其进行图像预处理,然后在DSP中结合相应智能图像处理和模式识别算法进行处理,处理结果通过微波通信送至主控室,对森林区域进行实时监控.实验结果表明,该系统相比传统感温、感烟等探测技术,能克服周围环境影响,具有准确性高、响应速度快,监控区域广等特点.     

向导滤波器的整数FPGA设计结构

对一种单图像向导滤波器的高性能FPGA设计结构进行了分析,发现其中的均值滤波器存在设计缺陷,据此提出了一种向导滤波器的整数FPGA设计结构。通过改变均值滤波器的数据累加顺序,减少了存储资源的使用,同时以整数数据处理方式实现了向导滤波器中方差和变换系数的计算,并且通过参数调整,可以方便地实现不同大小图像的不同尺寸窗口的向导滤波。在Altera公司Cyclone系列FPGA芯片上进行了综合,实验结果表明,向导滤波整数FPGA结构的处理结果与浮点计算四舍五入取整后的结果相比,最大误差不超过1,同时新结构大幅度降低了硬件资源的使用量,有效提升了数据处理速度,使用EP3C40F484C8芯片综合时,能以高达162fps的速度处理1024×1024的图像,能很好地满足各种图像实时处理要求。     

基于FPGA的视频采集及转换系统设计

基于数字图像处理技术和FPGA（现场可编程门阵列）技术,针对高精度单色CCD视频传感器1010_M的输出规范,结合高速视频接口标准的需求,设计并实现了一种视频采集及转换系统。系统重点介绍了视频采集及转换系统硬件电路结构,软件设计流程,主要相关电路设计和FPGA逻辑设计,并给出测试结果。     

改进中值滤波方法的图像预处理技术

图像实时处理系统日益发展,这无疑对FPGA的广泛应用提供了良好的平台。针对在某些领域传统的中值滤波算法无法快速有效的对采集到的图像进行处理,采用改进中值滤波利用FPGA运行速度快、内部程序并行运行等优点,设计出具有高实时性、高灵活性的图像预处理系统。通过中值滤波算法特点运用Verilog硬件描述语言进行代码编写,并在Quartus II、Modelsim进行实现仿真,最后与MATLAB中值滤波仿真图及多级中值滤波进行对比,得出利用FPGA处理改进中值滤波不但能够顺利对图像进行中值滤波,而且具有运算速度快、低能耗的特点。     

基于FPGA多波束成像的声纳系统设计

给出了一种基于FPGA的多波束成像声纳整机的硬件电路设计方案,介绍了该方案中各分系统的具体电路实现,以Xilinx公司的FPGA芯片作为核心器件,根据干端PC下发的控制指令实现对180个基元的发射接收电路的控制,完成数字波束形成,并将波束数据通过千兆网上传至干端PC进行显示。系统电路设计简洁,具有较强的灵活性和扩展性。文中介绍了系统的硬件架构,论证了多波束成像声纳系统接收前端和数字信号处理模块的硬件设计方案。实际测试结果表明,系统能够清晰地对水底地形特征进行实时成像,具有15帧/s的刷新率。     

基于SoPC的嵌入式文字识别系统设计

设计了一种基于SoPC的嵌入式文字识别系统。在FPGA平台下,基于SoPC框架搭建软硬件协同系统,设计硬件电路完成文字图像的采集和预处理,嵌入Linux系统,使用其下的识别引擎完成文字图像的识别。采用Altera公司的SoPC builder构建系统框架,Quartus II完成硬件电路的设计,在宿主机Linux环境下完成了软件部分的交叉编译并嵌入到FPGA平台。整体设计在DE2-70开发板上完成了系统验证。     

基于FPGA的SAR预处理器中FIR滤波器的实现

针对合成孔径雷达(SAR)预处理器的技术要求,提出了一种采用现场可编程门阵列器件FPGA并利用窗函数法实现线性FIR数字滤波器硬件电路的设计方案,并以一个16阶低通FIR数字滤波器电路的实现为例说明了利用Xilinx公司的Virtex-E系列芯片的设计过程。对于耗时且占资源的乘累加运算,我们给出了将乘累加运算转化为查表的分布式算法(DA算法)。设计的电路通过软件程序进行了验证和硬件仿真,结果表明电路工作正确可靠,能满足设计要求。     

视频图像中动态目标检测系统的FPGA硬件设计

为解决传统视频图像数据处理时,通常以软件为基础,存在工作量大、存储时间长的问题,提出了基于FPGA硬件结构处理的设计,提高系统的处理速度和实时性.针对图像处理问题,采用背景差分法检测运动目标,通过二值化方法剔除图像中的静止场景,然后再做形态滤波,消除空洞和噪声点,最后提取出目标中心点,达到检测运动目标的目的.同时加入sobel边缘检测模块,扩展运动目标检测体系结构,在检测目标时,系统能够根据物体的形状以及它的运动路径,来识别对象并对其检测结果进行分类.此外,对一些特定环境,设置适当禁区,当目标中心点进入禁区时,做出相应判断.硬件设计和Verilog HDL程序编写完成后,在Modelsim中做仿真验证,可以得到正确的目标检测结果.