基于多DSP与FPGA的视频处理平台硬件设计

在视频处理中,随着视频信号分辨率和帧率的提高,不仅需要提高信号处理算法性能,还需要非常灵活的体系结构,以便能够高效实时地处理视频信号。提出了一种专为高分辨率、高帧率的视频信号处理而设计的高速处理平台,采用了多DSP+FPGA的方案,系统中,FPGA和中心节点DSP要对图像信号进行协作处理,FPGA负责图像信号的采集和预处理,DSP芯片负责图像信号数据转发、后处理和输出,高速度、高容量、高性能的结构特点可轻松应对高速的视频信号、图象的采集处理分析。     

面向机载雷达综合处理的演示验证系统设计与实现

为了支撑机载典型雷达信号处理和数据处理应用在基于国产CPU和FPGA的处理平台中的功能性能验证,在地面验证、上机验证前预先评估典型航电雷达处理应用与国产化平台的适配能力,设计并实现了一个面向机载雷达综合处理的演示验证系统。演示系统硬件平台基于国产CPU主处理器和国产FPGA协处理器,使用FPGA对信号处理、数据处理算法进行异构加速,FPGA的灵活性可支持系统中自由部署多种不同数据规模、不同类型特点的雷达信号和数据处理应用,支持应用重构。同时,开发了仿真信号生成、仿真图像显示、雷达综合处理演示应用等配套软件,所设计实现的系统可支持从生成仿真雷达接收信号到仿真目标图像显示的全过程演示验证。     

基于FPGA的视频监控系统的防抖动研究

针对视频输入处理器SAA7111A输出的图像数据,利用对Altera公司的FLEX10K现场可编程门阵列(FPGA)的设计,可以实现对图像采集、时基校正处理和图像数据传输的控制,以构建基于FPGA的视频监控的图像实时校正处理系统.经实验验证,系统可以很好的满足性能要求,并且具有系统结构简单紧凑的特点.     

数字下变频与脉冲压缩系统的设计与实现

数字下变频与脉冲压缩一直是雷达信号处理中的关键技术之一。应用现场可编程门阵列(FPGA)的IP核技术,研究了一种基于FPGA的数字下变频与脉冲压缩系统的实时实现方法。首先提出了系统的整体结构,然后介绍了数字下变频模块、脉冲压缩模块及接口模块的设计方法。在单片FPGA上实现了对实际采集的中频Chirp信号进行8K点或2K点可变点数的数字下变频与脉冲压缩处理,通过与Matlab软件计算结果的对比,验证了FPGA实时计算的正确性。最后分析了系统的可实现性与实时性。     

288×4长波红外探测器数据采集模块的设计

针对288×4长波焦平面红外探测器组件的特点,设计了一个数据采集模块,以FPGA为核心,为探测器提供时序与控制信号,同时对探测器输出的四路红外模拟图像信号进行高精度的模数转换,然后将红外数字图像信号向后端传送.实验结果表明,采集到的红外图像具有噪声低、稳定性好等特点.当探测器在293 K黑体的照射下,并且积分时间为19μs时,整个红外图像采集系统的平均噪声等效温差(NETD)在30mK左右.     

用FPGA实现高速大图像采集系统

随着各种高速长时间物理实验要求的不断提高,系统对高速的数据采集模块的需求也越来越高。在许多特殊应用的场合中,系统也需要对大量突发的数据进行采集处理。用FPGA实现的高刷新率高分辨率图像采集系统,用于船载雷达图像记录。该系统由AD、FPGA、SDRAM组成,AD芯片把雷达提供的以VGA接口方式给出的图像信号转换成数字信号,FPGA控制时序通过整页突发的模式写入SDRAM中,并提供了后续处理的接口。     

基于FPGA的紫外/可见光图像实时配准实现

为了在电路损伤早期探测和定位电晕放电,依据其放电在紫外波段的成像特性,采用基于现场可编程门阵列(FPGA)为核心的处理平台,设计了可对紫外光和可见光两路信号进行采集、配准和融合处理的实时检测系统。通过优化设计硬件结构、快速图像配准算法及基于MicroBlaze软核的控制模块,提出了一种基于FPGA的快速图像配准的实现方法,实现了对不同焦距下可见光图像数据与紫外图像数据的实时融合处理。结果表明,该方法能够有效提高图像融合处理的速度和系统运行效率,满足对紫外信号进行检测和定位的要求。该方法已经运用于南方电网的线路巡检中。     

红外图像预处理设计及非均匀性算法应用

在红外图像信息处理中,首先要对采集到的图像信号进行预处理。以SOFRADIR公司的320×240元红外探测器芯片为例,介绍基于DSP处理器和FPGA的图像预处理系统的硬件设计,以及图像预处理非均匀性算法的研究。在图像预处理系统的硬件平台上,通过采用非均匀性算法中的两点校正法,对所采集到的红外图像信号进行预处理,取得了较好的效果,证明了硬件系统的合理性和算法设计的可行性。     

基于DSP的时频图像微弱信号识别系统设计

为了有效提高对时频图像微弱信号的识别精确度,基于DSP设计时频图像微弱信号的识别系统。提出当前微弱信号图像识别系统的整体结构框架,包括DSP和FPGA之间的接口硬件设计模式,确定当前时频图像的输入接口设计方案。利用相机积分成像,输出图像数据,以有效信号作为控制信号,对当前图像数据信号进行处理并发送DSP,由DSP完成当前信号数据连通性分析,实现当前微弱信号识别。实验数据证明,应用基于DSP时频微弱信号处理系统后,节点信号识别率提高22%,边际信号识别率提高27%,可以有效提高识别精度。     

基于FPGA的科学级CCD成像系统设计

针对天文、医学等领域科学成像需要,设计了一套基于FPGA的科学级CCD成像系统,并给出了设计中关键技术的解决方法。首先,FPGA提供CCD正常工作所需要的时序信号,驱动CCD输出模拟图像;再将模拟信号预放大、相关双采样、AD转化后输出给FPGA进行处理;最后,将图像信号在FPGA内部进行格式重组、添加图像信息等操作后输出给存储与显示单元。实验结果表明,获取的图像质量较好,不制冷时读出噪声仅6个电子,满足了科学成像的需要。整个系统性能稳定可靠、实时性强,具有较好的通用性。     

图像传感器OV7620在自主足球机器人中的应用

在简单介绍了全自主足球机器人比赛系统的基础上，分析了传统视觉系统的缺点，给出了用CMOS图像传感器OV7620、SRAM帧存储器IS61LV25616、CPLD／FPGA控制器EPF10K10LC84—3以及DSP器件TMS320VC5416设计的新型嵌入式图像采样处理系统的设计方案。提出了RGB空间到HIS空间的变换方法，从而明显提高了足球机器人视觉系统的速度和可靠性。     

基于SOPC的MPEG4视频解码器的设计方案

随着图像采集、显示分辨率、高级压缩以及视频智能技术的进展,视频应用的处理带宽也在不断增加。多变的标准和分辨率要求也使得设计人员无法采用现有的技术。因此,FPGA模块化、可编程及高带宽的优势在视频及图像处理领域越来越明显。本文介绍了一种新的基于FPGA的MPEG4视频解码系统的解决方案———SOPC。整个设计集中在一片芯片内,具有较高性能及灵活性。     

图像采集系统中色彩复原模块的FPGA实现

图像的色彩复原是彩色图像采集系统的关键技术,决定了采集图像的质量.针对目前CMOS图像传感器广泛使用的Bayer格式图像,介绍了双线性插值法、梯度检测插值法和相关性插值法三种色彩复原算法:然后建立了基于Altera公司Cydone Ⅱ系列FPGA芯片的图像采集系统.并采用Verilog硬件描述语言在FPGA上实现了色彩复原算法.实验结果表明,该FPGA利用其丰富的内部硬件资源和并行处理的优势,能实时准确地完成色彩复原工作,同时,相关性插值法获得了最高峰值信噪比.恢复的彩色图像边缘清晰平滑.     

实时视频信号的Sobel边缘检测的FPGA实现

在实时视频信号处理中,由于边缘检测等图像处理算法的数据量大,系统采用FPGA+DSP的图像处理方案。利用FPGA可对数据并行处理的特点,在FPGA中实现数据量大、处理速度要求高,但算法结构简单的低层处理算法。文中介绍了在FPGA中实现Sobel边缘检测算法的方法,并提出了自适应阈值的处理方案。实验结果证明,FPGA能够对实时视频信号完成Sobel边缘检测,且自适应阈值模块保证了系统在环境亮度变化的情况下,得到良好的边缘检测效果。     

基于Camera Link的红外图像显示研究

为红外相机设计了一套基于Camera Link的红外图像实时显示系统.红外探测器产生的模拟信号经模数转换后,由作为控制核心的FPGA进行处理,然后通过光纤实现远距离传输.接收端的FPGA将信号转换成Camera Link协议数据,再将它们传送给上位机的图像采集板卡进行采集和转换,最终通过上位机软件将其实时显示出来.     

基于FPGA时序同步检测的电视信号自动检测算法

采用FPGA对电视同步信号时序进行监测,采用数字图像分析技术对电视图像内容进行监测,可以发现同步时序异常变化并进行自动信号切换;同时应用FPGA设计实现对电视同步信号的实时检测,并给出检测程序;使用图像分割方法建立电视信号初始模板,研究了建立精确图像模板的动态更新方法。     

基于FPGA的多功能图像处理系统设计

采用FPGA取代计算机实现高分辨率图像的采集、处理和显示可以解决图像采集速度慢和图像品质低的问题。实现了视频信号的采集、存储、反馈控制传感器、图像增强以及液晶显示.详细介绍了系统硬件组成结构,并分析其硬件原理.FPGA具有易擦写和逻辑规模大的特点.处理结果可以通过串口、USB口和上位机通讯并且可以实现板上大容量存储.系统具有集成度高、应用度广、使用灵活等特点.     

基于SOPC的PC视频接口自动化检测系统设计

针对PC出厂时检测视频接口的不便性,从应用角度出发,提出一种基于可编程逻辑器件NIOS Ⅱ软核的PC端视频接口自动化检测系统设计。PC上位机播放特制视频,通过视频接口将图像传输至检测设备盒,设备盒通过NIOS Ⅱ软核控制视频芯片将HDMI、DP视频格式转换成VGA RGB格式,并通过硬核检测行信号(HSYNC)、场信号(VSYNC),将采集到有效显示像素的RGB值缓存在SRAM,并通过高速数据传输接口将数据返回给上位机进行对比。实验证明:该视频接口检测方式节省劳动成本,检测效率高,检测误差率小于1%,最高支持4K30fps视频检测。     

基于NIOS II的PC视频接口自动化检测系统设计

针对PC出厂时检测视频接口的不便性,从应用角度出发,提出一种基于可编程逻辑器件NIOS II软核的PC端视频接口自动化检测系统设计。PC上位机播放特制视频,通过视频接口将图像传输至检测设备盒,设备盒通过NIOS II软核控制视频芯片将HDMI、DP视频格式转换成VGA RGB格式,并通过硬核检测行信号(HSYNC)、场信号(VSYNC),并将采集到有效显示像素的RGB值缓存在SRAM,并通过高速数据传输接口将数据返回给上位机进行对比。实验证明：该视频接口检测方式节省劳动成本,检测效率高,检测误差率小于1%,最高支持4K 30fps视频检测。