基于SoC的小型集成化视频采集处理系统研究

由于传统视频采集和处理系统很难解决小体积、低功耗与高数据带宽和处理速度之间的矛盾,同时针对智能武器装备、工业自动化生产等领域对视频采集与处理系统小型化、集成化发展需求,基于Xilinx公司高性能Zynq-7000系列SoC芯片,搭建了一种小型化、集成化、通用化视频采集处理平台系统。通过充分发挥SoC芯片集成ARM处理器软件可编程和FPGA硬件可编程优势,提出了利用HLS工具将图像预处理算法快速打包生成IP核,在FPGA中实现图像算法硬件加速的设计方法,不仅保证了视频采集和处理的实时性,而且实现了视频处理设备小型化、集成化、低功耗设计。对系统软硬件设计和各组成部分原理进行了介绍,并以Sobel边缘检测算子为实例,对系统功能和性能与传统处理方法进行了对比测试,验证了系统的有效性。     

基于ZYNQ的高清图像显示及检测系统设计

针对当前基于ARM和DSP的嵌入式图像处理系统前端采集速度慢和图像处理算法不易加速的缺点,设计了一种基于HDMI接口的全高清(分辨率1920×1080)实时视频采集与图像处理系统;采用500万像素级别CMOS摄像头作为前端数据源,主芯片内部采用ARM+FPGA的异构架构,兼备FPGA的并行处理能力与ARM处理器任务调度功能;基于AXI协议设计了自定义数据存储传输的IP核,实现了处理速度与带宽最大化;利用HLS工具将图像预处理算法快速打包生成IP核,在FPGA中实现图像算法的硬件加速,完成图像处理系统平台原型机的设计;与传统的PC机和相机的机器视觉平台相比,该系统运行平均耗时在10 ms以内,实时检测效果令人满意,有效解决了低功耗与高数据带宽和处理速度之间的矛盾,为后端结果分析和边缘加速提供了良好支持。     

Zynq芯片的三维视频混沌保密通信系统设计

本文基于具有FPGA+ARM架构的Zynq芯片,提出了一种新的实时视频混沌保密通信系统的设计方案.阐述了一种三维视频混沌加密算法的原理并且加以应用,详细介绍了系统设计方法和软硬件实现过程.利用Zynq的FPGA资源实现视频的采集和显示,ARM处理器实现混沌加密与解密和网络收发功能.最终在局域网内实现了视频的实时采集加密和自同步解密,获得了良好的安全性和实时性,为混沌保密通信的应用提供了新方向.     

车载环境下实时行人检测系统研究

行人检测技术在车辆辅助驾驶、视频监控等领域具有重要的应用价值。针对车载环境下传统行人检测系统存在工作量大、实时性差的问题,设计了基于Zynq的实时行人检测系统。利用Zynq芯片中现场可编程门阵列(FPGA)+ARM结构,首先在FPGA端中采用摄像头采集图像数据,利用高层次综合(HLS)工具对图像进行预处理硬件加速,减少耗时。在此基础上,由ARM端完成统计转换直方图(CENTRIST)特征提取,并结合级联支持向量机(SVM)进行高效目标分类,最后输出行人位置。试验结果表明,该方法在检测时间方面有明显改善(降低至160. 45 ms);与传统的HOG+SVM算法相比,检测率从91. 0%提高到92. 4%。行人检测系统在不降低检测率的前提下,可以达到满意的检测速度,为未来无人驾驶、智能车辆等方向研究和应用提供了技术支持。     

基于ARM与FPGA图像采集存储系统设计

设计实现了一种基于ARM与FPGA高速图像采集存储系统.该系统采用视频编码芯片SAA7113和FPGA实现高速视频采集,采集数据经由ARM处理器读取并存储到大容量硬盘存储器,为数字图像的后续处理提供了可能.     

基于Zynq-7000的宽幅视频处理系统设计与实现

针对安防监控与智慧交通领域无盲区视频摄录的需求,基于Zynq-7000平台优势进行宽幅视频处理软硬件系统的设计。通过研究基于嵌入式系统的多路视频实时拼接技术,设计并实现了以XC7Z020芯片为核心的视频处理板卡,在双核ARM Cotex-A9硬核处理器端服务程序协同调度下,基于片内FPGA硬件加速能力实现多通道视频实时采集与预处理、投影变换、图像融合,进而形成完整宽幅视频画面,通过远程客户端实现定制化的视频摄录功能。测试结果表明,该系统是兼具稳定的性能和灵活区域部署能力的便携式解决方案。     

一种Zynq SoC片内硬件加速的二维傅里叶变换

由于二维傅里叶变换计算量大,会导致在嵌入式应用过程中速度过慢.为此本文实验了一种基于Xilinx Zynq芯片的片内硬件加速实现方式,主要利用片内的可编程逻辑资源来完成变换过程中的大量计算,利用片内的处理器系统完成整个算法实现过程中的数据传输与调度.在获得FPGA提供的并行计算的速度优势同时,又保留了处理器系统软件开发的灵活性.借助于Xilinx提供的一维快速傅里叶变换IP核与Xillybus提供的总线方案,本文的实验通过软硬件结合的方式实现了二维傅里叶变换算法,与OpenCV计算比较,计算速度显著提高.     

基于FPGA的线阵CCD图像采集与显示系统设计

色选机广泛应用于工农业产品检测中,其设计技术涉及图像采集、处理与显示,常见的设计方案为FPGA+DSP/ARM+PC。该方案结构复杂,成本高昂。设计了一种在FPGA中实现线阵CCD图像信号采集并显示的系统。添加图像处理算法后,色选机的主要设计技术将被集成在一片FPGA芯片中。详细阐述了图像采集与显示的逻辑设计,并通过软硬件调试验证了设计的正确性。该系统结构简单、成本低廉,经过适当移植,可应用于安检、医疗影像等领域。     

基于OV7670图像采集与显示的FPGA设计

针对其他采用软硬件设计的方法,介绍了一种基于OV7670图像传感器的图像采集与显示的纯FPGA硬件实现方法.设计中以Xilinx公司的Zynq系列的FPGA作为主控芯片,采用SCCB总线控制OV7670图像传感器输出16位RGB565数据,经Zedboard开发板上的准双端口RAM作为视频缓存,并转换为12bit信号,通过VGA控制时序,将图像传输至VGA视频接口.整个系统设计利用Verilog代码实现,该系统设计能够很好地满足实时图像的输出需求.     

基于Zynq的视频实时拼接系统

针对目前视频拼接系统实时性不高、拼接效果不理想、成本高等问题,对传统的ORB算法进行了改进,并采用软硬件协同设计的方法,在Zynq平台上实现了一款视频实时拼接系统.该系统利用Zynq的PS搭建嵌入式Linux系统,进行用户界面开发,实现任务调度;利用Vivado HLS工具将改进的视频拼接算法进行硬件加速并部署到Zyn...     

基于异构计算平台的规则处理器的设计与实现

对于身份认证机制中的安全字符串恢复,字典结合变换规则是一种常用的方法。通过变换规则的处理,可以快速生成大量具有针对性的新字符串供验证使用。但是,规则的处理过程复杂,对处理性能、系统功耗等有很高的要求,现有的工具和研究都是基于软件方式进行处理,难以满足实际恢复系统的需求。为此,文中提出了基于异构计算平台的规则处理器技术,首次使用可重构FPGA硬件加速规则的处理过程,同时使用ARM通用计算核心进行规则处理过程的配置、管理、监控等工作,并在Xilinx Zynq XC7Z030芯片上进行了具体实现。实验结果表明,在典型情况下,该混合架构的规则处理器相比于单纯使用ARM通用计算核心,性能提升了214倍,规则处理器的运行性能优于Intel i7-6700 CPU,性能功耗比相比NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti GPU有1.4~2.1倍的提升,相比CPU有70倍的提升,有效提升了规则处理的速率和能效。实验数据充分说明,基于异构计算平台,采用硬件加速的规则处理器有效解决了规则处理中的速率和能效问题,可以满足实际工程需求,为整个安全字符串恢复系统的设计奠定了基础。     

基于AlteraSoC FPGA的图像采集系统设计

该设计利用Altera公司的DE1 SoC开发板和友晶科技的D5M 模块实现了基于SoC FPGA的图像采集系统。详细介绍了基于Altera SoC FPGA的嵌入式系统设计方法,包括基于Qsys的系统硬件设计和基于 SoC EDS开发套件的ARM硬核处理器软件设计。该设计在Altera公司提供的可以正常运行Linux操作系统的参考设计的基础上,添加了所需要的硬件模块和应用软件,最后通过板级验证实现了系统功能。     

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。     

基于FPGA与ARM的多路时序控制系统设计与实现

介绍了基于FPGA与ARM7的多通道、多时间范围的同步时序控制系统,采用FPGA实现20路高精度的信号延时输出控制,通过ARM7的数据总线接口实现了ARM与FPGA的数据交互;重点介绍了系统的硬件电路设计、ARM与FPGA总线的设计和FPGA内部程序模块的设计;各通道的输出信号类型与延时时间等参数均可以通过人机接口现场配置,也可以通过上位机软件来配置;该设计可以保证各通道信号通过外触发信号为基准来进行延时输出,系统的延时时间精度小于2μs;ARM7处理器芯片采用PHILIPS公司的LPC2214,FPGA采用Altera公司Cyclone系列的EP1C12Q240;采用硬件描述语言Verilog HDL来设计延时模块,延时精度达到1μs;该系统在靶场测试中验证了其正确性和有效性。     

ARM和nRF24L01的无线图像采集系统

针对传统有线图像采集系统布线麻烦、成本高、布局固定、灵活性差的特点,将短距离无线通信技术应用到分布式图像传输,设计基于ARM处理器和nRF24L01无线传输模块的远程图像采集和传输系统。该系统以Cortex-A8内核的三星S5PV210处理器和ARM9内核S3C2440处理器为主控部件,无线收发模块选用的是nRF24L01。文中详细阐述了该系统的各个硬件模块设计方案,给出了各部分的软件设计。实验证实,该系统工作稳定,传输效率高,可以实现对远程节点图像的采集和无线传输。     

基于ARM远程监控系统的设计与实现

选取了ARM9处理器S3C2410作为硬件平台,以嵌入式Linux操作系统作为核心,介绍了硬件平台的搭建,操作系统的选型,V4l2（Video For Linux 2）视频采集的设计;通过USB摄像头采集视频信息、嵌入式处理器对完成数据的压缩、传输以及控制,最终实现了视频监控系统的主要功能。通过测试,视频采集能够满足远程客户实时性要求,与以往的监控系统相比具有成本低、性能稳定、维护简单等优点,满足了对现有监控系统的要求。     

一种基于FPGA的高速数据采集系统设计

提出了一种基于FPGA的数据采集系统,并对系统的硬件电路、逻辑电路以及应用软件的设计过程作了详细的介绍。利用FPGA控制单元和USB传输模块,实现数据的高速采集、存储和传输。试验结果表明,该系统可以完成动态环境下实时数据采集、事后数据读取和处理,系统精度高、速度快、界面友好,具有较高的使用价值。