基于FPGA的智能视频融合技术研究

针对夜间或恶劣环境下交通事故频发的情况,提出一种在夜间或恶劣环境中辅助驾驶员改善能见度的技术,本技术是采用在FPGA内部对CCD捕获的可见光视频流和红外摄像机捕获的红外视频流进行实时融合、处理以获得极低或极强光照条件下图像信息的新方法;整个系统流程都在FPGA内实时完成,经过处理的视频流直接显示在位于司机前方的平视显示器上,以协助驾驶者在能见度低的环境中安全地行驶,在各种实验条件下经初步验证都取得了不错的效果。     

多核并行DSP光场偏振图像快速处理技术

提出了一种基于光场的偏振图像快速提取及实时处理方法。以多核DSP TMS320C6678为核心处理器,实现了从光场图像的采集到偏振图像的提取以及处理等一系列连续过程。对系统硬件以及软件设计进行了详细介绍。系统采用DSP+FPGA的方式,其中FPGA模块实现cameralink相机接口以及图像采集,DSP模块实现图像的快速处理算法。光场图像采集、偏振图像提取及偏振信息反演及融合算法和软件的优化是保证系统高效工作的关键部分,并且进行了重点讨论,提出了相应的解决方案。实验结果表明,系统实现了多核DSP并行运算处理,比单核DSP运算速度提高4倍左右。     

多光点位置实时检测系统及其应用

提出了一种多个光点中心位置的实时同步检测系统,该系统可以实时地同时获取多个光点在图像中的位置.以解决现有光点位置检测系统无法同时测量多个光点或无法进行实时检测的问题.该系统采用CCD相机采集带有多个光点的图像,并用现场可编程门阵列(FPGA)实现图像采集的控制,图像分割算法和光点中心位置的计算,从而大大提高了图像处理的速度.实验表明该系统具有较高的精度,速度可以达到实时测量的要求,并且使用硬件资源较少,能够在中低密度的FPGA上实现.最后本文介绍了该系统在基于激光的列车车体姿态检测中的应用.     

FPGA+DSP架构的HD-SDI高清图像处理系统设计

随着图像处理技术及传感器技术的不断发展,高清数字图像取代模拟图像成为一种趋势。设计了一种基于HDSDI技术的高清图像处理系统,可通过FPGA+DSP架构对1080P全高清图像进行采集和字符叠加,并实时进行目标提取和偏差量计算。叠加视频可通过DVI数字接口或模拟接口实时显示。利用图像高分辨率特性,系统可实现运动目标精确跟踪。     

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。     

水下三维场景实时成像系统

针对目前水下三维声纳实时成像系统前端信号通道多、波束形成计算量大的问题,提出一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的水下三维场景实时成像系统。采用FPGA阵列控制多路信号同步采样,优化波束形成算法对海量数据进行并行处理,同时利用嵌入式处理器PowerPC控制系统,最终由主控PC完成三维图像实时显示。实验结果表明,该系统能够在水下200m的范围内实现分辨率为2cm的三维成像,三维图像刷新率可达20帧／秒。     

基于DSP和FPGA的被动声探测实时采集系统设计

为了给被动声探测技术研究提供实验验证平台,设计了一种可以进行实时数据采集和处理的系统方案.整个系统以数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)为基本架构,由FPGA控制模数转换器(ADC)采集数据,通过USB 2.0电路将数据传送给个人计算机(PC),用于初期的离线验证;FPGA将采集到的数据通过外部存储器接口(EMIF)传递给DSP,用于实时处理.实验证明:系统实现了被动声探测中的实时数据采集、离线数据存储.数据采集与数据处理分别由不同处理器执行,提高了系统的响应速度与处理性能,能够满足探测系统的实时性要求.     

基于DSP和FPGA的全景图像处理系统设计与实现

设计了基于DSP和FPGA的全景图像处理方案,FPGA完成图像采集,DSP完成图像的各种处理算法。利用FPGA设计了基于乒乓缓存机制的SDRAM控制器;采用EDMA方式,完成了DSP与FPGA的数据交换。测试结果表明,DSP+FPGA折反射全景图像处理系统完成了对分辨率为2 048×2 048、每秒15帧的Camera Link接口的全景图像的实时采集及缓存解算,并以1 024×768的分辨率进行实时显示。     

基于FPGA的实时手势识别系统

本文构建了一个基于FPGA的实时手势识别平台,并在该平台上实现了一种基于表面肌电(sEMG)信号和加速度(ACC)信号的手势识别算法。具体实现过程中,无线sEMG传感器和无线三轴ACC传感器穿戴于两手前臂实时获取sEMG信号和ACC信号,并以无线方式发送到数据处理模块。数据处理模块充分利用FPGA的并行处理优势,融合ACC和sEMG信息特征,实现了单双手手势的实时识别。经测试,本文所用的手势识别算法移植到FPGA中以后,识别速度明显提高,16个中国手语手势动作达到了95%以上的识别率。     

基于FPGA的超声波信号处理设计与实现

为了满足超声波探伤检测的实时性需求,通过研究超声波探伤的工作原理,提出了基于FPGA芯片的实时信号处理系统实现方案及硬件结构设计,并根据FPGA逻辑结构模型实现了软件系统的模块化设计。根据实验测试及统计数据得出,基于FPGA芯片的信号处理系统提高了探伤检测的准确性与稳定性,满足了探伤过程中B超显示的实时性要求。     

Robust feature extraction algorithm suitable for real-time embedded applications

Smart cameras integrate processing close to the image sensor, so they can deliver high-level information to a host computer or high-level decision process. One of the most common processing is the visual features extraction since many vision-based use-cases are based on such algorithm. Unfortunately, in most of cases, features detection algorithms are not robust or do not reach real-time processing. Based on these limitations, a feature detection algorithm that is robust enough to deliver robust features under any type of indoor/outdoor scenarios is proposed. This was achieved by applying a non-textured corner filter combined to a subpixel refinement. Furthermore, an FPGA architecture is proposed. This architecture allows compact system design, real-time processing for Full HD images (it can process up to 44 frames/91.238.400 pixels per second for Full HD images), and high efficiency for smart camera implementations (similar hardware resources than previous formulations without subpixel refinement and without non-textured corner filter). For accuracy/robustness, experimental results for several real-world scenes are encouraging and show the feasibility of our algorithmic approach.     

投票表决算法在高帧频图像处理中的应用

针对目前高帧频图像处理方法中软件速度慢、实时性差、专用硬件开发周期长、灵活性差等缺陷,开发完成了基于FPGA的高帧频图像硬件实时处理系统。该系统采用投票表决算法,压缩了存储和处理的数据量,充分发挥FPGA器件的并行特性,使图像采集与图像处理并行完成,提高了图像处理速度。系统已成功应用于高速轨道检测车的钢轨断面图像实时动态处理和分析。     

Harris角点检测的FPGA快速实现方法

针对Harris角点检测算法计算量大导致实时性差的难题,提出了一种基于FPGA的快速Harris角点检测技术。利用FPGA并行处理的特点,将整幅图像分为两块后并行处理,对其中分解得到的每一块图像采用流水线处理,并将流水线结构分为导数生成器、高斯滤波、角点响应R值计算、非极大值抑制四级,且对流水线每一级中涉及到的复杂乘法运算转换为精简的移位及加法或减法运算,最终实现对目标的实时角点检测。实验结果表明,对于分辨率为1024x1024的图像,达到了每帧6.809ms的角点提取速度,与基于FPGA传统结构的Harris角点检测算法相比,速度提高了近一倍,极大提升了算法的实时性,具有较强的工程实用价值。     

基于感兴趣区域的可变频CCD实时处理系统

为满足航空摄影测量需求,设计了基于感兴趣区域的可变频CCD实时处理系统。该系统主要由CCD控制模块、数据实时处理模块和显示模块组成。系统充分利用FPGA内部资源,改变了传统FPGA配合微处理器的实现方式,相关算法和时序逻辑控制均在一片FPGA内实现并通过验证,可广泛适用于任何分辨率CCD的智能实时处理。     

基于PLB总线的H.264整数变换量化软核的设计

提出了在FPGA上实现H.264中整数变换量化的方法,设计了基于动态数据宽度和流水线技术的软核(IP),在处理速度和硬件资源方面分别进行优化。此软核作为PowerPC的一个硬件加速模块在Xilinx Virtex-ⅡPRO中进行了验证。实验表明,在目前较难使用软件方法实现高分辨率图像实时编码的情况下,本文设计的软核能够提供2110MPixels/s的编码速率,完全适应实时编码。     

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。     

Real-time face detection and lip feature extraction using field-programmable gate arrays.

This paper proposes a new technique for face detection and lip feature extraction. A real-time field-programmable gate array (FPGA) implementation of the two proposed techniques is also presented. Face detection is based on a naive Bayes classifier that classifies an edge-extracted representation of an image. Using edge representation significantly reduces the model's size to only 5184 B, which is 2417 times smaller than a comparable statistical modeling technique, while achieving an 86.6% correct detection rate under various lighting conditions. Lip feature extraction uses the contrast around the lip contour to extract the height and width of the mouth, metrics that are useful for speech filtering. The proposed FPGA system occupies only 15050 logic cells, or about six times less than a current comparable FPGA face detection system.     

基于FPGA与USB2．0的实时数据采集与处理系统

介绍了一种基于FPGA与USB2．0的双通道实时数据采集与处理系统。该系统采用XC3S1200E芯片作为核心处理芯片,CY7C68013作为USB接口芯片,通过FPGA内部的控制模块控制A／D数据转换和USB的数据传输,并在FPGA内部完成数据的处理。实验证明,该系统基本能满足设计的要求。计算出所求粒子的直径。     

基于以太网的高速图像传输的研究与实现

长期以来,人们对图像处理的需求越来越大,要求也越来越高,图像的高速传输又一直是图像处理中的瓶颈。与此同时,随着网络技术和FPGA（可编程逻辑器件）的不断发展与进步,这为有效地解决图像的高速传输问题提供了新的方法和途径。因此文中针对此问题并结合实际的工程实践提出了基于以太网的图像传输系统。文中采用了以太网协议,在FPGA硬件上实现了高速图像的实时传输系统,并在上位机实现了图像的实时处理。实验结果表明该系统具有集成度高、可靠性高、传输速度快等优点,能够有效地解决图像传输中的速度限制。     

基于FPGA与Sobel算法的实时图像处理

如今,图像处理算法的复杂度越来越高,图像处理的数据量越来越大,图像处理的实时性显得十分重要。为了解 决图像预处理、视频流数据实时性存在的问题,给出了一种基于FPGA和OV5640以Sobel算子进行边缘检测的图像采集与处 理系统设计方法,FPGA将OV5640摄像头采集到的视频流数据传送至SDRAM,由Sobel算子模板处理后通过VGA显示视频 图像。该设计基于Intel公司的Cyclone IV系列FPGA芯片EP4CE10F17C8进行了验证。实验结果表明,基于FPGA和Sobel边 缘检测算法,使用流水线设计和乒乓操作,可实现视频流数据处理的实时性。