柔性制造系统准MAP网的应用研究

本文提出并设计了遵照制造自动化协议（ＭＡＰ）规范构成总线式计算机局域网的柔性制造系统（ＦＭＳ）。对连网所需的通讯处理机（ＣＰ），给出了硬件结构；对通讯处理机实现ＭＡＰ低两层协议，给出了实现方法等。     

基于DSP的高精度位移测量系统的研制

在对现有细分方法研究分析的基础上，采用正交脉冲四细分与合成函数细分相结合的方法，设计并实现了一个完整的线位移测量系统。该系统采用TMS20F812DSP为处理控制单元，利用处理器芯片内部集成的正交编码脉冲单元（OEP）对整形后产生的脉冲信号进行4细分辨向；同时利用处理器集成的ADC模块采样原始信号，用软件完成合成函数细分算法，并在LED上显示结果。实验表明，该系统能将传感器精度提高200倍。     

基于DA算法的二维DCT变换的FPGA实现

介绍一种基于行列变换快速算法的DCT处理的FPGA实现的方法，阐述了实现这一算法的电路结构。电路中采用基于改进型DA分布算法的乘积累加器和流水线结构，减少了片内资源的占用，提高了速度。给出了VHDL综合后的时序仿真结果，结果显示设计的正确性，满足视频图像压缩需要的实时应用。     

基于边缘重构图像的边缘检测算法优选研究

边缘检测是视觉定位、零件缺陷识别、视觉测量等图像处理中的关键环节，其检测质量直接影响后续的图像目标识别与定位的精度。针对具体图像处理需选取合适的边缘检测算法的问题，提出了一种基于多方向滑动窗口线性插值重构法的图像边缘检测质量评价算法。首先，采用待处理边缘图像的最大连续非边缘矩形区域作为重构搜索窗口，设计了多方向滑动窗口线性插值图像重构法；然后，根据图像边缘的特征，建立了集成图像结构相似度和边缘错检率为性能指标的边缘检测算法的优选评价方法；最后，进行了实例应用，通过实验对重构算法的性能、优选方法的可行性和正确性进行了验证。研究结果表明：该边缘图像重构算法准确率最高，实验中重构图像的结构相似度可达到0.708 7,耗时320.902 1 s;采用该优选方法能快速地筛选出最佳的边缘处理算法，与人体视觉评价一致，便于实现边缘检测算法的智能优选和图像的智能处理目标。     

一种具备数据驱动能力的自主水下航行器控制系统设计

针对目前大部分自主水下航行器（AUV）采用预编程的工作模式不适用于动态海洋环境观测的问题，开展了基于数据驱动的控制系统研究。为了实现对动态海洋环境的自适应观测，提出了一种具备数据驱动能力的AUV控制系统设计。该控制系统在总体设计上采用双控制板的分布式架构并使用星形网络拓补结构方便内部通信以及后续设备拓展；硬件设计上使用模块化思想管理传感器并使用多种通信设备的融合工作保证通信的快速性与稳定性；软件上使用多线程并行设计并在上位机添加手柄遥控功能；最后通过仿真实验验证控制系统性能。实验结果表明该系统控制超调量为3%；滞后时间为2 s，满足海洋现象观测需要。该控制系统具备搭载数据驱动算法的能力，为基于数据驱动的动态海洋观测模式提供了硬件平台。     

基于FPGA的自适应光学系统波前处理机

针对大型地基高分辨率成像望远镜对自适应光学系统波前处理规模的需求,设计了基于现场可编程门阵列(FPGA)的高速大单元自适应波前处理系统,给出了设计方案,实施过程和测试结果.提出的基于FPGA的自适应光学系统波前处理机,在软件上采用FPGA对整个系统进行数据配置和调控,实现多路D/A数据同时传输和转换.同时,采用FPGA...     

增材制造中基于体素的并行偏置填充算法

为了提高增材制造处理时偏置算法计算效率，解决轮廓互相交和自相交问题，提出一种基于体素的并行偏置算法。该算法首先将待填充切片转换为图像结构，并记录交点线段索引，以实现信息继承；然后利用图形处理器(GPU)多线程执行，并行完成轮廓的填充和偏置运算；最后将信息还原为矢量图形结构时，利用线段索引减少计算结果的数据量，实现模型的GPU并行化偏置。通过实验验证了算法的有效性，且有效避免轮廓相交问题，与已有算法相比显著提高了处理效率，尤其适用于复杂模型的偏置填充。     

基于FPGA的哈特曼光斑图像处理系统设计

为了提高哈特曼光斑图像数据的采集和实时处理速度,采用FPGA作为控制和处理的硬件平台,通过FPGA采集到CCD上形成的光斑图像,在FPGA内部完成算法处理过程,得到每一个光斑点的质心数据,并将结果上传到上位机。同时,在光斑图像特征的基础上,设计了一种改进的连通域扫描标记处理算法。     

分布式钣金CAD/CAM应用系统研究

为在网络环境下解决钣金展开设计、优化排样和数控下料等问题，研究并开发了分布式钣金CAD／CAM应用系统。系统以浏览器／服务器（B／S）模式实现展开计算和绘图，以客户／月艮务器（C／S）模式实现钣金件优化排样和处理数控代码；为实现系统分布式服务，应用了基于．NET框架的Web服务和代理技术；通过分布式产品数据共享，采用遗传算法或其他启发式算法，将展开设计结果进行优化排样；同时，通过数控工艺规划、前后置参数设置和数控代码仿真，获得数控加工代码。最后，以实例说明了钣金设计的网络化应用。     

柔性制造系统准MAP网的应用研究

本文提出并设计了遵照制造自动化协议（MAP）规范构成总线式计算机局域网的柔性制造系统（FMS）。对连网所需的通讯处理机（CP）,给出了硬件结构;对通讯处理机实现MAP低两层协议,给出了实现方法等。     

基于SOPC技术的视频图像处理系统研究

视频图像处理系统从最早期的以模拟系统为主逐步向数字化转变,而目前常用的用数字信号处理专用芯片(digital signal processor,DSP)做处理器的数字视频图像处理系统在高速信号实时处理中难以达到要求,系统可靠性低;相对而言,FPGA用于实时图像处理,在速度上具有很大的优势,其内部自身结构易于实现分布式的算法结构,使得各功能块可以同时工作,更有利于高速数字信号处理。FPGA(现场可编程门阵列)设计技术将尽可能大而完整的电路系统在单一SOPC(片上可编程系统)中实现,从而使得所设计的电路在规模、可靠性、开发成本、产品维护和硬件升级等多方面实现最优化。     

基于FPGA+DSP的全自动灯检机图像识别系统设计

针对全自动灯检机对精度、鲁棒性和实时性的要求,设计一种基于数字信号处理器(DSP)和现场可编程阵列(FPGA)数字图像处理的全自动灯检机图像识别系统。该系统采用FPGA对CMOS图像传感器采集的图像信息进行预处理,并采用高性能的DSP作为图像处理的核心部分,保证了系统性能的要求。详细介绍了系统的原理和实现方案,并在硬件系统上进行了算法验证及仿真实验。试验结果表明:该系统满足精度、实时性和适应性的设计要求。     

红外图像实时显示增强系统设计

为了解决红外实时图像处理系统中热像仪输出大动态范围和监视器显示输出小动态范围之间的矛盾,满足信息处理系统大数据量高实时性的要求,设计了一种新的基于FPGA实现的红外实时图像增强算法。首先采用均值滤波的思想统计图像的局部极值,然后使用多级均值法计算图像灰度变换区间分界点,最后对图像作分段线性灰度变换,整个算法通过FPGA实现。实验结果表明,该方法不仅解决了非制冷红外焦平面阵列探测器输出值随其工作时间变化的问题,而且消除了图像中探测器盲元的干扰,丰富了图像背景细节,增强了图像显示效果。与直方图变换等传统图像增强算法相比,该算法计算时间缩短了1.38ms,占用存储资源减少了42倍。在工程应用上,该方案简单可靠,成本较低,易于FPGA实现,可为其他红外实时图像处理系统的设计提供参考。     

基于FPGA+DSP架构的嵌入式视觉跟踪系统

针对视觉监控应用的实时性需求,提出了一种基于FPGA+DSP架构的嵌入式视觉跟踪系统。以FPGA作为主控制器,负责视频的采集,并对图像进行了自动调光、色彩插值、中值滤波和白平衡预处理,通过PCIE接口将DSP的处理结果输出至上位机进行了显示。DSP通过EMIFA接口从FPGA接口获得了高质量的图像,采用基于均值漂移的跟踪算法进行了目标跟踪。阐述了系统各个模块的接口设计及主要算法的实现,并进行了系统的优化设计。实验结果表明,经过预处理后,图像亮度适中,图像色温得到了校正,系统能够获得高质量的图像。经过代码优化后,跟踪算法能够稳定跟踪目标,算法处理每帧图像平均时间为13ms,能够满足实时性要求。     

FPGA与DSP在小波变换应用中的对比研究

离散小波变换是一种典型的实时图像处理算法,近年来,已获得越来越多地关注。文章利用基于提升方案的二维离散小波变换思想,编写VHDL代码,在FPGA上实现;并基于这种思想编写C代码,在DSP上运行。最后对两种平台作出对比,以了解实时图像处理在两种不同平台上的效率。实验结果表明,FPGA在执行时间、功耗和硬件占用率方面优于传统的DSP,但DSP的开发难度低于FPGA。     

一种基于FPGA和ARM的线阵CCD图像采集系统设计

设计了一种基于Altera的FPGA芯片EP4CE10F17C8以及基于Cortex-M3构架的ARM处理器STM32F103VE,该系统通过FPGA对线阵CCD进行时序的驱动,并完成像素信号的采集、硬件处理以及传输工作。ARM作为FPGA的外挂处理器,实现数据信息的软件处理以及对整个系统的控制。介绍了该系统的基本原理,并给出了详细的基于FPGA和ARM的软硬件联合设计方案。     

基于FPGA的Sobel图像边缘检测的设计

图像边缘检测技术在数字图像处理领域中处于重要位置,是图像分割、目标区域识别、区域形状提取等图像分析的基础。详细地讨论了Sobel图像边缘检测FPGA实现的原理、方法和步骤。以FPGA为中央控制单元,用Verilog语言设计并实现了Sobel边缘检测法。通过改进算法、优化FPGA布局布线结构、利用FPGA高速并行机制和采用流水线处理方式,提高了系统速度,减少了FPGA内部资源的使用。通过Matlab和ModelSim进行仿真和对比,实验得到了理想的图像边缘。     

采用DSP/FPGA的通用雷达伺服控制器的设计与实现

利用数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA),设计了伺服控制器,其中,DSP专注于伺服控制算法,FPGA负责A/D变换和R/D变换数据采集、D/A变换输出以及与其他模块的通信。利用FPGA的可重复编程配置和高速并行处理能力,扩展了多种通信接口,并在其内部采用异步FIFO存储结构,解决了采样信号和DSP之间的跨时钟域传输的问题。试验结果表明,该伺服控制器具有集成度高、接口丰富、通用性强和使用灵活的特点。     

基于DM642及FPGA的视频处理硬件电路设计

智能视频处理应对大量的数字图像信号进行处理,需选用运算速度快的数字信号处理器作为系统板的核心。TMS320DM642DSP芯片是TI公司推出的针对多媒体处理领域应用的DSP,文章阐述了用DM642及FPGA来实现智能视频处理装置中硬件电路的设计过程,并同时较为详细地介绍了视频处理外围接口电路的设计思路。     

基于FPGA的红外雷达寻源跟随小车

文章的设计是以FPGA的逻辑控制模块为系统核心。在对步进电机的细分驱动控制进行研究的基础上,将步进电机细分驱动应用于新的场合——红外源的搜索定位。该设计的FPGA模块中,包含了时钟预处理子模块、步进电机细分驱动子模块和信号处理子模块;该模块能够实现对雷达的转速控制,也能够分析信号接收时的外部红外源角度状态信息。在外围电路的设计上,配置了步进电机的驱动模块、红外信号接收模块和直流电机的驱动模块。整个系统能够很好地完成对红外源的搜寻和跟随。