基于SOPC的圖像處理系統(tǒng)的研究與設(shè)計.pdf

1、當(dāng)前，以視頻信息為主的多媒體處理技術(shù)成為最具活力的研究與應(yīng)用領(lǐng)域之一。隨著多媒體處理技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，特別是在某些領(lǐng)域，如商業(yè)、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、軍事等，視頻、圖像、視覺、多媒體數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的聯(lián)系日益緊密。而另一方面，微電子技術(shù)也隨之飛速的發(fā)展，從而使得基于各種硬件平臺的圖像處理系統(tǒng)更有優(yōu)勢。現(xiàn)場可編程門陣列（現(xiàn)場可編程門陣列，F(xiàn)PGA）具有高性能、高集成度、低功耗等諸多特點，其硬件的可編程性及其可并行處理的能力使得FPGA在嵌入

2、式數(shù)字圖像處理系統(tǒng)中有著獨特的優(yōu)勢。本文針對基于可編程片上系統(tǒng)（可編程片上系統(tǒng)，SOPC）的硬件平臺數(shù)字圖像處理系統(tǒng)及在此平臺下圖像處理算法進(jìn)行了研究。
　　本課題依托于實際在研項目，系統(tǒng)主要用于完成測發(fā)系統(tǒng)的控制臺，電源，測試模件等硬件設(shè)備上指示燈、示數(shù)變化情況的記錄，以及火工品等效器指示燈的亮滅及持續(xù)時間的記錄識別。首先，對各種圖像處理系統(tǒng)方案的優(yōu)缺點進(jìn)行了對比分析，采用ARM+FPGA的設(shè)計方案；其次，研究數(shù)字圖像處理相關(guān)技

3、術(shù)及算法，使用Verilog硬件描述語言進(jìn)行快速中值濾波、邊緣檢測等算法的硬件邏輯設(shè)計；最后，根據(jù)本文視頻圖像特點，提出易于NIOS實現(xiàn)的圖像處理識別算法。
　　在系統(tǒng)的硬件設(shè)計過程中，首先，綜合考慮FPGA的速度、邏輯資源、計算資源等因素，進(jìn)行了FPGA選型；其次，對視頻解碼A/D、視頻編碼D/A，存儲等器件進(jìn)行了選型；最后，設(shè)計了系統(tǒng)各模塊接口。根據(jù)待識別圖像特征，提出了適用于本系統(tǒng)的指示燈和數(shù)碼管識別算法，并對該算法進(jìn)行實驗

4、驗證，實驗表明該算法能夠有效地對指示燈、數(shù)碼管進(jìn)行識別。
　　結(jié)合用戶需求，設(shè)計了基于SOPC的圖像處理系統(tǒng)，實現(xiàn)了對指示燈狀態(tài)、數(shù)碼管數(shù)字等圖像的識別。將此系統(tǒng)識別結(jié)果與PC平臺識別系統(tǒng)結(jié)果進(jìn)行對比分析，分析結(jié)果表明本系統(tǒng)在速度識別上明顯優(yōu)于PC平臺識別系統(tǒng)，充分發(fā)揮了本系統(tǒng)對視頻圖像的并行處理的優(yōu)勢。在PC機(jī)Open CV環(huán)境下，分別采用穿線法及七段區(qū)域統(tǒng)計法對數(shù)碼管進(jìn)行識別比較，得出本文提出的識別算法更加可靠、識別率更高，滿