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幾何光學

基于FPGA的大場景圖像融合可視化系統的研究與設計計.rar

隨著圖像處理技術和投影技術的不斷發展，人們對高沉浸感的虛擬現實場景提出了更高的要求，這種虛擬顯示的場景往往由多通道的投影儀器同時在屏幕上投影出多幅高清晰的圖像，再把這些單獨的圖像拼接在一起組成一幅大場景的圖像。而為了給人以逼真的效果，投影的屏幕往往被設計為柱面屏幕，甚至是球面屏幕。當圖像投影在柱面屏幕的時候就會發生幾何形狀的變化，而避免這種幾何變形的就是圖像拼接過程中的幾何校正和邊緣融合技術。一個大場景可視化系統由投影機、投影屏幕、圖像融合機等主要模塊組成。在虛擬現實應用系統中，要實現高臨感的多屏幕無縫拼接以及曲面組合顯示，顯示系統還需要運用幾何數字變形及邊緣融合等圖像處理技術，實現諸如在平面、柱面、球面等投影顯示面上顯示圖像。而關鍵設備在于圖像融合機，它實時采集圖形服務器，或者PC的圖像信號，通過圖像處理模塊對圖像信息進行幾何校正和邊緣融合，在處理完成后再送到顯示設備。本課題提出了一種基于FPGA技術的圖像處理系統。該系統實現圖像數據的AiD采集、圖像數據在SRAM以及SDRAM中的存取、圖像在FPGA內部的DSP運算以及圖像數據的D/A輸出。系統設計的核心部分在于系統的控制以及數字信號的處理。本課題采用XilinxVirtex4系列FPGA作為主處理芯片，并利用VerilogHDL硬件描述語言在FPGA內部設計了A/D模塊、D/A模塊、SRAM、SDRAM以及ARM處理器的控制器邏輯。本課題在FPGA圖像處理系統中設計了一個ARM處理器模塊，用于上電時對系統在圖像變化處理時所需參數進行傳遞，并能實時從上位機更新參數。該設計在提高了系統性能的同時也便于系統擴展。本文首先介紹了圖像處理過程中的幾何變化和圖像融合的算法，接著提出了系統的設計方案及模塊劃分，然后圍繞FPGA的設計介紹了SDRAM控制器的設計方法，最后介紹了ARM處理器的接口及外圍電路的設計。

標簽： FPGA 圖像融合可視化

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：ynsnjs
基于DSPFPGA的圖像處理電路板硬件設計.rar

波前處理機是自適應光學系統中實時信號處理和運算的核心，隨著自適應光學系統得發展，波前傳感器的采樣頻率越來越高，這就要求波前處理機必須有更強的數據處理能力以保證系統的實時性。在整個波前處理機的工作流程中，對CCD傳來的實時圖像數據進行實時處理是第一步，也是十分重要的一步。如果不能保證圖像處理的實時性，那么后續的處理過程都無從談起。因此，研制高性能的圖像處理平臺，對波前處理機性能的提高具有十分重要的意義。論文介紹了本研究課題的背景以及國內外圖像處理技術的應用和發展狀況，接著介紹了傳統的專用和通用圖像處理系統的結構、特點和模型，并通過分析DSP芯片以及DSP系統的特點，提出了基于DSP和FPGA芯片的實時圖像處理系統。該系統不同于傳統基于PC機模式的圖像處理系統，發揮了DSP和FPGA兩者的優勢，能更好地提高圖像處理系統實時性能，同時也最大可能地降低成本。論文根據圖像處理系統的設計目的、應用需求確定了器件的選型。介紹了主要的器件，接著從系統架構、邏輯結構、硬件各功能模塊組成等方面詳細介紹了DSP+FPGA圖像處理系統硬件設計，并分析了包括各種參數指標選擇、連接方式在內的具體設計方法以及應該注意的問題。論文在闡述傳輸線理論的基礎上，在制作PCB電路板的過程中，針對高速電路設計中易出現的問題，詳細分析了高速PCB設計中的信號完整性問題，包括反射、串擾等，說明了高速PCB的信號完整性、電源完整性和電磁兼容性問題及其解決方法，進行了一定的理論和技術探討和研究。論文還介紹了基于FPGA的邏輯設計，包括了圖像采集模塊的工作原理、設計方案和SDRAM控制器的設計，介紹了SDRAM的基本操作和工作時序，重點闡述系統中可編程器件內部模塊化SDRAM控制器的設計及仿真結果。論文最后描述了硬件系統的測試及調試流程，并給出了部分的調試結果。該系統主要優點有：實時性、高速性。硬件設計的執行速度，在高速DSP和FPGA中實現信號處理算法程序，保證了系統實時性的實現；性價比高。自行研究設計的電路及硬件系統比較好的解決了高速實時圖像處理的需求。

標簽： DSPFPGA 圖像處理電路板

上傳時間： 2013-05-30

上傳用戶：fxf126@126.com
用FPGA實現“共軛變換”圖像處理方法

近年來微光、紅外、X光圖像傳感器在軍事、科研、工農業生產、醫療衛生等領域的應用越來越為廣泛，但由于這些成像器件自身的物理缺陷，視覺效果很不理想，往往需要對圖像進行適當的處理，以得到適合人眼觀察或機器識別的圖像。因此，市場急需大量高效的實時圖像處理器能夠在傳感器后端對這類圖像進行處理。而FPGA的出現，恰恰解決了這個問題。近十年來，隨著FPGA(現場可編程門陣列)技術的突飛猛進，FPGA也逐漸進入數字信號處理領域，尤其在實時圖像處理方面。Xilinx的研究表明，在2000年主要用于DSP應用的FPGA的發貨量，增長了50％；而常規的DSP大約增長了40％。由于FPGA可無比擬的并行處理能力，使得FPGA在圖像處理領域的應用持續上升，國內外，越來越多的實時圖像處理應用都轉向了FPGA平臺。與PDSP相比，FPGA將在未來統治更多前端(如傳感器)應用，而PDSP將會側重于復雜算法的應用領域。可以說，FPGA是數字信號處理的一次重大變革。算法是圖像處理應用的靈魂，是硬件得以發揮其強大功能的根本。”共軛變換”圖像處理方法是一種新型的圖像處理算法，由鄭智捷博士上個世紀90年代初提出。這種算法使用基元形狀(meta-shape)技術，而這種技術的特征正好具備幾何與拓撲的雙重特性，使得大量不同的基于形態的灰度圖像處理濾波器可用這種方法實現。該種算法在空域進行圖像處理，無需進行大量復雜的算術運算，算法簡單、快速、高效，易于硬件實現。通過十多年來的實驗與實踐證明，在微光圖像，紅外圖像，X光圖像處理領域，”共軛變換”圖像處理方法確實有其獨特的優異性能。本篇論文就針對”共軛變換”圖像處理方法在微光圖像處理領域的應用，就如何在FPGA上實現”共軛變換”圖像處理方法展開研究。首先在Matlab環境下，對常用的圖像增強算法和”共軛變換”圖像處理方法進行了比較，并且在設計制作“FPGA視頻處理開發平臺”的基礎上，用VHDL實現了”共軛變換”圖像處理方法的基本內核并進行了算法的硬件實現與效果驗證。此外，本文還詳細地討論了視頻流的采集及其編碼解碼問題以及I2C總線的FPGA實現。

標簽： FPGA 共軛變換圖像處理方法

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：CHENKAI
基于ARM的前向散射式能見度儀的設計

大氣能見度(Visibility)是反映大氣透明度的一個指標，是氣象觀測的常規項目，它對航海、航空、陸上交通以及軍事活動等都有重要影響。目前國內能見度儀，特別是適用于海洋惡劣環境中的便攜式、高精度的能見度儀較少，需要研制適合海上測量的能見度儀。在系統闡述大氣能見度檢測理論依據的基礎上，研究了能見度檢測系統的關鍵技術，主要包括光源的穩定性、微弱信號的相敏檢測技術及信號的抗干擾技術等。本系統由發射模塊、接收模塊、信號處理模塊及電源模塊等組成。設計了發射模塊和接收模塊的光學系統，并進行了發射光源的調制設計、接收模塊中的光電轉換電路、放大電路、帶通濾波電路的設計及信號的鎖相放大電路的設計等。大氣能見度測量屬于微弱信號檢測技術，在海上更容易受到外界自然光及其它環境因素的干擾，因此濾除各種干擾，提取有用的微弱信號是本設計的核心。本文重點研究了光敏檢測技術和適合于微弱信號檢測的鎖相放大技術，設計了以OPT101為核心的光敏檢測電路，有效提高了電路的靈敏度和抗干擾，簡化了設計；設計了以平衡調制解調芯片AD630為核心的鎖相放大電路和由雙D觸發器SN74HCT74及單穩態觸發器M74HC4538B1R組成的移相電路，實驗證明，在較大的噪聲背景下，該電路可以有效地提取出反映能見度變化的有用信號。鎖相放大后的直流信號，經AD處理后輸入到微處理器ARM中，經過理論運算最后得到能見度值。為了保證系統工作的穩定性，特別是海上惡劣環境，對系統進行了防鹽、霧、水的設計，如對鏡頭進行鍍膜、對PCB板進行了三防處理等。最后進行了能見度儀樣機的研制。

標簽： ARM 散射儀的設計

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：胡佳明胡佳明
雙電機獨立驅動電動車穩定性控制研究與試驗車設計

論文根據系統具體控制對象將多電機獨立驅動電動車的操穩性控制劃分為間接穩定性控制與直接穩定性控制兩大類，前者以優化車輪和路面的相對運動為目標;而后者直接以整車運動狀態參量為調節對象.針對雙電機前輪驅動EV，提出了基于自由輪轉速信息的驅動防滑控制.分析了汽車轉向過程的差速動力學原理，在Ackermann-Jeantand轉向側幾何模型下討論了理想差速過程中車輪驅/制動轉矩變化應滿足的條件.根據上述分析提出了一種雙模式轉矩分配電子差速器設計思路.分析了直接橫擺力偶矩的產生與簡化的轉矩分配方法.基于零側偏理想模型設計了雙電機EV的前饋直接橫擺力偶矩控制器并進行數值仿真，結果顯示該方法能一定程度改善操穩性，但控制效果受系統非線性影響較大.提出應用隱模型跟蹤最優控制理論的DYC控制策略，設計了控制器并進行仿真計算，證明此控制方法能在降低質心側偏的同時保證橫擺角速度響應的穩定、平滑、快速，并能適應不同路面情況.通過仿真討論前驅動或后驅動布局與DYC控制效果的關系以及系統對汽車質心參數變化的適應性.設計并改裝了雙電機前輪獨立驅動試驗車.初步試車中該車轉向與加速皆運行良好，以此為基礎未來可進行控制策略實車測試.

標簽： 電機獨立控制研究電動車

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：LSPSL
基于ARM和PSD的微小位移測量系統的設計

隨著電子技術的快速發展，嵌入式系統已經成為熱點。嵌入式系統大量應用在自動控制、工業設備和家用電器當中。當前應用的產品常以嵌入式處理器的形式出現，常用的如PDA、交換機、路由器等。嵌入式的廣泛應用大大提高了人們的生活水平。位置敏感探測器（Position Sensible Detector）是一種基于半導體PN結橫向光電效應的光電器件。它具有分辨率高、響應速度快、信號處理電路相對簡單等優點。我們經常將PSD應用在與位置、距離、位移、角度的微小測量有關的場合。本文選用了一維PSD作為系統的探測器，結合嵌入式技術，將PSD應用于微小位移測量，實現了對微小位移的檢測。本研究以PSD、ARM、PC機為核心完成了對位移測量系統的設計。以PSD為核心實現了對信號的轉換，利用PSD結合光學三角測量法將位移信號轉換成電壓信號，然后對電壓信號進行放大、濾波等處理之后交由A/D器件進行模數轉換。以ARM為核心，主要實現了對數據的處理，存儲和通信等功能。將取得的數字量信號通過特定的軟件程序編程得到位移信號。以PC機為核心，利用VB6.0實現了對實驗數據的顯示。PC根據得到的值與設定值進行比較，根據這個差值我們可以對系統進行進一步的完善。分析了位移傳感器技術、微處理器ARM和嵌入式操作系統的特點、優勢和國內外的研究現狀；而后介紹了微小位移測量系統的總體功能、系統的總體硬件框架；敘述了位置敏感探測器PSD的原理和結構，介紹了將PSD應用于位移測量的設計過程；在ARM最小系統的硬件平臺下，結合PSD實現了整個系統的硬件設計；軟件設計上，以uClinux操作系統作為軟件平臺，利用內核裁剪技術，移植了BOOTLOADER，設計了Linux驅動程序和應用程序；最后在系統進行調試的時候，對系統進行了必要的改進，主要是設計了相應的非線性補償電路，利用MATLAB對實驗數據進行了擬合與分析。通過實驗數據表明，基于ARM和PSD的微小位移測量系統具有精度高，響應速度快，并且成本低等優點。

標簽： ARM PSD 位移測量

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：gcs333
基于ZigBeeARM技術的智能公交系統的研究與實現

智能城市公交系統為解決城市交通擁堵、空氣污染，降低交通事故提供了解決方案，并在世界各國達成廣泛的共識。我國政府為改善城市公共交通系統投入了大量的財力對公交系統進行升級和改造，智能調度、自動報站、車輛監控等新技術應用于城市公交系統中。IEEE802.15.4/ZigBee標準的制定，不僅為工業控制、家居自動化控制和遙測遙控等領域提供了一種無線互聯互通的標準，而且給智能公交系統帶來了新的生機，為智能交通系統及相關產業的發展提供了有力的契機。本文給出了IEEE802.15.4/ZigBee標準的介紹，給出了協議棧框架結構，從物理層到應用層進行了分析，并將ZigBee技術與其他無線通信技術做了比較，分析了ZigBee技術應用的場合。在查閱大量參考文獻的基礎上，，設計了基于ZigBee技術的智能公交系統的框架結構，分析了始發站、中間站、終點站的功能，并嘗試采用挪威Chipcon公司的ZigBee—CC2430無線模塊來代替GPS技術實現公交車輛自動報站。在始發站停車場監控系統中，重點研究ZigBee定位機制，研究了多邊定位算法、幾何算法、加權質心算法等，并改進現有的定位算法，并使用MATLAB工具進行仿真分析，實現了基于ZigBee技術的公交車定位系統；在中間站電子站牌設計中采用能量檢測算法實現了與車載終端的通訊，編寫了電子站牌和公交車載終端的通信協議并實地測試了自動報站功能。最后設計了以Philips公司的ARM7芯片LPC2364為微處理器的智能公交車載終端，并給出了各部分的硬件電路設計。

標簽： ZigBeeARM 智能公交系統

上傳時間： 2013-05-25

上傳用戶：561596
基于ARM系統的表面粗糙度測量儀的設計.pdf

表面粗糙度是機械加工中描述工件表面微觀形狀重要的參數。在機械零件切削的過程中，刀具或砂輪遺留的刀痕，切屑分離時的塑性變形和機床振動等因素，會使零件的表面形成微小的蜂谷。這些微小峰谷的高低程度和間距狀況就叫做表面粗糙度，也稱為微觀不平度。表面粗糙度的測量是幾何測量中的一個重要部分，它對于現代制造業的發展起了重要的推動作用。世界各國競相進行粗糙度測量儀的研制，隨著科學技術的發展，各種各樣的粗糙度測量系統也競相問世。對于粗糙度的測量，隨著技術的更新，國家標準也一直在變更。最新執行的國家標準(GB/T6062-2002)，規定了粗糙度測量的參數，以及制定了觸針式測量粗糙度的儀器標準[1]。隨著新國家標準的執行，許多陳舊的粗糙度測量儀已經無法符合新標準的要求。而且生產工藝的提高使得原有方案的采集精度和采集速度，滿足不了現代測量技術的需要。目前，各高校公差實驗室及大多數企業的計量部門所使用的計量儀器(如光切顯微鏡、表面粗糙度檢查儀等)只能測量單項參數，而能進行多參數測量的光電儀器價格較貴，一般實驗室和計量室難以購置。因此如何利用現有的技術，結含現代測控技術的發展，職制出性能可靠的粗糙度測量儀，能有效地降低實驗室測量儀器的成本，具有很好的實用價值和研究意義。基于上述現狀，本文在參考舊的觸針式表面粗糙度測量儀技術方案的基礎上，提出了一種基于ARM嵌入式系統的粗糙度測量儀的設計。這種測量儀采用了先進的傳感器技術，保證了測量的范圍和精度；采用了集成的信號調理電路，降低了信號在調制、檢波、和放大的過程中的失真；采用了ARM處理器，快速的采集和控制測量儀系統；采用了強大的PC機人機交互功能，快速的計算粗糙度的相關參數和直觀的顯示粗糙度的特性曲線。論文主要做了如下工作：首先，論文分析了觸針式粗糙度測量儀的發展以及現狀；然后，詳細敘述了系統的硬件構成和設計，包括傳感器的原理和結構分析、信號調理電路的設計、A/D轉換電路的設計、微處理器系統電路以及與上位機接口電路的設計。同時，還對系統的數據采集進行了研究，開發了相應的固件程序及接口程序，完成數據采集軟件的編寫，并且對表面粗糙度參數的算法進行程序的實現。編寫了控制應用程序，完成控制界面的設計。最終設計出一套多功能、多參數、高性能、高可靠、操作方便的表面粗糙度測量系統。

標簽： ARM 測量

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：KIM66
基于ARM的OTDR系統及其應用軟件設計

隨著光通信技術的不斷發展，光纖的需求量大幅增加，光纖測量儀器也隨之迅速發展起來，其中光時域反射儀(OTDR)受到廣泛重視。光時域反射儀是八十年代發展起來的新型光纖故障測試設備，其主要用途是能夠找出光纖的斷點，并進行故障定位。光時域反射儀具有非破壞性測量、功能齊全、安全性好、使用方便等優點，在工程上得到廣泛應用。目前，該領域主要被國外產品壟斷且價格昂貴。在這一背景下，國內企業開展OTDR的研制和開發，以降低成本，改進技術，占領光纖測試領域的市場成為當務之急。本論文首先簡要介紹了光時域反射儀的歷史和現狀，并闡述了光纖測量技術涉及的光學原理，以及光時域反射儀的基本工作原理。在理論分析部分之后，基于對系統的特點及開發資源的考慮，提出基于嵌入式系統的光時域反射儀解決方案。在此基礎上，詳細介紹了以ARM為控制核心、DSP為運算核心的系統總體硬件結構；討論了采用ARM9內核的S3C2410處理器的軟件解決方案；著重說明了Linux嵌入式操作系統的選取與移植、bootloader的引導以及根文件系統的制作。最后重點論述了圖形用戶系統(GUI)的選取以及QtopiaCore的移植和開發過程。本文所設計的光纖測量系統具有測量準確、可靠性高等特點。實驗表明，該系統能夠根據國際標準完成對光纖的衰減和長度等指標的檢測。

標簽： OTDR ARM 應用軟件

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：1222
基于FPGA的高速圖像處理系統的研究

現代自動化生產技術迅猛發展,對保證其產品質量的檢測技術也提出了更高的要求,許多傳統的檢測手段已不能滿足現代化大生產的需求.而在計算機視覺理論基礎上發展起來的視覺檢測技術以其高精度、非接觸、自動化程度高等優點滿足了現代生產過程在線檢測的要求,逐漸由實驗室走向工業現場,得到了日益廣泛的應用.隨著現代生產節拍的不斷加快,以及檢測節點的增多,處理數據量的增大,對視覺檢測系統的測量速度提出了更高的要求,而在現有的檢測系統中,實現100％實時在線檢測的關鍵問題是提高視覺圖像的處理速度,從而提高整個視覺檢測系統的處理速度.因此該文提出基于FPGA的高速圖像處理系統的設計方案,得到了國家"十五"攻關項目"光學數碼柔性通用坐標測量機"的資助.該文針對以下三個方面進行研究并取得一定的成果:(一)高速圖像處理硬件解決方案的研究通過分析現有的幾種實現高速圖像處理的方法的優缺點,提出了基于現場可編程邏輯器件FPGA(Field Programmable Gate Array)技術的高速圖像處理系統的方案,并構建了其硬件平臺.(二)基于USB總線的通訊采用USB專用接口芯片,實現高速圖像處理系統與PC機的通訊驗證硬件設計的正確性.(三)基于FPGA的圖像處理的研究分析圖像處理的特點及其基本的方法,初步研究了基于FPGA的圖像低層次處理的硬件化方法的實現.

標簽： FPGA 高速圖像處理

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：tb_6877751