隨著數(shù)碼技術的不斷發(fā)展,數(shù)字圖像處理的應用領域不斷擴大,其實時處理技術成為研究的熱點。VLSI技術的迅猛發(fā)展為數(shù)字圖像實時處理技術提供了硬件基礎。其中FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)的特點使其非常適用于進行一些基于像素級的圖像處理。 傳統(tǒng)的圖像顯示系統(tǒng)必須連接到PC才能觀察圖像視頻,存在著高速實時性、穩(wěn)定性問題。本設計脫離高清晰工業(yè)相機必須與PC連接才可以觀看到高清晰圖像的束縛,實現(xiàn)系統(tǒng)的小型化。針對130萬像素彩色1/2英寸鎂光CMOS圖像傳感器,提出用硬件實現(xiàn)Bayer格式到RGB格式轉換的設計方案,完成由黑白圖像到高清彩色圖像的轉換,用SDRAM作緩存,輸出標準VGA信號,可直接連接VGA顯示器、投影儀等設備進行實時的視頻圖像觀看,與模擬相機740X576分辨率(480線)圖像相比,設計圖像畫質相當于1280X1024分辨率(750線),最高幀率25fps,整個結構應用FPGA作為主控制器,用少量的緩存代替?zhèn)鹘y(tǒng)的大容量存儲,加快了運算速率,減小了電路規(guī)模,滿足圖像實時處理的要求,使展現(xiàn)出來的視頻圖像得到質的飛躍。可以廣泛應用于工業(yè)控制和遠程監(jiān)控等領域。 論文研究的重點是采用altera公司EP2C芯片前端驅動CMOS圖像傳感器,實時采集Bayer圖像象素,分析研究CFA圖像插值算法,實現(xiàn)了基于FPGA的實時線性插值算法,能夠對輸入是每像素8bit、分辨率為1280×1204的Bayer模式圖像數(shù)據(jù)進行實時重構,輸出彩色RGB圖像。由端口FIFO作為數(shù)據(jù)緩沖,存儲一幀圖像到高速SDRAM,構建VGA顯示控制器,實現(xiàn)對輸入是每像素24bit(RGB101010)、分辨率為640×480、幀頻25HZ彩色圖像進行實時顯示。 整個模塊結構包括電源模塊單元等、CMOS成像單元、FPGA數(shù)據(jù)處理單元、SDRAM控制單元、VGA顯示接口單元。 最后,對系統(tǒng)進行了調試。經(jīng)實驗驗證,系統(tǒng)達到了實時性,能正確和可靠的工作。整個設計模塊能夠滿足高幀率和高清晰的實時圖像處理,占用系統(tǒng)資源很少,用較少的時間完成了圖像數(shù)據(jù)的轉換,提高了效率。
標簽:
FPGA
實時圖像采集
與處理系統(tǒng)
上傳時間:
2013-06-08
上傳用戶:zhengjian