文中簡單闡述了紅外輻射機理,論述了紅外焦平面陣列技術的發展狀況。紅外成像系統,尤其是紅外焦平面陣列,由于探測器材料和制造工藝的原因,各像素點之間的靈敏度存在差別,甚至存在一些缺陷點,各個探測單元特征參數不完全一致,因而存在著較大的非均勻性,降低了圖像的分辨率,影響了紅外成像系統的有效作用距離。實時非均勻性校正是提高和改善紅外圖像質量的一項重要技術。 論文建立了描述其非均勻性的數學模型,分析了紅外焦平面陣列非均勻性產生的原因及特點,討論了幾種常用的非均勻性校正的方法,指出了其各自的優缺點和適應場合。 根據紅外探測器光譜響應的特點和基于參考源的兩點溫度非均勻性校正理論,采用FPGA+DSP實現紅外成像系統實時非均勻性兩點校正,設計完成了相應的紅外焦平面陣列非均勻性校正硬件電路。對該系統中各個模塊的功能及電路實現進行了詳細的描述,并給出了相應的結構框圖。同時給出了該圖像處理器的部分軟件流程圖。該方法動態范圍大而且處理速度快,適用于紅外成像系統實時的圖像處理場合。實踐表明,該方案取得了較為滿意的結果。
上傳時間: 2013-04-24
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本文主要研究了數字聲音廣播系統(DAB)內交織器與解交織器的算法及硬件實現方法。時間交織器與解交織器的硬件實現可以有幾種實現方案,本文對其性能進行了分析比較,選擇了一種工程中實用的設計方案進行設計,并將設計結果以FPGA設計驗證。時間解交織器的交織速度、電路面積、占用內存、是設計中主要因素,文中采用了單口SRAM實現,減少了對存儲器的使用,利用lC設計的優化設計方法來改善電路的面積。硬件實現是采用工業EDA標準Top-to-Down設計思想來設計時間解交織,使用verilogHDL硬件描述語言來描述解交織器,用Cadence Nc-verilog進行仿真,Debussy進行debug,在Altera公司的FPGA開發板上進行測試,然后用ASIC實現。測試結果證明:時間解交織器的輸出正確,實現速度較快,占用面積較小。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著微電子技術的發展,國內外紅外成像技術也得到了廣泛的應用和研究。各國軍方針對現代戰爭和未來信息戰的新形勢,對熱成像技術提出了更高的要求,希望今后能研制出性能更佳、體積更小、分辨率和靈敏度更高、作用距離更遠、價格更低的紅外成像系統。 CCD 成像系統的關鍵技術是 CCD 器件設計和圖像處理。本課題通過對CCD 圖像處理技術的研究,采用嵌入式 Nios Ⅱ+FPGA 的工作方式,充分發揮嵌入式 Nios Ⅱ處理器靈活性和 FPGA 處理速度快的優點,構建出結構靈活、處理速度高以及功能完善的圖像處理系統。該系統能同時實時實現兩點校正算法、加權濾波算法、對比度增強算法以及疵點補償等多項功能。 本系統成功應用于國內某研究所研制的目前國內最大型面陣 (PtSi 512×512) CCD 焦平面探測器成像組件中,得到了良好的成像效果;同時,由該處理系統構成的 InGaAs 成像組件也處于國內領先水平。從長遠來看,該項技術應用于中電 44 所多種成像組件項目的研究中,推動了 PtSi 256×256、PtSi 512×512 焦平面探測器成像組件以及 4096×96TDI CCD 成像組件的工程化應用進程。
上傳時間: 2013-05-22
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密集型的矩陣運算在信號處理和圖像處理中被廣泛應用,而且往往需要系統進行實時運算,這就需要系統具有很高的吞吐率。因此尋找矩陣運算的高速實現方法是很有意義的。FPGA的運算速度快并且可以并行運算,和其它矩陣運算的實現方式相比,FPGA有其獨特的優勢。本文主要設計并實現了基于FPGA的各種矩陣運算模塊。 本文首先介紹了矩陣運算的特點和原理,接著討論了FPGA浮點運算單元的VHDL設計方法,在此基礎上,設計了矩陣相乘累加、三角矩陣求逆和一般矩陣分解求逆的運算模塊,給出矩陣階數擴大時各種矩陣運算的分塊實現方法。然后在ModelSim環境下仿真了一般矩陣的求逆模塊,與Maflab仿真結果比較,分析了運算精度、時間復雜度和資源占用情況,在Virtex-4系列FPGA硬件平臺上進行了調試和測試,并通過USB接口將矩陣運算結果送入PC機,驗證了基于FPGA矩陣運算的正確性和可行性。最后對矩陣求逆模塊在雷達信號中的應用作了簡單介紹。
上傳時間: 2013-07-20
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直接數字頻率合成(DDS)技術采用全數字的合成方法,所產生的信號具有頻率分辨率高、頻率切換速度快、頻率切換時相位連續、輸出相位噪聲低和可以產生任意波形等諸多優點。 在理論上對DDS的原理及其輸出信號的性能進行了分析,采用FPGA實現了任意波形發生器,能夠產生三角波、鋸齒波、調頻波、調相波、調幅波和碎發等十幾種波形,并能通過串行口下載任意波形。在設計頻率調制電路時采用了頻率字運算單元和相位累加器相結合的結構,該方法既可實現寬帶線性調頻,又可實現非線性調頻。完成了軟件和硬件的設計和調試。對實驗樣機進行了測試,結果表明性能指標達到了設計要求。
上傳時間: 2013-05-26
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ISE 7.1i獨特的集成度、高速度以及易用性可以幫助設計人員解決所面臨的最緊迫的一些挑戰。新版工具集成了主要功耗分析、分層設計、仿真和調試等功能,還支持目前應用越來越多的基于Linux的設計環境。工具中還包括了針對在所有性能領域全球都最快的FPGA - Virtex-4系列的新速度文件。 與競爭解決方案相比,ISE 7.1i的邏輯構造性能優勢高達70%,同時在DSP、嵌入式處理和連接功能方面也遙遙領先。設計人員可在設計中充分享受這些優勢。ISE 7.1i中還包括了對新推出的全球成本最低的FPGA產品--
標簽: Xilinx_ISE
上傳時間: 2013-07-14
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數字信號處理是信息科學中近幾十年來發展最為迅速的學科之一。常用的實現高速數字信號處理的器件有DSP和FPGA。FPGA具有集成度高、邏輯實現能力強、速度快、設計靈活性好等眾多優點,尤其在并行信號處理能力方面比DSP更具優勢。在信號處理領域,經常需要對多路信號進行采集和實時處理,為解決這一問題,本文設計了基于FPGA的數據采集和處理系統。 本文首先介紹數字信號處理系統的組成和數字信號處理的優點,然后通過FFT算法的比較選擇和硬件實現方案的比較選擇,進行總體方案的設計。在硬件方面,特別討論了信號調理模塊、模數轉換模塊、FPGA芯片配置等功能模塊的設計方案和硬件電路實現方法。信號處理單元的設計以Xilinx ISE為軟件平臺,采用VHDL和IP核的方法,設計了時鐘產生模塊、數據滑動模塊、FFT運算模塊、求模運算模塊、信號控制模塊,完成信號處理單元的設計,并采用ModelSim仿真工具進行相關的時序仿真。最后利用MATLAB對設計進行驗證,達到技術指標要求。
上傳時間: 2013-07-07
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圖像處理技術是信息科學中近幾十年來發展最為迅速的學科之一。目前,數字圖像處理技術被廣泛應用于航空航體、通信、醫學及工業生產領域中。圖像處理系統的硬件實現一般來講有三種方式:專用的圖像處理器件主要有專用集成芯片(Application SpecificIntegrated Circuit)、數字信號處理器(Digital Signal Process)和現場可編程門陣列(FieldProgrammable GateArray)以及相關電路組成。它們可以實時高速完成各種圖像處理算法。圖像處理中,低層的圖像預處理的數據量很大,要求處理速度快,但運算結果相對比較簡單。相對于其他兩種系統,基于FPGA的圖像處理系統非常合適用于圖像的預處理。 本文設計了一種基于FPGA的圖像處理系統。它的主要功能有:對攝像頭送來的視頻數據進行采集,并把它數字化;實現中值濾波和邊緣檢測這兩種圖像增強算法;將數字視頻信號轉換為模擬信號。 圖像處理系統由主處理器單元、圖像編碼單元和圖像解碼單元三部分組成。FPGA作為整個系統的核心器件,不僅要模擬出12C總線協議,完成視頻解碼芯片和編碼芯片的初始化;還要對視頻流同步信號提取,實現圖像采集控制,并將圖像信號存儲在SRAM中;圖像增強算法也是在FPGA中實現。采用PHILIPS公司的專用視頻解碼芯片SAA7111A將模擬視頻轉化數字視頻;視頻編碼芯片SAA7121完成數字視頻到模擬視頻的轉化。
上傳時間: 2013-07-19
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本文對基于FPGA的遠程視頻傳輸系統進行了研究。主要內容如下: (1)在系統發送端將數據采集等邏輯控制和圖像壓縮集成在一片FPGA上,此方案減小了系統體積,提高了系統的集成度。 (2)系統圖像壓縮部分基于FPGA的二維小波變換的設計與實現,選用5/3整數提升小波,提升過程采用折疊結構可以節省系統的資源。采用FPGA實現小波變換與使用DSP處理器的“DSP+ASIC”方案相比,具有速度快,數據寬度可任意設置的特點,并且VHDL語言具有可移植性的特點,具有更強的通用性。 (3)數據采集時采用乒乓操作存儲輪流向兩片外部存儲器存、取采集的圖像數據,能夠保證圖像整幀采集和穩定連續的數據壓縮和數據傳輸,節約緩存空間,提高了速度,優于單存儲器的方法。
上傳時間: 2013-06-01
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視頻序列中運動目標的檢測是計算機視覺和圖像編碼研究領域的一個重要課題,在機器人導航、智能監視系統、交通監測、醫學圖像處理以及視頻圖像壓縮和傳輸等領域都有廣泛的應用。FPGA作為當今主流的大規??删幊虒S眉呻娐罚梢詽M足高速圖像處理的需要。使用FPGA可以充分利用硬件上的并行性,從本質上改善圖像處理的速度,使對大數據量的圖像處理達到實時性。本文提出基于FPGA的運動目標檢測系統,對以后算法的改進,輸入輸出圖像大小的變化,圖像采集和顯示設備更換等都具有靈活性。 本文對目前運動目標檢測的主要算法研究分析,根據背景減法的適用環境和特點提出改進的W4運動檢測算法。該算法具備背景減法的優點,并且克服了W4運動檢測算法在環境變化較快或環境變化較頻繁條件下對運動目標進行檢測的局限性。 本文首先在MATLAB中對改進的W4運動檢測算法進行仿真,然后將算法移植到FPGA中實現。設計圖像采集、圖像檢測和VGA顯示等模塊,完善運動目標檢測系統。根據算法和運動目標檢測系統的特點提出一種基于改進的W4算法的快速檢測方法,該方法以塊為單位進行運動目標檢測,可以有效地提高圖像處理的速度,使系統滿足實時性要求。
上傳時間: 2013-07-20
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