在圖像處理及檢測(cè)系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)性要求往往影響著系統(tǒng)處理速度的性能。本文在分析研究視頻檢測(cè)技術(shù)及方法的基礎(chǔ)上，應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)和圖像處理技術(shù)，以交通信息視頻檢測(cè)系統(tǒng)為研究背景，展開了基于FPGA視頻圖像檢測(cè)技術(shù)的研究與應(yīng)用，通過(guò)系統(tǒng)仿真驗(yàn)證了基于FPGA架構(gòu)的圖像并行處理和檢測(cè)系統(tǒng)具有較高的實(shí)時(shí)處理能力，能夠準(zhǔn)確并穩(wěn)定地檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的信息?？梢奆PGA對(duì)提高視頻檢測(cè)及處理的實(shí)時(shí)性是一個(gè)較好的選擇。 本文主要研究的內(nèi)容有： 1．分析研究了視頻圖像檢測(cè)技術(shù)，針對(duì)傳統(tǒng)基于PC構(gòu)架和DSP處理器的視頻檢測(cè)系統(tǒng)的弊端，并從可靠性、穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性和開發(fā)成本等因素考慮，提出了以FPGA芯片作為中央處理器的嵌入式并行數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。 2．應(yīng)用模塊化的硬件設(shè)計(jì)方法，構(gòu)建了新一代嵌入式視頻檢測(cè)系統(tǒng)的硬件平臺(tái)。該系統(tǒng)由異步FIFO模塊、圖像空間轉(zhuǎn)換模塊、SRAM幀存控制模塊、圖像預(yù)處理模塊和圖像檢測(cè)模塊等組成，較好地解決了圖像采樣存儲(chǔ)、處理和傳輸?shù)膯?wèn)題，并為以后系統(tǒng)功能的擴(kuò)展奠定了良好的基礎(chǔ)。 3．在深入研究了線性與非線性濾波幾種圖像處理算法，分析比較了各自的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，本文提出一種適合于FPGA的快速圖像中值濾波算法，并給出該算法的硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖，應(yīng)用VHDL硬件描述語(yǔ)言編程、實(shí)現(xiàn)，仿真結(jié)果表明，快速中值濾波算法的處理速度較傳統(tǒng)算法提高了50％，更有效地降低了系統(tǒng)資源占用率和提高了系統(tǒng)運(yùn)算速度，增強(qiáng)了檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能。 4．研究了基于視頻的交通車流量檢測(cè)算法，重點(diǎn)討論背景差分法，圖像二值化以及利用直方圖分析方法確定二值化的閾值，并對(duì)圖像進(jìn)行了直方圖均衡處理，提高圖像檢測(cè)精度。并結(jié)合嵌入式系統(tǒng)處理技術(shù)，在FPGA系統(tǒng)上研究設(shè)計(jì)了這些算法的硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，用VHDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，并對(duì)各個(gè)模塊及相應(yīng)算法做出了功能仿真和性能分析。 5．系統(tǒng)仿真與驗(yàn)證是整個(gè)FPGA設(shè)計(jì)流程中最重要的步驟，針對(duì)現(xiàn)有仿真工具用手動(dòng)設(shè)置輸入波形工作量大等弊病，本文提出了一種VHDL測(cè)試基準(zhǔn)(TestBench)方法解決系統(tǒng)輸入源仿真問(wèn)題，用TEXTIO程序包設(shè)計(jì)了MATLAB與FPGA仿真軟件的接口，很好地解決了仿真測(cè)試中因測(cè)試向量龐大而難以手動(dòng)輸入的問(wèn)題。并將系統(tǒng)的仿真結(jié)果數(shù)據(jù)在MATLAB上還原為圖像，方便了系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果的分析與調(diào)試。系統(tǒng)測(cè)試的結(jié)果表明，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)基本符合要求，可以排除行走路人等移動(dòng)物體(除車輛外)的噪聲干擾，有效地檢測(cè)出正確的目標(biāo)。 本文主要研究了基于FPGA片上系統(tǒng)的圖像處理及檢測(cè)技術(shù)，針對(duì)FPGA技術(shù)的特點(diǎn)對(duì)某些算法提出了改進(jìn)，并在MATLAB、QuartusⅡ和ModelSim軟件開發(fā)平臺(tái)上仿真實(shí)現(xiàn)，仿真結(jié)果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。本文的研究對(duì)智能化交通監(jiān)控系統(tǒng)的車流量檢測(cè)做了有益探索，對(duì)其他場(chǎng)合的圖像高速處理及檢測(cè)也具有一定的參考價(jià)值。
標(biāo)簽： FPGA 視頻圖像 檢測(cè)技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-07-13
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目前的國(guó)內(nèi)的CCD高清攝相頭能夠輸出一組視頻信號(hào)和數(shù)字圖像信號(hào)，雖然視頻信號(hào)能夠直接在監(jiān)視器顯示，但是輸出的數(shù)字圖像信號(hào)占用存儲(chǔ)空間太大，不便于進(jìn)行傳輸。本文設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的數(shù)字圖像壓縮卡。 在過(guò)去的十幾年中，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制訂了一系列的國(guó)際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)并廣泛應(yīng)用到各種領(lǐng)域。It.264/AVC是ITU-T和ISO聯(lián)合推出的新標(biāo)準(zhǔn)，采用了近幾年視頻編碼方面的先進(jìn)技術(shù)，以較高編碼效率和網(wǎng)絡(luò)友好性成為新一代國(guó)際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。 新發(fā)展的H．264/AVC比原有的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)大幅度提高了編碼效率，但其運(yùn)算復(fù)雜度也大大增加，本文簡(jiǎn)要分析了H．264/AVC的復(fù)雜度及其優(yōu)化的途徑，給出了主要模塊的優(yōu)化算法實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 H．264/AVC仍基于以前視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償混合編碼方案，主要不同有：增強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)能力，準(zhǔn)確匹配的較小塊變換，自適應(yīng)環(huán)內(nèi)濾波器，增強(qiáng)的熵編碼。測(cè)試結(jié)果表明這些新特征使H．264/AVC編碼器提高50％編碼效率的同時(shí)，增加了一個(gè)數(shù)量級(jí)的復(fù)雜度。實(shí)際中恰當(dāng)?shù)厥褂肏．264/AVC編碼工具可以較低的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度得到與復(fù)雜配置相當(dāng)?shù)木幋a效率。故實(shí)際編碼系統(tǒng)開發(fā)需要在運(yùn)算復(fù)雜性和編碼效率之間進(jìn)行折衷、兼顧考慮。H．264/AVC引入的新編碼特征既增加基本模塊的復(fù)雜度，也成倍增加算法的復(fù)雜度。針對(duì)它們的作用和實(shí)現(xiàn)方法的不同，可采用不同的硬件實(shí)現(xiàn)方法。本文基于上述思路進(jìn)行優(yōu)化，具體的工作包括：針對(duì)去塊濾波的復(fù)雜性，本文提出一種適合硬件實(shí)現(xiàn)的算法，使其在節(jié)省了資源的同時(shí)，很好的達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)所定義的性能。針對(duì)變換量化的復(fù)雜性，本文提出一種既滿足整體的硬件流水結(jié)構(gòu)，又極大的降低了硬件資源的實(shí)現(xiàn)方法。針對(duì)碼率控制的實(shí)現(xiàn)，本文提出了一種有別于傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式的算法，在保證實(shí)時(shí)性的同時(shí)，極大的提高了編碼器的性能。本文基于上述算法還進(jìn)行Baseline Profile編碼器的研究，給出了一種實(shí)時(shí)編碼器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高清圖像格式(720P)的實(shí)時(shí)編碼，并將其和當(dāng)前業(yè)界先進(jìn)水平進(jìn)行了對(duì)比，表明本文所實(shí)現(xiàn)得結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到當(dāng)前業(yè)界的先進(jìn)水平。
上傳時(shí)間： 2013-07-23
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圖像增強(qiáng)技術(shù)是數(shù)字圖像處理領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，隨著數(shù)字圖像處理應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，快速、實(shí)時(shí)圖像處理技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)。超大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展為數(shù)字圖像實(shí)時(shí)處理技術(shù)提供了硬件基礎(chǔ)，尤其是FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)憑借其高速并行、可重配置的架構(gòu)和基于查找表的獨(dú)特結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)使得在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域的應(yīng)用持續(xù)上升。國(guó)內(nèi)外，越來(lái)越多的實(shí)時(shí)圖像處理應(yīng)用逐漸轉(zhuǎn)向FPGA平臺(tái)。 本文基于FPGA的圖像增強(qiáng)技術(shù)研究主要是針對(duì)空間域方法，這種方法是指在空間域內(nèi)直接對(duì)像素灰度值進(jìn)行運(yùn)算處理，算法簡(jiǎn)單并且存在并行性，非常適合于用硬件實(shí)現(xiàn)。FPGA可以靈活地實(shí)現(xiàn)并行、實(shí)時(shí)處理圖像數(shù)據(jù)，正是利用這一特點(diǎn)，本文提出了一種基于FPGA的圖像增強(qiáng)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)采用SOPC技術(shù)，完成圖像增強(qiáng)處理。文中給出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，并分析了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能實(shí)現(xiàn)，說(shuō)明了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程。其硬件平臺(tái)的核心部分是Altera公司Stratix系列的．FPGA EPlS40芯片，采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法構(gòu)造圖像增強(qiáng)處理功能模塊，利用硬件描述語(yǔ)言vHDL對(duì)圖像增強(qiáng)模塊進(jìn)行電路描述，并進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化、仿真，在生成系統(tǒng)配置文件后加載到FPGA上進(jìn)行板級(jí)調(diào)試。完成了基于FPGA的圖像增強(qiáng)算法模塊的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)運(yùn)算增強(qiáng)處理模塊、中值濾波器模塊，并對(duì)中值濾波器進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，采用FPGA完成了對(duì)圖像增強(qiáng)算法的硬件加速。
標(biāo)簽： FPGA 圖像增強(qiáng) 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-06-16
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無(wú)人機(jī)大氣數(shù)據(jù)的采集和處理在無(wú)人機(jī)中占有很重要的位置和作用，它是保障飛機(jī)安全飛行以及保證地面控制和操縱人員正確引導(dǎo)飛機(jī)、順利完成飛行任務(wù)的關(guān)鍵所在。在目前廣泛應(yīng)用的無(wú)人機(jī)大氣數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)中，多數(shù)采用單片機(jī)作為大氣數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，但是單片機(jī)在高速數(shù)據(jù)采集和處理方面卻存在著抗干擾性差、速度慢等缺點(diǎn)，使測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性受到了很大的影響。 本文采用FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)芯片作為大氣數(shù)據(jù)處理器，以大氣數(shù)據(jù)中的氣壓高度為例，介紹了一種基于FPGA技術(shù)的無(wú)人機(jī)氣壓高度測(cè)量系統(tǒng)。由于該測(cè)量系統(tǒng)中的FPGA數(shù)據(jù)處理器具有可靠性高、速度快、邏輯功能強(qiáng)等特點(diǎn)，有效地解決了單片機(jī)在高速無(wú)人機(jī)大氣數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)中處理速度較慢、實(shí)時(shí)性較差的問(wèn)題。 論文首先介紹了FPGA的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、開發(fā)設(shè)計(jì)流程和FPGA編程所采用的VHDL硬件描述語(yǔ)言，還介紹了數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)的基本組成和工作原理，并且詳細(xì)闡述了氣壓高度測(cè)量的原理和方法；然后提出了基于FPGA的無(wú)人機(jī)氣壓高度測(cè)量系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，并對(duì)該測(cè)量系統(tǒng)各組成部分的硬件電路進(jìn)行詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)；隨后論文又介紹了氣壓高度測(cè)量系統(tǒng)中FPGA的相關(guān)軟件設(shè)計(jì)，并就FPGA內(nèi)部所設(shè)計(jì)的各功能模塊的作用、模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作流程進(jìn)行詳細(xì)的論述；最后使用Modelsim和QuartusII仿真軟件對(duì)程序進(jìn)行功能和時(shí)序的仿真，以驗(yàn)證FPGA內(nèi)部各功能模塊和FPGA總體設(shè)計(jì)的正確性，并在所有仿真通過(guò)后將程序產(chǎn)生的配置文件下載到FPGA芯片中，在制作和安裝測(cè)量系統(tǒng)的電路板后對(duì)整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際的測(cè)試，將測(cè)試結(jié)果與理論值比較并分析測(cè)量系統(tǒng)的誤差來(lái)源。 根據(jù)系統(tǒng)測(cè)試的結(jié)果，本文驗(yàn)證了以FPGA芯片為核心的無(wú)人機(jī)氣壓高度測(cè)量系統(tǒng)的可行性，并對(duì)該測(cè)量系統(tǒng)提出了今后的進(jìn)一步改進(jìn)和完善的思路。
標(biāo)簽： FPGA 無(wú)人機(jī) 氣壓 測(cè)量系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著各種非線性電力電子設(shè)備的大量應(yīng)用，電網(wǎng)中的諧波污染日益嚴(yán)重。為了保證電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，保證電氣設(shè)備和用電人員的安全，治理電磁環(huán)境污染、維護(hù)綠色環(huán)境，研究實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的電力諧波分析系統(tǒng)，對(duì)電網(wǎng)中的諧波進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)、分析和監(jiān)控，都具有重要的理論和工程實(shí)際意義。 目前實(shí)際應(yīng)用的電力諧波分析系統(tǒng)大多是以單片機(jī)為核心組成。單片機(jī)運(yùn)行速度慢，實(shí)時(shí)性較差，不能滿足實(shí)際應(yīng)用中對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性越來(lái)越高的要求。另外，單片機(jī)的地址線和數(shù)據(jù)線位數(shù)較少，這使得由單片機(jī)構(gòu)成的電力諧波分析系統(tǒng)外圍電路龐大，系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性上都大打折扣。 本文首先研究了電力諧波的產(chǎn)生，危害及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，對(duì)電力諧波檢測(cè)中常用的各種算法進(jìn)行分析和比較；然后介紹了FPGA芯片的特性和SOPC系統(tǒng)的特點(diǎn)，并分析比較了傳統(tǒng)測(cè)量諧波裝置和基于FPGA的新型諧波測(cè)量?jī)x器的特性。綜述了可編程元器件的發(fā)展過(guò)程、主要工藝發(fā)展及目前的應(yīng)用情況。 然后，對(duì)整個(gè)諧波處理器系統(tǒng)的框架及結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述，包括系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)分配，外圍硬件電路的結(jié)構(gòu)及軟件設(shè)計(jì)流程。其后，針對(duì)系統(tǒng)外圍硬件電路、FFTIP核設(shè)計(jì)和SOPC系統(tǒng)的組建，進(jìn)行詳細(xì)的分析與設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用NiosⅡ處理器核和FFT運(yùn)算協(xié)處理器相結(jié)合的結(jié)構(gòu)。FFT運(yùn)算用專門的FFT運(yùn)算協(xié)處理器核完成，使得系統(tǒng)克服的單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性差和速度慢的缺點(diǎn)。FFTIP核采用現(xiàn)在ASIC領(lǐng)域的一種主流硬件描述語(yǔ)言VHDL進(jìn)行編寫，采用順序的處理結(jié)構(gòu)和IEEE浮點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算，具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、占用硬件資源少和高運(yùn)算精度的優(yōu)點(diǎn)。諧波分析儀系統(tǒng)組建采用SOPC系統(tǒng)。SOPC系統(tǒng)具有可對(duì)硬件剪裁和添加的特點(diǎn)，使得系統(tǒng)的更簡(jiǎn)單，應(yīng)用面更廣，專用性更強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。最后，給出了對(duì)系統(tǒng)中各模塊進(jìn)行仿真及系統(tǒng)生成的結(jié)果。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著數(shù)字圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，實(shí)時(shí)處理技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)。VLSI技術(shù)的迅猛發(fā)展為數(shù)字圖像實(shí)時(shí)處理技術(shù)提供了硬件基礎(chǔ)。其中FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)的特點(diǎn)使其在圖像采集和處理方面的應(yīng)用顯得更加經(jīng)濟(jì)、靈活、方便。 本文設(shè)計(jì)了一種以FPGA為工作核心，并實(shí)現(xiàn)了PCI接口的圖像采集壓縮系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)采用了自頂向下的設(shè)計(jì)方案，先把系統(tǒng)分成了三大塊，即圖像采集、PCI接口和圖像壓縮，然后分別設(shè)計(jì)各個(gè)大模塊中的子模塊。 首先，利用FPGA對(duì)專用視頻轉(zhuǎn)換器SAA7111A進(jìn)行控制，因?yàn)镾AA7111A是采用IC總線模塊，從而完成了對(duì)SAA7111A的控制，并通過(guò)設(shè)計(jì)圖像采集模塊、讀/寫數(shù)據(jù)模塊、總線管理模塊等，實(shí)現(xiàn)把標(biāo)準(zhǔn)的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻信號(hào)并采集的功能。 其次，在了解PCI規(guī)范的前提下，深入地分析了PCI時(shí)序和地址配置空間等，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)化邏輯的狀態(tài)機(jī)，并用VHDL硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)了程序，完成了簡(jiǎn)化邏輯的PCI接口設(shè)計(jì)在FPGA芯片內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)，達(dá)到了一33MHz、32位數(shù)據(jù)寬度、支持猝發(fā)傳輸?shù)腜CI從設(shè)備模塊的接口功能，與傳統(tǒng)的使用PCI專用接口芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)的PCI接口比較來(lái)看，更加節(jié)約了系統(tǒng)的邏輯資源，降低了成本，增加了設(shè)計(jì)的靈活性。 再次，設(shè)計(jì)了WINDOWS下對(duì)PCI接口的驅(qū)動(dòng)程序。驅(qū)動(dòng)程序可以選擇不同的方法來(lái)完成，當(dāng)然每個(gè)方法都有自己的特點(diǎn)，對(duì)幾種主要設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)程序的方法作以比較之后，本文選擇了使用DRIVER WORKS工具來(lái)完成。通過(guò)對(duì)配置空間的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)端口和內(nèi)存映射的設(shè)計(jì)、中斷服務(wù)的設(shè)計(jì)等，用VC++語(yǔ)言編寫了驅(qū)動(dòng)程序。 最后，考慮到增加系統(tǒng)的實(shí)用性和完備性，還填加設(shè)計(jì)了圖像的壓縮部分。這部分需要完成的工作是在上述系統(tǒng)完成后，再額外地把采集來(lái)的視頻數(shù)據(jù)通過(guò)另一路數(shù)據(jù)通道按照一定的格式壓縮后存儲(chǔ)到硬盤中。本系統(tǒng)中，這部分設(shè)計(jì)是利用Altera公司提供的IP核來(lái)完成壓縮的，同時(shí)還用VHDL語(yǔ)言在FPGA上設(shè)計(jì)了IDE硬盤接口，使壓縮后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到硬盤中。
上傳時(shí)間： 2013-06-01
上傳用戶：程嬰sky
在船舶交管系統(tǒng)中，雷達(dá)信息處理是最重要的組成部分。視頻回波處理中的雜波處理要求實(shí)時(shí)性很高，大約要在一個(gè)距離單元的時(shí)間(0.05-0.1us)內(nèi)完成。雜波處理如恒虛警處理本身比較復(fù)雜，這類處理過(guò)程又要求快速，圖像顯示系統(tǒng)要求及時(shí)的把接收到的雷達(dá)方位數(shù)據(jù)從極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成直角坐標(biāo)。在軟件上實(shí)現(xiàn)這些算法雖然精度可以達(dá)到，但是實(shí)時(shí)性問(wèn)題不能滿足。因此這類問(wèn)題多采用高速專用數(shù)字設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。FPGA在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域有非常廣闊的應(yīng)用前景，以其優(yōu)良的性能在數(shù)字信號(hào)處理中發(fā)揮了重大的作用。CORDIC算法可以在硬件上以很高的精度實(shí)現(xiàn)一些函數(shù)和運(yùn)算。針對(duì)以上幾點(diǎn)，本文提出了利用CORDIC算法，基于FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)信號(hào)處理和圖像顯示的算法研究，用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)正弦、余弦、正切、乘法、除法、指數(shù)和對(duì)數(shù)等基本函數(shù)和運(yùn)算，把他們?cè)O(shè)計(jì)成為可重用的IP core，這樣可以滿足實(shí)時(shí)性和精度的問(wèn)題。從而在將來(lái)的算法研究中方便的調(diào)用，這樣在算法研究中可以節(jié)約大量的時(shí)間，在一定程度上降低研究的難度。 圍繞雷達(dá)信號(hào)處理和圖像顯示，本次課題設(shè)計(jì)主要做了如下工作： 1．對(duì)CORDIC算法進(jìn)行分析和研究，以及它在雷達(dá)信號(hào)處理和圖像顯示中的影響。 2．成功用硬件描述語(yǔ)言在Xilinx公司軟件ISE的環(huán)境下編寫代碼，在Synplify和Modelsim上做了綜合和仿真。 3．對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行精度和速度分析。 4．對(duì)雷達(dá)信號(hào)處理和圖像顯示的相關(guān)算法進(jìn)行分析和研究。 5．從實(shí)例分析IP core的特點(diǎn)，對(duì)算法研究的影響和IP core在雷達(dá)信號(hào)處理和圖像顯示中的應(yīng)用。 最終在實(shí)踐環(huán)節(jié)，成功利用CORDIC算法，在FPGA上實(shí)現(xiàn)可重用的IP core，這些IP core能夠以很高的精度實(shí)現(xiàn)一些基本函數(shù)和運(yùn)算，在雷達(dá)信號(hào)處理與圖像顯示中起到很大的作用。
標(biāo)簽： FPGA 雷達(dá)信號(hào)處理 圖像顯示
上傳時(shí)間： 2013-07-16
上傳用戶：steele
心血管疾病是當(dāng)今危害人類健康的主要疾病之一，心電圖檢查是臨床上診斷心血管疾病的重要方法。心電圖準(zhǔn)確的自動(dòng)分析與診斷對(duì)于心血管疾病的診斷起著關(guān)鍵的作用，也是國(guó)內(nèi)外學(xué)者所熱衷的研究課題。QRS復(fù)合波的檢測(cè)是心電自動(dòng)分析的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，檢出的位置精度關(guān)系到后續(xù)處理和分析的正確性和準(zhǔn)確性。 本文在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，對(duì)基于小波變換的QRS復(fù)合波檢測(cè)算法做了深入研究;并針對(duì)小波變換算法與心電檢測(cè)算法的結(jié)構(gòu)提出了一種硬件實(shí)現(xiàn)方法。本文的主要內(nèi)容包括基于小波變換的心電信號(hào)檢測(cè)算法設(shè)計(jì)和該算法在FPGA系統(tǒng)上的實(shí)現(xiàn)兩個(gè)部分。 對(duì)國(guó)內(nèi)外近年內(nèi)發(fā)展起來(lái)的各種心電檢測(cè)方法進(jìn)行了總結(jié)，并綜合考慮檢出率和硬件實(shí)現(xiàn)的實(shí)時(shí)性等問(wèn)題，采用小波變換方法對(duì)QRS復(fù)合波進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)QRs復(fù)合波經(jīng)小波變換后，心電特征波在某些尺度上對(duì)應(yīng)有相對(duì)明顯的模極值對(duì)，通過(guò)在對(duì)應(yīng)尺度上判斷模極值對(duì)，進(jìn)而檢測(cè)出對(duì)應(yīng)的特征波。 設(shè)計(jì)了基于小波變換的心電信號(hào)檢測(cè)算法的FPGA實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。系統(tǒng)主要包含三個(gè)模塊：心電信號(hào)預(yù)處理模塊、小波分解模塊和檢測(cè)模塊。心電信號(hào)預(yù)處理模塊對(duì)輸入的心電信號(hào)進(jìn)行濾波預(yù)處理，以消除工頻干擾和基線漂移。小波分解模塊采用流水線設(shè)計(jì)，即把各層小波分解分成各個(gè)模塊獨(dú)立實(shí)現(xiàn)，以提高運(yùn)算效率。檢測(cè)模塊的功能是利用小波分解模塊的輸出結(jié)果在各尺度上尋找模極值對(duì)，并根據(jù)檢測(cè)策略檢測(cè)QRS復(fù)合波。 本文采用Veillog語(yǔ)言對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，并通過(guò)MIT-BIH心律失常標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)本文的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行性能評(píng)估，獲得了較好的檢出率。同時(shí)，綜合結(jié)果也表明系統(tǒng)時(shí)鐘能夠工作在較高的頻率，足以滿足高速實(shí)時(shí)對(duì)心電信號(hào)的處理與檢測(cè)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：daoxiang126
本文完成了一種高速高性能數(shù)字脈沖壓縮處理器的設(shè)計(jì)和FPGA實(shí)現(xiàn)，包括系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、方案論證及仿真、算法實(shí)現(xiàn)、結(jié)果的測(cè)試等。 緒論部分首先闡明了本課題研究的背景和意義，概述了雷達(dá)數(shù)字脈沖壓縮系統(tǒng)的主要研究?jī)?nèi)容，關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)，然后介紹了數(shù)字脈沖壓縮系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的要求，最后給出了本文的主要研究?jī)?nèi)容。 第二章敘述了線性調(diào)頻信號(hào)脈沖壓縮的基本原理，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了實(shí)時(shí)性方面的論證，并基于MATLAB做了仿真分析。 第三章從數(shù)字系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方面將本系統(tǒng)劃分為三個(gè)部分：輸入部分、脈壓計(jì)算部分、輸出部分，并在流程圖中對(duì)各部分所要實(shí)現(xiàn)的功能做了介紹。 第四章首先總結(jié)了數(shù)字脈沖壓縮的實(shí)現(xiàn)途徑；提出了基于自定制浮點(diǎn)數(shù)據(jù)格式和分時(shí)復(fù)用蝶型結(jié)構(gòu)的數(shù)字脈沖壓縮系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想，對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。 第五章對(duì)輸入輸出模塊的功能做了詳細(xì)的描述，設(shè)計(jì)了具體的結(jié)構(gòu)和電路。 第六章針對(duì)系統(tǒng)的測(cè)試驗(yàn)證，提出面向SOC的模塊驗(yàn)證和系統(tǒng)軟硬協(xié)同驗(yàn)證的驗(yàn)證策略。通過(guò)Link for Modelsim工具，實(shí)現(xiàn)MATAB與Modelsim之間對(duì)VHDL代碼的聯(lián)合仿真測(cè)試，通過(guò)在線邏輯分析工具ChipScope，完成系統(tǒng)的片上測(cè)試，并分析系統(tǒng)的性能，證明系統(tǒng)的可實(shí)用性。滿足設(shè)計(jì)的要求。 本文研制的數(shù)字脈沖壓縮處理器具有動(dòng)態(tài)范圍大、處理精度高、處理能力強(qiáng)、體積小、重量輕、實(shí)時(shí)性好的優(yōu)點(diǎn)，為設(shè)計(jì)高性能的現(xiàn)代雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)提供了可靠的保證。
標(biāo)簽： 線性調(diào)頻信號(hào) 脈沖壓縮
上傳時(shí)間： 2013-07-01
上傳用戶：lingduhanya
自適應(yīng)濾波器是智能天線技術(shù)中核心部分-自適應(yīng)波束成形器的關(guān)鍵技術(shù)，算法的高效穩(wěn)定性及硬件時(shí)鐘速率的快慢是判斷波束成形器性能優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn)。 首先選取工程領(lǐng)域最常用的自適應(yīng)橫向LMS濾波算法作為研究對(duì)象，提出了利用最小均方誤差意義下自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)與主通道噪聲信號(hào)的等效關(guān)系，得到濾波器最佳自適應(yīng)參數(shù)的方法。并分析了在平穩(wěn)和非平穩(wěn)環(huán)境噪聲下，濾波器的收斂速度、權(quán)系數(shù)穩(wěn)定性、跟蹤輸入信號(hào)的能力和信噪比的改善等特性。 在分析梯度自適應(yīng)格型算法的基礎(chǔ)上，提出利用最佳反射系數(shù)的收斂性和穩(wěn)定性，得到了梯度自適應(yīng)格型濾波器的定步長(zhǎng)改進(jìn)方法；并以改進(jìn)的梯度自適應(yīng)格型和線性組合器組成梯度自適應(yīng)格型聯(lián)合處理算法，在同樣環(huán)境噪聲下，相比自適應(yīng)橫向LMS算法，其各項(xiàng)性能指標(biāo)都得到了極大地改善，而且有利于節(jié)省硬件資源。 設(shè)計(jì)了自適應(yīng)橫向LMS濾波器和梯度自適應(yīng)格型聯(lián)合處理濾波器的電路模型，并用馳豫超前技術(shù)對(duì)兩類濾波器進(jìn)行了流水線優(yōu)化。利用Altera公司的CycloneⅡ系列EP2C5T144C6芯片和多種EDA工具，完成了濾波器的FPGA硬件設(shè)計(jì)與仿真實(shí)現(xiàn)。并以FPGA實(shí)現(xiàn)的3節(jié)梯度自適應(yīng)格型聯(lián)合處理器為核心，設(shè)計(jì)了一種TD-SCDMA系統(tǒng)的自適應(yīng)波束成形器，分析表明可以很好地利用系統(tǒng)提供的參考信號(hào)對(duì)下行波束進(jìn)行自適應(yīng)成形。
標(biāo)簽： FPGA 自適應(yīng)濾波器 算法設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-16
上傳用戶：xyipie
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