本課題設(shè)計和完成了一套基于DSP+FPGA結(jié)構(gòu)的小波變換實時圖像處理系統(tǒng)。采用小波算法對圖像進行邊緣提取、圖像增強、圖像融合等處理，并在ADSP-BF535上實現(xiàn)了小波算法，分析了其運行小波算法的性能。圖像處理的數(shù)據(jù)量比較大，而且運算比較復雜，DSP的特殊結(jié)構(gòu)和性能很好地滿足了系統(tǒng)實現(xiàn)的需要，而FPGA的高速性和靈活性也滿足了系統(tǒng)實時性和穩(wěn)定性的需要，所以采用DSP+FPGA來實現(xiàn)圖像處理系統(tǒng)是可靠的，也是可行的。系統(tǒng)的硬件設(shè)計以DSP和FPGA為平臺，DSP實現(xiàn)算法、管理系統(tǒng)運行、并實現(xiàn)了系統(tǒng)的自啟動；FPGA實現(xiàn)一些接口、時序控制等，簡化了外圍電路，提高了系統(tǒng)的可靠性。結(jié)果表明，在ADSP-BF535上實現(xiàn)小波算法，效果良好，而且滿足系統(tǒng)實時性的要求。最后，總結(jié)了系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試經(jīng)驗，對調(diào)試時遇到的一些問題進行了分析。
上傳時間： 2013-04-24
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近年來微光、紅外、X光圖像傳感器在軍事、科研、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域的應(yīng)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?shù)奶幚恚缘玫竭m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(xiàn)，恰恰解決了這個問題。 近十年來，隨著FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)技術(shù)的突飛猛進，F(xiàn)PGA也逐漸進入數(shù)字信號處理領(lǐng)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(yīng)用的FPGA的發(fā)貨量，增長了50％；而常規(guī)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(lǐng)域的應(yīng)用持續(xù)上升，國內(nèi)外，越來越多的實時圖像處理應(yīng)用都轉(zhuǎn)向了FPGA平臺。與PDSP相比，F(xiàn)PGA將在未來統(tǒng)治更多前端(如傳感器)應(yīng)用，而PDSP將會側(cè)重于復雜算法的應(yīng)用領(lǐng)域。可以說，F(xiàn)PGA是數(shù)字信號處理的一次重大變革。 算法是圖像處理應(yīng)用的靈魂，是硬件得以發(fā)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(shù)，而這種技術(shù)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(tài)的灰度圖像處理濾波器可用這種方法實現(xiàn)。該種算法在空域進行圖像處理，無需進行大量復雜的算術(shù)運算，算法簡單、快速、高效，易于硬件實現(xiàn)。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(lǐng)域，”共軛變換”圖像處理方法確實有其獨特的優(yōu)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(lǐng)域的應(yīng)用，就如何在FPGA上實現(xiàn)”共軛變換”圖像處理方法展開研究。首先在Matlab環(huán)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(shè)計制作“FPGA視頻處理開發(fā)平臺”的基礎(chǔ)上，用VHDL實現(xiàn)了”共軛變換”圖像處理方法的基本內(nèi)核并進行了算法的硬件實現(xiàn)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(xiàn)。
上傳時間： 2013-04-24
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本文提出了一種基于FPGA的細胞圖像識別系統(tǒng)方案，該系統(tǒng)中FPGA處于核心地位，F(xiàn)PGA采用Altera公司的EP1K100QC208-1芯片，構(gòu)造專用處理功能，實現(xiàn)彩色圖像灰度化、灰度變換、中值濾波、低通濾波、灰度圖像二值化等算法。這部分處理的數(shù)據(jù)量非常大，由于采用FPGA處理，產(chǎn)生的時延變得很小；最后系統(tǒng)機進行識別處理的是二值圖像，數(shù)據(jù)量也很小。所進行的仿真實驗取得了良好的效果，給出了部分源代碼和實驗結(jié)果。設(shè)計采用VHDL語言描述，并使用電子設(shè)計自動化(EDA)工具進行了模擬和驗證。
上傳時間： 2013-04-24
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相對于JPEG中二維離散余弦變換(2DDCT)來說，在JPEG2000標準中，二維離散小波變換(2DDWT)是其圖像壓縮系統(tǒng)的核心變換。在很多需要進行實時處理圖像的系統(tǒng)中，如數(shù)碼相機、遙感遙測、衛(wèi)星通信、多媒體通信、便攜式攝像機、移動通信等系統(tǒng)，需要用芯片實現(xiàn)圖像的編解碼壓縮過程。雖然有許多研究工作者對圖像處理的小波變換進行了研究，但大都只偏重算法研究，對算法硬件實現(xiàn)時的復雜性考慮較少，對圖像處理的小波變換硬件實現(xiàn)的研究也較少。 本文針對圖像處理的小波變換算法及其硬件實現(xiàn)進行了研究。對文獻[13]提出的“內(nèi)嵌延拓提升小波變換”(Combiningthedata-extensionprocedureintothelifting-basedDWTcore)快速算法進行仔細分析，提出一種基于提升方式的5/3小波變換適合硬件實現(xiàn)的算法，在MATLAB中仿真驗證了該算法，證明其是正確的。并設(shè)計了該算法的硬件結(jié)構(gòu)，在MATLAT的Simulink中進行仿真，對該結(jié)構(gòu)進行VHDL語言的寄存器傳輸級(RTL)描述與仿真，成功綜合到Altera公司的FPGA器件中進行驗證通過。本算法與傳統(tǒng)的小波變換的邊界處理方法比較：由于將其邊界延拓過程內(nèi)嵌于小波變換模塊中，使該硬件結(jié)構(gòu)無需額外的邊界延拓過程，減少小波變換過程中對內(nèi)存的讀寫量，從而達到減少內(nèi)存使用量，降低功耗，提高硬件利用率和運算速度的特點。本算法與文獻[13]提出的算法相比較：無需增加額外的硬件計算模塊，又具有在硬件實現(xiàn)時不改變原來的提升小波算法的規(guī)則性結(jié)構(gòu)的特點。這種小波變換硬件芯片的實現(xiàn)不僅適用于JPEG2000的5/3無損小波變換，當然也可用于其它各種實時圖像壓縮處理硬件系統(tǒng)。
上傳時間： 2013-06-13
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本文對G.729語音編碼算法的基本原理和實現(xiàn)系統(tǒng)開發(fā)方面進行了深入研究。針對G.729語音編碼算法在實際應(yīng)用中存在的一些問題，在大量分析和實驗的基礎(chǔ)上，提出了新的改進算法。G.729語音編碼算法硬件實現(xiàn)方面，國內(nèi)外現(xiàn)在主要以DSP為實現(xiàn)平臺，這是由于DSP以其卓越的運算能力為數(shù)字語音信號處理領(lǐng)域的研究及開發(fā)提供了有力的工具。但G.729語音編碼算法具有計算復雜和數(shù)據(jù)存儲量大的固有缺陷，隨著通信量的不斷增加和服務(wù)的擴展，對G.729語音編碼實時性的要求也越來越高。隨著微電子制造工藝的發(fā)展，越來越多的語音編碼平臺采用DSP與FPGA或MCU相互結(jié)合的系統(tǒng)，通過進行軟硬件協(xié)同設(shè)計提高編碼效率。
上傳時間： 2013-06-30
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頻率合成技術(shù)廣泛應(yīng)用于通信、航空航天、儀器儀表等領(lǐng)域。目前，常用的頻率合成技術(shù)有直接式頻率合成，鎖相頻率合成和直接數(shù)字頻率合成(DDS)。本次設(shè)計是利用FPGA完成一個DDS系統(tǒng)并利用該系統(tǒng)實現(xiàn)模擬信號的數(shù)字化調(diào)頻。 DDS是把一系列數(shù)字量形式的信號通過D/A轉(zhuǎn)換形成模擬量形式的信號的合成技術(shù)。主要是利用高速存儲器作查尋表，然后通過高速D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生已經(jīng)用數(shù)字形式存入的正弦波(或其他任意波形)。一個典型的DDS系統(tǒng)應(yīng)包括：相位累加器，可在時鐘的控制下完成相位的累加；相位碼—幅度碼轉(zhuǎn)換電路，一般由ROM實現(xiàn)；DA轉(zhuǎn)換電路，將數(shù)字形式的幅度碼轉(zhuǎn)換成模擬信號。DDS系統(tǒng)可以很方便地獲得頻率分辨率很精細且相位連續(xù)的信號，也可以通過改變相位字改變信號的相位，因此也廣泛用于數(shù)字調(diào)頻和調(diào)相。本次數(shù)字化調(diào)頻的基本思想是利用AD轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，同時用該數(shù)字信號與一個固定的頻率字累加，形成一個受模擬信號幅度控制的頻率字，從而獲得一個頻率受模擬信號的幅度控制的正弦波，即實現(xiàn)了調(diào)頻。該DDS數(shù)字化調(diào)頻方案的硬件系統(tǒng)是以FPGA為核心實現(xiàn)的。使用Altera公司的ACEX1K系列FPGA，整個系統(tǒng)由VHDL語言編程，開發(fā)軟件為MAX+PLUSⅡ。經(jīng)過實際測試，該系統(tǒng)在頻率較低時與理論值完全符合，但在高頻時，受器件速度的限制，波形有較大的失真。
標簽： FPGA DDS 數(shù)字化 調(diào)頻
上傳時間： 2013-06-14
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在衛(wèi)星遙感設(shè)備中，隨著遙感技術(shù)的發(fā)展和對傳輸式觀測衛(wèi)星遙感圖像質(zhì)量要求的不斷提高，航天遙感圖像的分辨率和采樣率也越來越高，由此引起高分辨率遙感圖像數(shù)據(jù)存儲量和傳輸數(shù)據(jù)量的急劇增長，然而衛(wèi)星信道帶寬有限。為了盡量保持高分辨率遙感圖像所具有的信息，必須解決輸入數(shù)據(jù)碼率和傳輸信道帶寬之間的矛盾。所以星載高分辨率遙感圖像數(shù)據(jù)的高保真、實時、大壓縮比壓縮技術(shù)就成了解決這一矛盾的關(guān)鍵技術(shù)。FPGA器件為實現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮提供了一種壓縮算法的硬件實現(xiàn)的一個理想的平臺。FPGA器件集成度高，體積小，通過用戶編程實現(xiàn)專門應(yīng)用的功能。它允許電路設(shè)計者利用基于計算機的開發(fā)平臺，經(jīng)過設(shè)計輸入，仿真，測試和校驗，直到達到預期的結(jié)果，減少了開發(fā)周期。小波變換能夠適應(yīng)現(xiàn)代圖像壓縮所需要的如多分辨率、多層質(zhì)量控制等要求，在較大壓縮比下，小波圖像壓縮質(zhì)量明顯好于DCT變換，因此小波變換成為新一代壓縮標準JPEG2000的核心算法。同時，小波變換的提升算法結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)快速算法，有利于硬件實現(xiàn)，因此提升小波變換對于采用FPGA或ASIC來實現(xiàn)圖像變換來說是很好的選擇。本文針對衛(wèi)星遙感圖像的數(shù)據(jù)流，主要研究可以對衛(wèi)星圖像進行實時二維小波變換的方案。針對提升小波變換的VLSI結(jié)構(gòu)和FPGA設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)，從邊界延拓、濾波器結(jié)構(gòu)、整數(shù)小波、定點運算、原位運算等方面進行了研究和討論，并且完成了針對衛(wèi)星遙感圖像的分塊二維9/7提升小波變換的FPGA實現(xiàn)。采用VerIlog語言對設(shè)計進行了仿真驗證，并將仿真結(jié)果同matlab仿真結(jié)果進行了比較，比較結(jié)果表明該方案能實現(xiàn)對衛(wèi)星遙感圖像數(shù)據(jù)流的二維提升小波變換的功能。同時QuartusII綜合結(jié)果也表明，系統(tǒng)時鐘能夠工作在很高的頻率，可以滿足高速實時對衛(wèi)星圖像的小波變換處理。
上傳時間： 2013-06-15
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隨著現(xiàn)代雷達技術(shù)的不斷發(fā)展,電子偵察設(shè)備面臨電磁環(huán)境日益復雜多變,發(fā)展寬帶化、數(shù)字化、多功能、軟件化的電子偵察設(shè)備已是一項重要的任務(wù).然而,目前的寬帶A/D與后續(xù)DSP之間的工作速率總有一到兩個數(shù)量級的差別,二者之間的瓶頸成為電子偵察系統(tǒng)數(shù)字化的最大障礙.通信領(lǐng)域軟件無線電的成功應(yīng)用為電子偵察系統(tǒng)的發(fā)展提供了一種理想模式.另一方面,微電子技術(shù)的快速發(fā)展,以及FPGA的廣泛應(yīng)用,在很大程度上影響了數(shù)字電路的設(shè)計與開發(fā).這也為解決高速A/D與DSP處理能力之間的矛盾提供了一種有效的解決方法.為了解決寬帶A/D與后續(xù)DSP之間的瓶頸問題,本文給出了一種基于多相濾波的寬帶數(shù)字下變頻結(jié)構(gòu),并從軟件無線電原理出發(fā),從理論推導和計算機仿真兩方面對該結(jié)構(gòu)進行了驗證,并進一步給出該結(jié)構(gòu)改進方案以及改進的多相濾波數(shù)字下變頻結(jié)構(gòu)的硬件實現(xiàn)方法.本文將多相濾波下變頻的并行結(jié)構(gòu)應(yīng)用到數(shù)字下變頻電路中,并在后繼的混頻模塊中也采用并行混頻的方式來實現(xiàn),不僅在一定程度上解決了二者之間的瓶頸問題,同時也大大提高了實時處理速度.經(jīng)過多相濾波下變頻處理后的數(shù)據(jù),在速率和數(shù)據(jù)量上都有大幅減少,達到了現(xiàn)有通用DSP器件處理能力的要求.另外,本人還用FPGA設(shè)計了實驗電路,利用微機串口,與實驗目標板進行控制和數(shù)據(jù)交換.利用FPGA的在線編程特性,可以方便靈活的對各種實現(xiàn)方法加以驗證和比較.
上傳時間： 2013-07-13
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微處理器技術(shù)、傳感器技術(shù)和無線通信技術(shù)的進步，推動了無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛應(yīng)用于雷達、通信、遙感遙測等領(lǐng)域。在各種信息的獲取中，對高速數(shù)據(jù)采集的需求非常廣泛。隨著測控技術(shù)的發(fā)展，對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的智能化和網(wǎng)絡(luò)化水平也提出了更高的要求。并且由于通訊網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，移動通信與實際應(yīng)用的結(jié)合使得各種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)成為當前遠距離無線通訊領(lǐng)域最為廣泛的應(yīng)用。本課題將廣泛應(yīng)用的嵌入式控制器引入到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計中，并結(jié)合GPRS優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)特性，實現(xiàn)了一個低功耗、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、軟硬件可根據(jù)具體測量任務(wù)適當裁減的無線高速數(shù)據(jù)采集平臺。 本設(shè)計采用32位ARM處理器S3C2410為核心器件，配以FPGA+DDRSDRAM高速數(shù)據(jù)采集模塊，GPRS數(shù)據(jù)通信模塊，在Linux嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的支持下，實現(xiàn)了數(shù)字化高速采集，數(shù)字化無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)默F(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該平臺采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)主要為各種傳感器輸出的電壓模擬量。前端數(shù)據(jù)采集模塊的FPGA控制高速AD轉(zhuǎn)換器將輸入的模擬量信號采集后，存儲在由DDRSDRAM構(gòu)成的大容量緩存中，再經(jīng)過嵌入式系統(tǒng)中的微控制器進行各種處理，然后將處理結(jié)果保存在ARM系統(tǒng)的SDRAM內(nèi)存，最后通過在ARM系統(tǒng)模塊擴展的GPRS模塊，將采集到的數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。 IAnux由于其代碼開放性以及強大的網(wǎng)絡(luò)功能等特點，在許多的嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中有著廣泛應(yīng)用，與其他的嵌入式操作系統(tǒng)相比，具有著更多的優(yōu)勢。因此本課題將其作為硬件平臺的操作系統(tǒng)。基于ARM的嵌入式數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰、通用性好、可擴展性強，可為各種嵌入式應(yīng)用提供一套完整的硬、軟件解決方案，在工業(yè)測量與控制領(lǐng)域具有較為廣闊的應(yīng)用前景。
標簽： ARM_Linux 無線數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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隨著當今生產(chǎn)力的發(fā)展和技術(shù)的進步，生產(chǎn)設(shè)備的自動化程度越來越高，傳統(tǒng)的監(jiān)控手段已不能滿足生產(chǎn)自動化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的需求。智能巡檢終端作為生產(chǎn)安全的重要輔助設(shè)備，能在復雜環(huán)境下實現(xiàn)對多設(shè)備多信號量的實時采集和處理，可以作為解決生產(chǎn)設(shè)備安全運行的主要手段之一。近來年嵌入式技術(shù)以其強大的處理能力、高度的可靠性在微控制領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。無線通信技術(shù)，特別是GPRS無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展。使互聯(lián)網(wǎng)等寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與無線通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互聯(lián)，能夠大大提高無線監(jiān)控效率。在分析研究了當前國內(nèi)、外設(shè)備巡檢系統(tǒng)研究現(xiàn)狀，并結(jié)合嵌入式技術(shù)和GPRS無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)實際項目企業(yè)的具體生產(chǎn)要求，論文提出了一種基于GPRS無線通信技術(shù)與嵌入式技術(shù)的無線智能設(shè)備巡檢系統(tǒng)。 本系統(tǒng)采用三星公司的ARM920TS3C2410芯片作為系統(tǒng)處理器，處理器從外部傳感器采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)，如：溫度、濕度、壓力等，通過SIM—300GRPS無線通訊模塊的AT命令將數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送到移動運營商GPRS網(wǎng)絡(luò)中，然后將數(shù)據(jù)傳送到生產(chǎn)監(jiān)控中心(指定IP地址或域名)監(jiān)控中心，監(jiān)控中心可以通過專門軟件對從各監(jiān)控點傳遞的數(shù)據(jù)作出分析處理，并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將相關(guān)控制命令反饋給各個監(jiān)控點。 本課題主要工作集中在兩個方面：一方面是GPRS無線收發(fā)設(shè)備硬件實現(xiàn)，在這一部分涉及到模塊硬件功能設(shè)計、無線模塊、嵌入式處理器的選型；另一方面是軟件設(shè)計，給出了系統(tǒng)軟件開發(fā)流程，完成了各模塊的開發(fā)工作。研究和試驗表明，該系統(tǒng)具有價格低廉、穩(wěn)定可靠的特點，能滿足遠程無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶嶋H需求。
上傳時間： 2013-06-01
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