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電容層析成像

FPGA技術(shù)在全數(shù)字化超聲診斷儀中的應(yīng)用研究

數(shù)字超聲診斷設(shè)備在臨床診斷中應(yīng)用十分廣泛，研制全數(shù)字化的醫(yī)療儀器已成為趨勢(shì)。盡管很多超聲成像儀器設(shè)計(jì)制造中使用了數(shù)字化技術(shù)，但是我們可以說(shuō)現(xiàn)代VLSI 和EDA 技術(shù)在其中并沒(méi)有得到充分有效的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的發(fā)展，PLD 在很多與B 型超聲成像或多普勒超聲成像有關(guān)的領(lǐng)域都得到了較好的應(yīng)用，例如數(shù)字通信和相控雷達(dá)領(lǐng)域。在研究現(xiàn)代超聲成像原理的基礎(chǔ)上，我們首先介紹了常見(jiàn)的數(shù)字超聲成像儀器的基本結(jié)構(gòu)和模塊功能，同時(shí)也介紹了現(xiàn)代FPGA 和EDA 技術(shù)。隨后我們?cè)敿?xì)分析討論了B 超中，全數(shù)字化波束合成器的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)手段。我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了片內(nèi)高速異步FIFO 以降低采樣率，仿真結(jié)果表明資源使用合理且訪問(wèn)時(shí)間很小。正交檢波方法既能給出灰度超聲成像所需要的回波的幅值信息，也能給出多普勒超聲成像所需要的回波的相移信息。我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于直接數(shù)字頻率合成原理的數(shù)控振蕩器，能夠給出一對(duì)幅值和相位較平衡的正交信號(hào)，且在FPGA 片內(nèi)實(shí)現(xiàn)方案簡(jiǎn)單廉價(jià)。數(shù)控振蕩器輸出波形的頻率可動(dòng)態(tài)控制且精度較高，對(duì)于隨著超聲在人體組織深度上的穿透衰減，導(dǎo)致回波中心頻率下移的聲學(xué)物理現(xiàn)象，可視作將回波接收機(jī)的中心頻率同步動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行補(bǔ)償。還設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了B 型數(shù)字超聲診斷儀前端發(fā)射波束聚焦和掃描控制子系統(tǒng)。在單片F(xiàn)PGA 芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了聚焦延時(shí)、脈寬和重復(fù)頻率可動(dòng)態(tài)控制的發(fā)射驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生器、線掃控制、探頭激勵(lì)控制、功能碼存儲(chǔ)等功能模塊，功能仿真和時(shí)序分析結(jié)果表明該子系統(tǒng)為設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高速度、高精度、高集成度的全數(shù)字化超聲診斷設(shè)備打下了良好的基礎(chǔ)，將加快其研發(fā)和制造進(jìn)程，為生物醫(yī)學(xué)電子、醫(yī)療設(shè)備和超聲診斷等方面帶來(lái)新思路。

標(biāo)簽： FPGA 全數(shù)字中的應(yīng)用超聲診斷儀

上傳時(shí)間： 2013-06-18

上傳用戶(hù)：hfmm633
基于ARMLinux的多道脈沖幅度分析器數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，各種智能核儀器逐步走向自動(dòng)化、智能化、數(shù)字化和便攜式的方向發(fā)展。針對(duì)傳統(tǒng)的多道脈沖幅度分析器體積大，人機(jī)交互不友好，不方便現(xiàn)場(chǎng)分析等的缺陷[5]。新型的高速、集成度高、界面友好的多道脈沖幅度分析器的陸續(xù)出現(xiàn)填補(bǔ)了這一缺點(diǎn)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，以ARM為核的處理器技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，相比較單片機(jī)而言，它的主頻高、運(yùn)算速度快，可以滿(mǎn)足多道脈沖幅度分析器的苛刻的時(shí)間上的要求。而且ARM處理器功耗小，適合于功耗要求比較苛刻的地方，這些方面的特點(diǎn)正好滿(mǎn)足了便攜式多道脈沖幅度分析器野外勘察的要求。同時(shí)，由于以ARM為核的處理器具有豐富的外設(shè)資源，這樣就簡(jiǎn)化了外設(shè)電路及芯片的使用，降低了功耗并增強(qiáng)了產(chǎn)品的信賴(lài)性。另外，ARM芯片可以方便的移植操作系統(tǒng)，為多道脈沖幅度分析器多任務(wù)的管理和并行的處理，甚至硬實(shí)時(shí)功能的實(shí)現(xiàn)提供了前提。而且在ARM平臺(tái)使用嵌入式linux操作系統(tǒng)使多道脈沖幅度分析器的軟件易于升級(jí)。智能化和小型化是多道脈沖幅度分析器的發(fā)展趨勢(shì)。智能化要求系統(tǒng)的自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)便、容錯(cuò)性好。智能化除了需要控制軟件外，還需要軟件命令的執(zhí)行者即硬件控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制邏輯，兩者的結(jié)合才能真正的實(shí)現(xiàn)智能化。小型化要求系統(tǒng)的體積小、功耗小、便于攜帶；小型化除了要求采用微功耗的器件，還要求電路板的尺寸盡量的小且所用元件盡量的少，但小型化的同時(shí)必須保持系統(tǒng)的智能化，即不能減少智能化所要求的復(fù)雜的邏輯和時(shí)序的控制功能。為此采用高集成度的ARM芯片實(shí)現(xiàn)控制電路能滿(mǎn)意地同時(shí)滿(mǎn)足智能化和小型化的要求。在研制的多道脈沖幅度分析器中，幾乎所有的控制都可以用控制芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，如閾值設(shè)定、自動(dòng)穩(wěn)譜以及多道數(shù)據(jù)采集，在節(jié)省了元件的數(shù)目和電路板的尺寸的同時(shí)仍能保持系統(tǒng)的智能化程度。 Linux內(nèi)核精簡(jiǎn)而高效，可修改性強(qiáng)，支持多種體系結(jié)構(gòu)的處理器等，使得它是一個(gè)非常適合于嵌入式開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的操作系統(tǒng)。嵌入式Linux可以運(yùn)行的硬件平臺(tái)十分廣泛，從x86、MIPS、POWERPC到ARM，以及其他許多硬件體系結(jié)構(gòu)。目前在世界范圍內(nèi)，ARM體系結(jié)構(gòu)的SOC逐漸占領(lǐng)32位嵌入式微處理器市場(chǎng)，ARM處理器及技術(shù)的應(yīng)用幾乎已經(jīng)深入到各個(gè)領(lǐng)域，例如：工業(yè)控制，無(wú)線通訊，網(wǎng)絡(luò)，消費(fèi)類(lèi)電子，成像等。本課題采用三星公司生產(chǎn)的ARM(Advanced RISC Machines，先進(jìn)精簡(jiǎn)指令集機(jī)器)芯片S3C2410A設(shè)計(jì)并研制了一種便攜式的核數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。利用ARM芯片豐富的外設(shè)資源對(duì)傳統(tǒng)的多道脈沖幅度分析器進(jìn)行改進(jìn)和簡(jiǎn)化。系統(tǒng)由前端探測(cè)器系統(tǒng)，以及由線性脈沖放大器、甄別電路、控制電路、采樣保持電路組成的前置電路，中央處理器模塊，顯示模塊，用戶(hù)交互模塊，存儲(chǔ)模塊，網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊等多個(gè)模塊組成。本設(shè)計(jì)基于ARM9芯片S3C2410，并在此平臺(tái)上移植了嵌入式linux操作系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行任務(wù)的調(diào)度和處理等。電路板核心板部分設(shè)計(jì)采用6層PCB板結(jié)構(gòu)，這樣增加了系統(tǒng)可靠性，提高了電磁兼容的穩(wěn)定性。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是多道脈沖幅度分析器的核心，A/D轉(zhuǎn)換直接使用了S3C2410內(nèi)置的ADC(Analog to Digital Converter,模數(shù)轉(zhuǎn)換器)，在2.5 MHz的轉(zhuǎn)換時(shí)鐘下最大轉(zhuǎn)換速度500 KSPS(Kilo-Samples per second,千采樣點(diǎn)每秒)，滿(mǎn)足了系統(tǒng)最低轉(zhuǎn)換時(shí)間≤5 μs的要求，并且控制簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化了外部接口電路。由于SD(Secure Digital Card，安全數(shù)碼卡)卡存儲(chǔ)容量大、攜帶方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)，所以設(shè)計(jì)中采用其作為外部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備,其驅(qū)動(dòng)部分采用SD卡軟件包，為開(kāi)發(fā)帶來(lái)了方便。本設(shè)計(jì)采用640*480的6.4寸LCD(Liquid Crystal Display，液晶顯示)屏作為人機(jī)交互的顯示部分，并且通過(guò)Qt/Embedded為系統(tǒng)提供圖形用戶(hù)界面的應(yīng)用框架和窗口系統(tǒng)。其中包括了波形顯示部分和用戶(hù)菜單設(shè)置部分，這樣方便了用戶(hù)操作。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存取方面是基于SQLite嵌入式小型數(shù)據(jù)庫(kù)而進(jìn)行的。為了方便數(shù)據(jù)向上位機(jī)的傳輸，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用XML(Extensible Markup Language，可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言)格式來(lái)組織傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，通過(guò)基于TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)協(xié)議的Linux下Socket套接字編程，來(lái)進(jìn)行與上位機(jī)或PC(Personal Computer,個(gè)人計(jì)算機(jī)或桌面機(jī))等的連接和數(shù)據(jù)傳輸。

標(biāo)簽： ARMLinux 多道分析器脈沖幅度

上傳時(shí)間： 2013-04-24

上傳用戶(hù)：tzl1975
磁共振用超導(dǎo)磁體的磁場(chǎng)均勻性研究

隨著生物工程及醫(yī)學(xué)影像學(xué)的發(fā)展，磁共振成像在醫(yī)學(xué)診斷學(xué)方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的角色。磁場(chǎng)的均勻性是大型醫(yī)療設(shè)備——核磁共振(MRI)成像的理論基礎(chǔ)，是評(píng)價(jià)該設(shè)備的一個(gè)重要的技術(shù)參數(shù)，磁場(chǎng)的均勻性分析也是電磁場(chǎng)理論分析的一個(gè)重要方向。良好、穩(wěn)定的磁場(chǎng)均勻性對(duì)核磁共振圖像的信噪比(SNR)的提高有重要的意義，同時(shí)也是飽和壓脂序列實(shí)現(xiàn)的唯一條件。該課題的主要內(nèi)容是在介紹磁共振成像原理與磁共振超導(dǎo)磁體的超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈的形狀及位置的基礎(chǔ)上，分析各個(gè)線圈中電流的大小與空間某點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系。同時(shí)借鑒磁共振成像原理，設(shè)計(jì)輔助測(cè)量水膜，對(duì)空間某一特定半徑的球體腔內(nèi)各點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)量。在當(dāng)前使用的被動(dòng)式勻場(chǎng)的基礎(chǔ)上，利用分析軟件，對(duì)線圈的選擇及電流的大小進(jìn)行計(jì)算與優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明效果良好，磁場(chǎng)均勻度有很大的改善。采用的主要方法是利用磁共振成像原理及傅里葉轉(zhuǎn)化技術(shù)去設(shè)計(jì)一種精確、方便、快捷的勻場(chǎng)方法。通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬及有限元分析的方法進(jìn)行計(jì)算、優(yōu)化，最終得到理想的磁場(chǎng)均勻度。良好的磁場(chǎng)均勻性是磁共振成像的基礎(chǔ)，是飽和壓脂序列(FATSAT)、平面回波成像(EPI)、彌散成像、頻譜分析等一系列近幾年新出現(xiàn)的先進(jìn)序列實(shí)現(xiàn)的前提條件。從而為臨床醫(yī)學(xué)提供了一種先進(jìn)的檢查手段，為疾病診治的及時(shí)性、準(zhǔn)確性、可靠性及病灶確切位置的判斷都提供了基礎(chǔ)。該文所介紹的磁場(chǎng)均勻性測(cè)量、分析方法以及在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的勻場(chǎng)計(jì)算分析軟件已在多臺(tái)磁共振安裝調(diào)試過(guò)程中得到應(yīng)用，達(dá)到了預(yù)期的目的，能夠滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的要求。該方法對(duì)于今后超導(dǎo)磁體磁共振的磁場(chǎng)均勻性調(diào)試，及在醫(yī)學(xué)影像學(xué)方面的發(fā)展有很好的應(yīng)用價(jià)值。該項(xiàng)技術(shù)在該領(lǐng)域的推廣必然會(huì)提高磁場(chǎng)均勻性的精度，推動(dòng)醫(yī)學(xué)影像學(xué)及臨床診斷學(xué)的發(fā)展。并能帶來(lái)良好的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益，具有關(guān)闊的應(yīng)用前景。

標(biāo)簽： 磁共振超導(dǎo)磁體磁場(chǎng)

上傳時(shí)間： 2013-04-24

上傳用戶(hù)：tianjinfan
基于小波分解和模糊聚類(lèi)的MRI圖像去噪以及分割算法研究

磁共振成像（MRI）由于自身獨(dú)特的成像特點(diǎn)，使得其處理方法不同于一般圖像.根據(jù)不同的應(yīng)用目的，該文分別提出了MRI圖像去噪和分割兩個(gè)算法.首先，該文針對(duì)MRI重建后圖像噪聲分布的實(shí)際特點(diǎn)，提出了基于小波變換的MRI圖像去噪算法.該算法詳細(xì)闡明了MRI圖像Rician噪聲的特點(diǎn)，首先對(duì)與噪聲和邊緣相關(guān)的小波系數(shù)進(jìn)行建模，然后利用最大似然估計(jì)來(lái)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，同時(shí)利用連續(xù)尺度間的尺度相關(guān)性特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行函數(shù)升級(jí)，以便獲得最佳萎縮函數(shù)，進(jìn)一步提高圖像的質(zhì)量，最終取得了一定的效果.與此同時(shí)，該文對(duì)MRI圖像的進(jìn)一步的分析與應(yīng)用展開(kāi)了一定研究，提出了一種改進(jìn)的快速模糊C均值聚類(lèi)魯棒分割算法.該算法先用K均值聚類(lèi)方法得到初始聚類(lèi)中心點(diǎn)，同時(shí)考慮鄰域?qū)Ψ指罱Y(jié)果的影響，對(duì)目標(biāo)函數(shù)加以改進(jìn)，用來(lái)克服噪聲和非均勻場(chǎng)對(duì)MRI圖像分割的影響，達(dá)到魯棒分割的目的，為進(jìn)一步圖像處理和分析打下基礎(chǔ).通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是針對(duì)模擬圖像還是實(shí)際圖像，該文所提出的兩個(gè)算法都取得了較好的效果，達(dá)到了預(yù)期的目的.

標(biāo)簽： MRI 小波分解圖像去噪分割

上傳時(shí)間： 2013-04-24

上傳用戶(hù)：zhichenglu
基于嵌入式ARM的雷達(dá)波控控制系統(tǒng)

現(xiàn)代社會(huì)中相控陣?yán)走_(dá)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，相控陣?yán)走_(dá)在目標(biāo)識(shí)別、空間探測(cè)、雷達(dá)成像等先進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域的研究不斷深入。相控陣?yán)走_(dá)的各個(gè)部分開(kāi)始采用全數(shù)字化的控制方式，這對(duì)波束控制器提出了更高的技術(shù)要求：運(yùn)算速度快、設(shè)備量少、數(shù)據(jù)吞吐量大、工作方式多、集成度高。為適應(yīng)這些要求，結(jié)合嵌入式技術(shù)的發(fā)展，論文先介紹了相控陣?yán)走_(dá)波控系統(tǒng)的基本功能和發(fā)展趨勢(shì)，然后闡述了波束控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，接著提出基于嵌入式ARM（Advanced RISC Machines）的雷達(dá)波束控制主控系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案和開(kāi)發(fā)調(diào)試過(guò)程，論證了基于ARM嵌入式處理器實(shí)現(xiàn)雷達(dá)波束控制主控系統(tǒng)的運(yùn)算、控制、通信等功能的可行性，最后給出了波控分系統(tǒng)通常采用的幾種工程實(shí)現(xiàn)方法和其原理框圖，通過(guò)軟硬件相結(jié)合的設(shè)計(jì)滿(mǎn)足雷達(dá)波控系統(tǒng)對(duì)組件的控制功能，完善波控系統(tǒng)的通用化和系列化設(shè)計(jì)思想。

標(biāo)簽： ARM 嵌入式雷達(dá) 控制系統(tǒng)

上傳時(shí)間： 2013-04-24

上傳用戶(hù)：KIM66
基于FPGA的紅外目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)研究

摘要:"紅外弱小目標(biāo)檢測(cè)"是紅外搜索跟蹤系統(tǒng)、紅外雷達(dá)預(yù)警系統(tǒng)、紅外成像跟蹤系統(tǒng)的核心技術(shù),因此紅外小目標(biāo)的檢測(cè)是當(dāng)前一項(xiàng)重要的研究課題.目前的發(fā)展方向是研究運(yùn)算量小、性能高、利于硬件實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)的檢測(cè)和跟蹤算法.該文在前人研究的基礎(chǔ)上,著重研究了Marr視覺(jué)計(jì)算理論在紅外小目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)中的應(yīng)用.從Marr算法的理論基礎(chǔ)——高斯平滑濾波器與拉普拉斯算子的相關(guān)知識(shí)以及Marr的計(jì)算視覺(jué)理論基礎(chǔ)開(kāi)始,進(jìn)行了 2G(Laplacian of Gaussian,高斯—拉普拉斯)濾波器、LoG(Laplacian ofGaussian,高斯—拉普拉斯)模板以及 2G濾波器在人類(lèi)視覺(jué)、邊緣檢測(cè)、邊緣處理的物理意義以及神經(jīng)生理學(xué)意義方面的分析討論,提出了易于FPGA(Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)實(shí)現(xiàn)的基于Marr計(jì)算視覺(jué)的紅外圖像小目標(biāo)檢測(cè)方法.該方法可根據(jù)目標(biāo)大小自動(dòng)設(shè)計(jì)檢測(cè)模板,在濾除不相關(guān)的噪聲的同時(shí)又保留閉合的目標(biāo)邊緣,從而檢測(cè)出目標(biāo).將該方法用FPGA實(shí)現(xiàn),滿(mǎn)足了檢測(cè)過(guò)程中的實(shí)時(shí)性.考慮到工程中的應(yīng)用,該文對(duì)該方法在FPGA中的具體實(shí)現(xiàn)給出了設(shè)計(jì)總體思路和詳細(xì)流程.由于FPGA具有對(duì)圖像數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理能力,而且該算法在FPGA中的具體實(shí)現(xiàn)中對(duì)資源的合理使用進(jìn)行了綜合考慮,因此該算法能夠?qū)崟r(shí)、有效地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)檢測(cè).并在此基礎(chǔ)上對(duì)小目標(biāo)的檢測(cè)研究前景進(jìn)行展望.

標(biāo)簽： FPGA 紅外目標(biāo)檢測(cè) 技術(shù)研究

上傳時(shí)間： 2013-07-04

上傳用戶(hù)：萌萌噠小森森
星載SAR高速FPGA預(yù)處理板的研制

合成孔徑雷達(dá)的實(shí)時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng),可以分成相對(duì)獨(dú)立的幾個(gè)階段,即A/D變換和緩存、距離向預(yù)處理器、方位向預(yù)處理器、距離向壓縮處理、轉(zhuǎn)置存儲(chǔ)器、方位向壓縮處理、逆轉(zhuǎn)置存儲(chǔ)器.合成孔徑雷達(dá)預(yù)處理的目的,就是緩解高處理數(shù)據(jù)率和低傳輸數(shù)據(jù)率的矛盾,使得在不太影響成像質(zhì)量的前提下,盡量減少傳輸?shù)臄?shù)據(jù)率,有利于后續(xù)處理的硬件實(shí)現(xiàn),做到實(shí)時(shí)處理.論文結(jié)合電子所合成孔徑雷達(dá)實(shí)時(shí)成像處理系統(tǒng),設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了基于Xilinx Virtex-E FPGA的星載SAR高速預(yù)處理板,該信號(hào)處理板處理能力強(qiáng),結(jié)構(gòu)緊湊,運(yùn)行效率高;其硬件電路的設(shè)計(jì)思路和結(jié)構(gòu)形式有很強(qiáng)的通用性和使用價(jià)值.論文重點(diǎn)研究了預(yù)處理的核心部分—固定系數(shù)FIR濾波器的設(shè)計(jì)問(wèn)題.而固定系數(shù)FIR濾波器的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的重點(diǎn)又是FPGA內(nèi)部的固定系數(shù)FIP濾波器實(shí)現(xiàn)問(wèn)題,針對(duì)FPGA內(nèi)部的查找表資源,我們選擇目前流行的分布式算法來(lái)實(shí)現(xiàn)FIR濾波器的設(shè)計(jì).對(duì)比于預(yù)處理器中其他濾波器設(shè)計(jì)方案,基于FPGA分布式算法的FIR濾波器的設(shè)計(jì),避免了乘累加運(yùn)算,提高了系統(tǒng)運(yùn)行的速度并且節(jié)省了大量的FPGA資源.并且由于FPGA可編程的特性,所以可以靈活的改變?yōu)V波器的系數(shù)和階數(shù).所設(shè)計(jì)的電路簡(jiǎn)單高速,工作正常、可靠,完全滿(mǎn)足了預(yù)處理器設(shè)計(jì)的技術(shù)要求.隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù),高密度存儲(chǔ)器技術(shù),計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,一個(gè)全數(shù)字化的機(jī)載實(shí)時(shí)成像處理系統(tǒng)的研制,已經(jīng)不是非常困難的事情了.而在現(xiàn)有條件下,全數(shù)字化的高分辨率星載實(shí)時(shí)成像處理系統(tǒng)的研制,將是一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)意義的課題,論文以星載SAR的預(yù)處理器設(shè)計(jì)為例,拋磚引玉,希望對(duì)未來(lái)全數(shù)字化星載實(shí)時(shí)成像處理系統(tǒng)的研制起到一定參考價(jià)值.

標(biāo)簽： FPGA SAR 星載預(yù)處理

上傳時(shí)間： 2013-07-03

上傳用戶(hù)：lanhuaying
基于FPGA的紅外圖像預(yù)處理系統(tǒng)

隨著紅外探測(cè)技術(shù)和超大規(guī)模專(zhuān)用集成電路的發(fā)展，實(shí)時(shí)紅外成像系統(tǒng)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。如何針對(duì)紅外圖像的特性對(duì)紅外圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，得到能真實(shí)反映探測(cè)場(chǎng)景、適合觀察分析的紅外圖像是目前紅外成像技術(shù)的研究熱點(diǎn)。針對(duì)紅外圖像在被采集后立即進(jìn)行預(yù)處理，簡(jiǎn)化后級(jí)數(shù)字信號(hào)處理單元的繁重任務(wù)，在紅外成像技術(shù)中具有重要意義。本論文主要工作如下： (1)對(duì)紅外成像的原理、紅外圖像的形成過(guò)程、紅外圖像的特征以及紅外圖像與可見(jiàn)光圖像的區(qū)別進(jìn)行了闡述。 (2)簡(jiǎn)要介紹了頻域中圖像的增強(qiáng)算法，以及圖像的灰度變換原理。 (3)通過(guò)對(duì)時(shí)域中各種算法的分析對(duì)比，以及時(shí)域處理與頻域處理的對(duì)比，選擇數(shù)種適合紅外圖像預(yù)處理的算法進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn)，然后再根據(jù)硬件實(shí)現(xiàn)的難易程度和算法對(duì)硬件資源的占用率，以及最終對(duì)圖像的處理效果，選擇一種最佳的平滑和銳化方法。 (4)針對(duì)FPGA的特點(diǎn)，采用了模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，方便構(gòu)成并行運(yùn)算，充分體現(xiàn)了實(shí)時(shí)處理的要求。 (5)分析了紅外圖像灰度變換的硬件構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)了對(duì)紅外圖像的直方圖統(tǒng)計(jì)。 (6)闡述了I2C總線標(biāo)準(zhǔn)，使用I2C總線對(duì)SAA7115視頻圖像處理芯片的控制，對(duì)模擬的紅外圖像采集、量化成數(shù)字圖像信號(hào)；由于采用SDRAM進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，所以針對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及讀取方式設(shè)計(jì)了SDRAM存儲(chǔ)器的控制器，將量化后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到SDRAM存儲(chǔ)器。 (7)詳細(xì)闡述了圖像頻域處理的硬件實(shí)現(xiàn)方法，并特別說(shuō)明了DFT的FPGA硬件構(gòu)成方法及這種方法與DSP處理器構(gòu)成方法的區(qū)別。然后針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)序構(gòu)成及時(shí)序要求，采用了PLL核構(gòu)成了系統(tǒng)的時(shí)序部分，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，以提高運(yùn)行速度及減少資源占用率。

標(biāo)簽： FPGA 紅外圖像預(yù)處理

上傳時(shí)間： 2013-07-12

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基于FPGA的紅外圖像處理技術(shù)

本文在深入分析紅外焦平面陣列熱成像系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上，根據(jù)紅外圖像處理系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，研究了相應(yīng)的圖像處理算法，為使其實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)，本文對(duì)算法基于FPGA的高效硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了深入研究。首先對(duì)IRFRA器件的工作原理和讀出電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，敘述了相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)原理和相關(guān)模擬電路的處理技術(shù)。然后，以本文設(shè)計(jì)的基于FPGA高速紅外圖像處理硬件系統(tǒng)為運(yùn)行平臺(tái)，針對(duì)紅外溫差成像圖像高背景、低對(duì)比度的特點(diǎn)和系統(tǒng)中主要存在的非均勻性圖案噪聲，研究了非均勻性校正和直方圖投影增強(qiáng)算法的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)技術(shù)。還將基于FPGA的紅外圖像處理的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，拓展到一些空域、頻域及基于直方圖的圖像處理基本算法。其中以紅外增強(qiáng)算法作為重點(diǎn)，引入了一種易于FPGA實(shí)現(xiàn)、基于雙閾值調(diào)節(jié)、可有效改善系統(tǒng)成像質(zhì)量的增強(qiáng)算法。并在FPGA硬件平臺(tái)上成功地實(shí)現(xiàn)了該算法。最后，本系統(tǒng)還將處理后的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成了全電視信號(hào)，實(shí)時(shí)地顯示在監(jiān)視器上。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，能夠很好地完成大容量數(shù)據(jù)流的實(shí)時(shí)處理，有效地改善了圖像質(zhì)量，顯著提高了圖像顯示效果。

標(biāo)簽： FPGA 紅外圖像處理技術(shù)

上傳時(shí)間： 2013-07-02

上傳用戶(hù)：AbuGe
基于FPGA的紅外圖像非均勻性校正方法

隨著紅外焦平面陣列的不斷發(fā)展，紅外技術(shù)的應(yīng)用范圍將越來(lái)越廣泛。焦平面面陣探測(cè)器的一個(gè)最大的缺點(diǎn)是固有的非均勻性。本文首先介紹了紅外熱成像技術(shù)的發(fā)展，討論了紅外焦平面陣列的基本原理和工作方式，分析了紅外非均勻性產(chǎn)生的原因。其次研究了幾種主要的非均勻校正方法以及焦平面陣列元的盲元檢測(cè)和補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ瑢?duì)紅外圖像處理技術(shù)做了研究。本文研究的探測(cè)器是法國(guó)ULIS公司的320×240非制冷微測(cè)輻射熱計(jì)焦平面陣列探測(cè)器。主要研究對(duì)其輸出信號(hào)進(jìn)行非均勻性校正和圖像增強(qiáng)。最后針對(duì)這一課題編寫(xiě)了基于FPGA的兩點(diǎn)校正、兩點(diǎn)加一點(diǎn)校正、全局非均勻校正算法和紅外圖像直方圖均衡化增強(qiáng)程序，并對(duì)三種校正方法做了比較。

標(biāo)簽： FPGA 紅外圖像非均勻性校正

上傳時(shí)間： 2013-08-03

上傳用戶(hù)：qq442012091