隨著紅外焦平面陣列的不斷發(fā)展，紅外技術(shù)的應(yīng)用范圍將越來越廣泛。焦平面面陣探測器的一個(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。 本文研究的探測器是法國ULIS公司的320×240非制冷微測輻射熱計(jì)焦平面陣列探測器。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。
上傳時(shí)間： 2013-08-03
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文中簡單闡述了紅外輻射機(jī)理，論述了紅外焦平面陣列技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r。紅外成像系統(tǒng)，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(diǎn)之間的靈敏度存在差別，甚至存在一些缺陷點(diǎn)，各個(gè)探測單元特征參數(shù)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(tǒng)的有效作用距離。實(shí)時(shí)非均勻性校正是提高和改善紅外圖像質(zhì)量的一項(xiàng)重要技術(shù)。 論文建立了描述其非均勻性的數(shù)學(xué)模型，分析了紅外焦平面陣列非均勻性產(chǎn)生的原因及特點(diǎn)，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(yōu)缺點(diǎn)和適應(yīng)場合。 根據(jù)紅外探測器光譜響應(yīng)的特點(diǎn)和基于參考源的兩點(diǎn)溫度非均勻性校正理論，采用FPGA+DSP實(shí)現(xiàn)紅外成像系統(tǒng)實(shí)時(shí)非均勻性兩點(diǎn)校正，設(shè)計(jì)完成了相應(yīng)的紅外焦平面陣列非均勻性校正硬件電路。對(duì)該系統(tǒng)中各個(gè)模塊的功能及電路實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的描述，并給出了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)框圖。同時(shí)給出了該圖像處理器的部分軟件流程圖。該方法動(dòng)態(tài)范圍大而且處理速度快，適用于紅外成像系統(tǒng)實(shí)時(shí)的圖像處理場合。實(shí)踐表明，該方案取得了較為滿意的結(jié)果。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外紅外成像技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用和研究。各國軍方針對(duì)現(xiàn)代戰(zhàn)爭和未來信息戰(zhàn)的新形勢，對(duì)熱成像技術(shù)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(yuǎn)、價(jià)格更低的紅外成像系統(tǒng)。 CCD 成像系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是 CCD 器件設(shè)計(jì)和圖像處理。本課題通過對(duì)CCD 圖像處理技術(shù)的研究，采用嵌入式 Nios Ⅱ+FPGA 的工作方式，充分發(fā)揮嵌入式 Nios Ⅱ處理器靈活性和 FPGA 處理速度快的優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)建出結(jié)構(gòu)靈活、處理速度高以及功能完善的圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能同時(shí)實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)校正算法、加權(quán)濾波算法、對(duì)比度增強(qiáng)算法以及疵點(diǎn)補(bǔ)償?shù)榷囗?xiàng)功能。 本系統(tǒng)成功應(yīng)用于國內(nèi)某研究所研制的目前國內(nèi)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(shí)，由該處理系統(tǒng)構(gòu)成的 InGaAs 成像組件也處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。從長遠(yuǎn)來看，該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于中電 44 所多種成像組件項(xiàng)目的研究中，推動(dòng)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(yīng)用進(jìn)程。
上傳時(shí)間： 2013-05-22
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實(shí)時(shí)紅外圖像處理是紅外成像制導(dǎo)的關(guān)鍵技術(shù)。本課題來源于兵器工業(yè)部第209研究所承擔(dān)研制的紅外成像制導(dǎo)技術(shù)背景下的紅外圖像信息處理機(jī)項(xiàng)目。 本文在總結(jié)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，做了大量紅外圖像信息處理系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)工作。主要有以下幾點(diǎn)： 1．系統(tǒng)方案和總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在分析比較目前幾種主流系統(tǒng)方案后，將紅外圖像處理機(jī)設(shè)計(jì)成“雙FPGA+雙DSP+CPCI”結(jié)構(gòu)。選用ADI公司TigerSHARK系列的DSP芯片ADSP-TS201作為系統(tǒng)高層算法處理的核心處理器，選用Altera公司的FPGA芯片StratixⅡ EP2S60F67214作為底層算法處理和接口控制的核心，選用高速CPCI總線作為紅外圖像信息處理機(jī)與主機(jī)的通訊橋梁。 2．FPGA部分的設(shè)計(jì)是本課題的核心，對(duì)FPGA部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)和調(diào)試 (1)圖像預(yù)處理模塊：FPGA負(fù)責(zé)系統(tǒng)的底層預(yù)處理算法和相應(yīng)控制。首先對(duì)采集來的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行中值濾波和直方圖統(tǒng)計(jì)，然后按照鏈路口(Linkport)的通信協(xié)議，將預(yù)處理后的圖像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地從FPGA傳給DSP。 (2)DSP-CPCI橋接模塊：FPGA負(fù)責(zé)DSP與CPCI的接口，將DSP處理后的結(jié)果通過DSP-CPCI橋接模塊傳給主機(jī)。 聯(lián)調(diào)實(shí)驗(yàn)測試表明，實(shí)時(shí)紅外圖像信息處理成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)典型紅外目標(biāo)的檢測、識(shí)別和跟蹤，從而驗(yàn)證系統(tǒng)核心FPGA部分的設(shè)計(jì)是成功的。
標(biāo)簽： DSPCPCI 圖像預(yù)處理 橋接設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-13
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隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻圖像處理技術(shù)近年來得到極大的重視和長足的發(fā)展，其應(yīng)用范圍主要包括數(shù)字廣播、消費(fèi)類電子、視頻監(jiān)控、醫(yī)學(xué)成像及文檔影像處理等領(lǐng)域。當(dāng)前視頻圖像處理主要問題是當(dāng)處理的數(shù)據(jù)量很大時(shí)，處理速度慢，執(zhí)行效率低。而且視頻算法的軟件和硬件仿真和驗(yàn)證的靈活性低。 本論文首先根據(jù)視頻信號(hào)的處理過程和典型視頻圖像處理系統(tǒng)的構(gòu)成提出了基于FPGA的視頻圖像處理系統(tǒng)總體框圖；其次選擇視頻轉(zhuǎn)換芯片SAA7113，完成視頻圖像采集模塊的設(shè)計(jì)，主要分三步完成：1)配置視頻轉(zhuǎn)換芯片的工作模式，完成視頻轉(zhuǎn)化芯片SAA7113的初始化：2)通過分析輸出數(shù)據(jù)流的格式標(biāo)準(zhǔn)，來識(shí)別奇偶場信號(hào)、場消隱信號(hào)和有效行數(shù)據(jù)的開始和結(jié)束信號(hào)三種控制信號(hào)，并根據(jù)控制信號(hào)，用Verilog硬件描述語言編程實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的采集；3)分析SRAM的讀寫控制時(shí)序，采用兩塊SRAM完成圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。然后編寫軟件測試文件，在ISE Simulator仿真環(huán)境進(jìn)行程序測試與運(yùn)行，并分析仿真結(jié)果，驗(yàn)證了數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)的正確性；最后，對(duì)常用視頻圖像算法的MATLAB仿真，選擇適當(dāng)?shù)乃阕樱捎霉ぞ進(jìn)ATLAB、System Generator for DSP和ISE，利用模塊構(gòu)建方式，搭建視頻算法平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)圖像平滑濾波、銳化濾波算法，在Simulink中仿真并自動(dòng)生成硬件描述語言和網(wǎng)表，對(duì)資源的消耗做簡要分析。 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)是采用新的開發(fā)環(huán)境System Generator for DSP實(shí)現(xiàn)視頻圖像算法。這種開發(fā)視頻圖像算法的方式靈活性強(qiáng)、設(shè)計(jì)周期短、驗(yàn)證方便、是視頻圖像處理發(fā)展的必然趨勢。
標(biāo)簽： FPGA 視頻圖像 處理系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-28
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計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中真實(shí)感成像包括兩部分內(nèi)容：物體的精確圖形表示；場景中光照效果的適當(dāng)?shù)拿枋觥９庹招Чü獾姆瓷洹⑼该餍浴⒈砻婕y理和陰影。對(duì)物體進(jìn)行投影，然后再可見面上產(chǎn)生自然光照效果，可以實(shí)現(xiàn)場景的真實(shí)感顯示。光照明模型主要用于物體表面某點(diǎn)處的光強(qiáng)度計(jì)算。面繪制算法是通過光照模型中的光強(qiáng)度計(jì)算，以確定場景中物體表面的所有投影像素點(diǎn)的光強(qiáng)度。Phong明暗處理算法是生成真實(shí)感3D圖像最佳算法之一。但是由于其大量的像素級(jí)運(yùn)算和硬件難度而在實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)真實(shí)感圖形繪制中被Gotuaud明暗處理算法所取代。VLSI技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)于高真實(shí)感實(shí)時(shí)圖形的需求使得Phong明暗處理算法的實(shí)現(xiàn)成為可能。利用泰勒級(jí)數(shù)近似的Fast Phong明暗處理算法適合硬件實(shí)現(xiàn)。此算法需要存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)的ROM。這增加了實(shí)現(xiàn)的難度。 本文完成了以下工作： 1、本文簡述了實(shí)時(shí)真實(shí)感圖形繪制管線，詳細(xì)敘述了所用到的光照明模型和明暗處理方法，并對(duì)幾種明暗處理方法的效果作了比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Fast Phong明暗處理算法適用于實(shí)時(shí)真實(shí)感圖形繪制。 2、在熟悉Xilinx公司FPGA芯片結(jié)構(gòu)及其開發(fā)流程的基礎(chǔ)上，結(jié)合Xilinx公司提供的FPGA開發(fā)工具ISE 7.1i，仿真工具為ISE simulator，綜合工具為XST；完成了Fast Phong明暗處理模塊的FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。綜合得到的電路的最高頻率為54.058MHz。本文的Fast Phong明暗處理硬件模塊適用于實(shí)時(shí)真實(shí)感圖形繪制。 3、本文通過誤差分析，提出了優(yōu)化的查找表結(jié)構(gòu)。通過在FPGA上對(duì)本文所提結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，本方案在提高速度、精度的同時(shí)將ROM的數(shù)據(jù)量從64K*8bit減少至13K*8bit。
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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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。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)，但是我們可以說現(xiàn)代VLSI 和EDA 技術(shù)在其中并沒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新思路。
標(biāo)簽： 全數(shù)字 中的應(yīng)用 超聲診斷儀
上傳時(shí)間： 2013-05-30
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隨著成像技術(shù)的飛速發(fā)展和圖像處理技術(shù)的不斷更新，圖像跟蹤技術(shù)目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于偵察、制導(dǎo)等軍事領(lǐng)域，同時(shí)在導(dǎo)航、智能交通等民用領(lǐng)域也開辟了廣闊的應(yīng)用前景。與其他傳統(tǒng)的跟蹤方式相比，圖像跟蹤具有直觀、實(shí)時(shí)、精度高...
標(biāo)簽： FPGA 圖像跟蹤系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-22
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論文研究了基于Bayer格式的CCD原始圖像的顏色插值算法，并將設(shè)計(jì)的改進(jìn)算法應(yīng)用到以FPGA為核心的圖像采集前端。出于對(duì)成本和體積的考慮，一般的數(shù)字圖像采集系統(tǒng)采用單片CCD或CMOS圖像傳感器，然后在感光表面覆蓋一層顏色濾波陣列(CFA)，經(jīng)過CFA后每個(gè)像素點(diǎn)只能獲得物理三基色(紅、綠、藍(lán))其中一種分量，形成馬賽克圖像。為了獲得全彩色圖像，就要利用周圍像素點(diǎn)的值近似地計(jì)算出被濾掉的顏色分量，稱這個(gè)過程為顏色插值。由于當(dāng)前對(duì)圖像采集系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求越來越高，業(yè)內(nèi)已經(jīng)開始廣泛采用FPGA來進(jìn)行圖像處理，充分發(fā)揮硬件并行運(yùn)算的速度優(yōu)勢，以求在處理速度和成像質(zhì)量兩方面均達(dá)到滿意的效果。。主要的工作內(nèi)容如下: 本文首先介紹了彩色濾波陣列、圖像色彩恢復(fù)和插值算法的概念，然后分析和研究了當(dāng)下常用的顏色插值算法，如雙線性插值算法、加權(quán)系數(shù)法等等，指出了各個(gè)算法的特點(diǎn)和不足；接下來針對(duì)硬件系統(tǒng)并行運(yùn)算的特性和實(shí)時(shí)性處理的要求，結(jié)合其中兩種算法的思路設(shè)計(jì)了適用于硬件的改進(jìn)算法，該算法主要引入了方向標(biāo)志位的概念以及平滑的邊界仲裁法則來檢測邊界，借鑒利用梯度的三角函數(shù)關(guān)系來判斷邊界方向，通過簡化且適用于硬件的方法計(jì)算加權(quán)系數(shù)，從而選擇合適的方向進(jìn)行插值。 在介紹了FPGA用于圖像處理的優(yōu)勢后，針對(duì)FPGA的特點(diǎn)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，詳細(xì)闡述了本文算法的軟件實(shí)現(xiàn)過程及所使用到的關(guān)鍵技術(shù)；文章設(shè)計(jì)了一個(gè)以FPGA為核心的前端圖像采集平臺(tái)，并將改進(jìn)插值算法應(yīng)用到整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中。詳細(xì)分析了采集前端的硬件需求，討論了核心芯片的選型和硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)，完成了印制電路板的制作。 文章通過MATLAB仿真得到了量化的性能評(píng)估數(shù)據(jù)，并選取幾種算法在硬件平臺(tái)上運(yùn)行，得到了實(shí)驗(yàn)圖片。最后結(jié)合圖片的視覺效果和仿真數(shù)據(jù)對(duì)幾種不同算法的效果進(jìn)行了評(píng)估和比較，證明改進(jìn)的算法對(duì)圖像質(zhì)量有所增強(qiáng)，取得了良好的效果。
上傳時(shí)間： 2013-06-11
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圖像處理技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，特別是工業(yè)檢測領(lǐng)域。然而，圖像處理技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)是圖像的獲取，為了更加靈活地設(shè)計(jì)各種應(yīng)用產(chǎn)品，本課題研究基于FPGA的面陣 CCD驅(qū)動(dòng)傳輸電路設(shè)計(jì)，利用該電路能夠獲取高質(zhì)量、高分辨率的圖像，為后續(xù)的圖像處理技術(shù)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。本文首先介紹了研究意義、CCD圖像傳感器的發(fā)展以及FPGA的產(chǎn)生與發(fā)展，接著提出了面陣CCD成像系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，然后針對(duì)關(guān)鍵電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行詳盡的分析和說明，這些電路包括時(shí)序發(fā)生電路、存儲(chǔ)器控制電路、USB接口電路以及電源調(diào)理電路。其中時(shí)序發(fā)生電路主要用于產(chǎn)生CCD正常工作所需的各種時(shí)序信號(hào)以及A/D變換芯片AD9824 所需的工作時(shí)序，這些時(shí)序都是由FPGA產(chǎn)生的，文中給出了FPGA邏輯設(shè)計(jì)的基本過程以及仿真波形。本系統(tǒng)采用SDRAM緩存圖像信號(hào)，為了完成SDRAM的寫入、讀出以及定時(shí)刷新，利用FPGA生成存儲(chǔ)器控制電路。系統(tǒng)采用USB接口與計(jì)算機(jī)通信，因此FPGA 中設(shè)計(jì)了相應(yīng)邏輯電路與CY7C68013A USB接口芯片實(shí)現(xiàn)信號(hào)握手及數(shù)據(jù)通信，進(jìn)而與 PC機(jī)通信。為了保證各個(gè)芯片正常工作，設(shè)計(jì)電源調(diào)理電路實(shí)現(xiàn)將輸入5V電源轉(zhuǎn)換成多種電壓向各個(gè)芯片供電。經(jīng)過初步調(diào)試，并根據(jù)仿真結(jié)果判斷驅(qū)動(dòng)傳輸電路基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：FPGA，CCD，A/D變換，SDRAM，USB，驅(qū)動(dòng)時(shí)序
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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