近紅外光譜法是血液成分無創(chuàng)檢測方法中的熱點，也是取得成果最多的方法之一。但是，個體差異和測量條件是影響近紅外光譜血液成分無創(chuàng)檢測的一個較突出的問題。而動態(tài)光譜法就是針對這個問題而提出的一種全新的近紅外無創(chuàng)血液成分濃度檢測方法。它從原理上消除了個體差異和測量條件等對光譜檢測的影響，為基于近紅外光譜法的血液成分無創(chuàng)檢測方法進(jìn)入臨床應(yīng)用去除了一個較為關(guān)鍵的障礙。因此，本文根據(jù)動態(tài)光譜檢測原理設(shè)計了基于FPGA的動態(tài)光譜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 在分析了動態(tài)光譜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能要求后，采用DALSA的高性能線陣ccD IL-C6-2048C作為光電轉(zhuǎn)換器件；根據(jù)ccD輸出數(shù)據(jù)的高速度和信號微弱及含有噪聲等特點，選用了高速、高精度、并帶有相關(guān)雙采樣芯片的圖像處理芯片AD9826作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器件；以FPGA及其內(nèi)嵌的NIOSⅡ處理器作為核心控制器，并用LabVIEW對采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。 在FPGA中，利用Verilog HDL語言編寫了ccD和AD9826的控制時序；利用兩塊雙口RAM組成乒乓操作單元，實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)的緩存，避免利用NiosⅡ處理器直接讀取時的頻繁中斷。將NIOSⅡ處理器系統(tǒng)嵌入到FPGA中，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的管理。NiOSⅡ處理器利用中斷方式讀取緩存單元中的數(shù)據(jù)、經(jīng)對數(shù)變換后傳遞給計算機(jī)。其中緩存數(shù)據(jù)的讀取及對數(shù)變換均采用自定義組件的方式將硬件單元添加到NIOSⅡ系統(tǒng)中，編程時直接調(diào)用。NIOSⅡ系統(tǒng)通過串口將處理后的數(shù)據(jù)傳遞給LabVIEW， LabVIEW對數(shù)據(jù)簡單處理后顯示，以實時觀察采樣數(shù)據(jù)是否正確。 最后對系統(tǒng)進(jìn)行了實驗測試，實驗結(jié)果表明，系統(tǒng)能夠很好的采集并顯示數(shù)據(jù)，能夠初步完成光信號的檢測。
標(biāo)簽： FPGA 動態(tài) 光譜數(shù)據(jù)
上傳時間： 2013-04-24
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波前處理機(jī)是自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中實時信號處理和運(yùn)算的核心，隨著自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)得發(fā)展，波前傳感器的采樣頻率越來越高，這就要求波前處理機(jī)必須有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力以保證系統(tǒng)的實時性。在整個波前處理機(jī)的工作流程中，對ccD傳來的實時圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實時處理是第一步，也是十分重要的一步。如果不能保證圖像處理的實時性，那么后續(xù)的處理過程都無從談起。因此，研制高性能的圖像處理平臺，對波前處理機(jī)性能的提高具有十分重要的意義。 論文介紹了本研究課題的背景以及國內(nèi)外圖像處理技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r，接著介紹了傳統(tǒng)的專用和通用圖像處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點和模型，并通過分析DSP芯片以及DSP系統(tǒng)的特點，提出了基于DSP和FPGA芯片的實時圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)基于PC機(jī)模式的圖像處理系統(tǒng)，發(fā)揮了DSP和FPGA兩者的優(yōu)勢，能更好地提高圖像處理系統(tǒng)實時性能，同時也最大可能地降低成本。 論文根據(jù)圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計目的、應(yīng)用需求確定了器件的選型。介紹了主要的器件，接著從系統(tǒng)架構(gòu)、邏輯結(jié)構(gòu)、硬件各功能模塊組成等方面詳細(xì)介紹了DSP+FPGA圖像處理系統(tǒng)硬件設(shè)計，并分析了包括各種參數(shù)指標(biāo)選擇、連接方式在內(nèi)的具體設(shè)計方法以及應(yīng)該注意的問題。 論文在闡述傳輸線理論的基礎(chǔ)上，在制作PCB電路板的過程中，針對高速電路設(shè)計中易出現(xiàn)的問題，詳細(xì)分析了高速PCB設(shè)計中的信號完整性問題，包括反射、串?dāng)_等，說明了高速PCB的信號完整性、電源完整性和電磁兼容性問題及其解決方法，進(jìn)行了一定的理論和技術(shù)探討和研究。 論文還介紹了基于FPGA的邏輯設(shè)計，包括了圖像采集模塊的工作原理、設(shè)計方案和SDRAM控制器的設(shè)計，介紹了SDRAM的基本操作和工作時序，重點闡述系統(tǒng)中可編程器件內(nèi)部模塊化SDRAM控制器的設(shè)計及仿真結(jié)果。 論文最后描述了硬件系統(tǒng)的測試及調(diào)試流程，并給出了部分的調(diào)試結(jié)果。 該系統(tǒng)主要優(yōu)點有：實時性、高速性。硬件設(shè)計的執(zhí)行速度，在高速DSP和FPGA中實現(xiàn)信號處理算法程序，保證了系統(tǒng)實時性的實現(xiàn)；性價比高。自行研究設(shè)計的電路及硬件系統(tǒng)比較好的解決了高速實時圖像處理的需求。
上傳時間： 2013-05-30
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隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，計算機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)到了所謂的后PC時代。在傳統(tǒng)的視頻采集中，系統(tǒng)一般由ccD攝像頭，采集卡組成，功能齊全，但價格高，體積大。嵌入式系統(tǒng)在各行業(yè)的應(yīng)用，特別是工業(yè)現(xiàn)場、信息家電、機(jī)頂盒等方面的廣泛使用，使嵌入式系統(tǒng)的研究開發(fā)成為計算機(jī)領(lǐng)域的一個熱點。嵌入式圖像采集則彌補(bǔ)了上述的缺點，并且可以復(fù)雜環(huán)境下的圖像采集嵌入式Linux操作系統(tǒng)是從Linux衍生出來的一種操作系統(tǒng)，它支持眾多嵌入式處理器，并具有Unix的很多優(yōu)點，而成為當(dāng)前主流的嵌入式操作系統(tǒng)。本文選擇三星系列的嵌入式處理器S3C2440，高速清晰攝像頭和一塊觸摸LCD組成，軟件則用嵌入式Linux為操作系統(tǒng)，在嵌入式開發(fā)板上先進(jìn)行Linux的移植后完成，其次對攝像頭在ARM下的驅(qū)動進(jìn)行修改和更新使其適應(yīng)所采用的ARM開發(fā)板，再者完成驅(qū)動的加載和交叉編譯應(yīng)用程序來完成對圖像的采集，最后從濾波算法和優(yōu)化所采集的圖片，使圖片完成各種場合實驗的要求。本系統(tǒng)體積小，占用內(nèi)存低，模塊化的系統(tǒng)通過協(xié)調(diào)的工作，形成了一套完整的圖像采集系統(tǒng)，本文所用的ARM9系列的開發(fā)板完全是從底層開發(fā)開始，成本低，加上Linux并不是商業(yè)的軟件，以至有很好的擴(kuò)展空間和廣泛的前景。
上傳時間： 2013-06-29
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隨著網(wǎng)絡(luò)、通信和微電子技術(shù)的快速發(fā)展和人民物質(zhì)生活水平的提高，視頻監(jiān)控系統(tǒng)以其直觀、方便和信息內(nèi)容豐富的特點而被廣泛的應(yīng)用。本文利用ARM+DSP的雙核結(jié)構(gòu)，對基于ARM+DSP嵌入式的視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計和研究。 本系統(tǒng)大致分成兩部分-DSP圖像采集處理部分和ARM實時控制應(yīng)用部分兩部分。子系統(tǒng)分別選用TMS320DM642和AT91RM9200作為兩部分的主控芯片，利用它們各自的優(yōu)勢在系統(tǒng)中發(fā)揮不同的功能。 DSP的圖像采集處理部分通過ccD攝像頭對特定的區(qū)域采集視頻圖像，并由視頻解碼芯片進(jìn)行視頻解碼處理。處理后的數(shù)字視頻信號放入DSP內(nèi)通過視頻運(yùn)動檢測算法進(jìn)行圖像處理，以掌握是否有異常的情況發(fā)生。如果有異常情況發(fā)生，則立刻由DSP向ARM實時控制應(yīng)用部分施加中斷信號，并將識別處理后的結(jié)果全部發(fā)送過去。 ARM的實時控制應(yīng)用部分實現(xiàn)對DSP圖像采集處理部分的實時控制，實現(xiàn)支持Linux平臺的硬件架構(gòu)，實現(xiàn)網(wǎng)口、串口和USB等接口用于數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)圖像的顯示和友好的人機(jī)界而等等。ARM實時控制應(yīng)用部分本身不參與圖像識別和處理相關(guān)的算法實現(xiàn)，而只是配合DSP將圖像處理的結(jié)果顯示出來，并在恰當(dāng)?shù)臅r機(jī)觸發(fā)外部控制器實現(xiàn)一定的對外控制功能。 基于ARM+DSP架構(gòu)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計思想與實現(xiàn)原理，本系統(tǒng)分為控制模塊和視頻處理模塊，二者獨(dú)立開發(fā)和調(diào)試，通過HPI并行方式連接，提高了軟硬件任務(wù)的模塊化程度，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和靈活性，符合嵌入式視頻監(jiān)控的功能要求，可以面對日益復(fù)雜的視頻應(yīng)用。本文還介紹了基于AT91RM9200處理器子系統(tǒng)開發(fā)板的底層BootLoader程序的開發(fā)和對Linux操作系統(tǒng)移植的過程。最后論文在設(shè)計并實現(xiàn)的基礎(chǔ)上對系統(tǒng)的改進(jìn)提出了一些新的方法和建議。
標(biāo)簽： ARMDSP 嵌入式視頻 監(jiān)控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-19
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船舶機(jī)艙中集中了船上大部分的設(shè)備裝置的儀表，是船舶航運(yùn)的關(guān)鍵部分，隨著網(wǎng)絡(luò)、通訊技術(shù)以及電子制造工藝水平的快速發(fā)展，現(xiàn)代化船舶自動化程度越來越高，機(jī)艙的環(huán)境和自動監(jiān)控水平也得到大大的提高。但由于某些儀器儀表并沒有提供與計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的接口，為了要實現(xiàn)檢測自動化，需要利用數(shù)字圖像處理技術(shù)來實現(xiàn)儀器儀表讀數(shù)的高速自動識別。 傳統(tǒng)的ccD圖像采集系統(tǒng)具有速度慢、功能簡單、體積大、功耗大等特點，不能滿足日益發(fā)展的機(jī)器視覺應(yīng)用的需要，尤其是在一些新型應(yīng)用領(lǐng)域比如嵌入式視覺、智能監(jiān)控方面的需要。本文利用ARM7的S3C44BOX處理器和CMOS圖像傳感器件設(shè)計并完成了一個數(shù)字圖像采集系統(tǒng)。系統(tǒng)充分考慮了ARM技術(shù)與CMOS圖像傳感技術(shù)的優(yōu)勢及特點，把圖像采集和圖像處理識別功能集中在一個模塊實現(xiàn)，具有功能豐富、處理能力強(qiáng)、接口靈活和擴(kuò)展方便等優(yōu)點。系統(tǒng)的特色為：構(gòu)建了基于S3C44BOX的圖像采集的硬件平臺；研究并移植了引導(dǎo)程序Bootloader和操作系統(tǒng)uClinux；實現(xiàn)了實時多任務(wù)的處理，從而大幅提高系統(tǒng)的管理能力。 本論文研究如何使用低成本的CMOS圖像傳感器構(gòu)建一個嵌入式圖像識別系統(tǒng)的設(shè)計和解決方案。這種圖像采集系統(tǒng)帶圖像采集、識別、存儲、顯示等功能，體積很小，可做在一塊電路板上。除了可以做為單獨(dú)的圖像數(shù)據(jù)識別設(shè)備之外，也可以直接做為其它應(yīng)用系統(tǒng)的一個智能集成部件使用。
標(biāo)簽： CMOS ARM 數(shù)字圖像 傳感器
上傳時間： 2013-05-26
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本文的目的就是研究如何應(yīng)用FPGA這種大規(guī)模的可編程邏輯器件實現(xiàn)ccD（Charge Coupled Device，電荷耦合器件）數(shù)字圖像的實時采集及預(yù)處理。基于對實時圖像處理系統(tǒng)的研究與設(shè)計，本文主要研究工作及成果如下： 1.本論文詳細(xì)的介紹了圖像采集卡的結(jié)構(gòu)和基本工作原理。同時，針對高分辨率的ccD攝像機(jī)，探討了有關(guān)點目標(biāo)與ccD像元一一對應(yīng)的圖像采集及其硬件和軟件設(shè)計方法。 2.本文分析了星圖中弱小目標(biāo)、噪聲以及背景的特點，給出了點目標(biāo)的場景圖像的數(shù)學(xué)模型及復(fù)雜背景下點目標(biāo)檢測的預(yù)處理方法。針對星圖灰度分布的特點，采用高斯低通濾波算法和高通濾波算法對星圖進(jìn)行預(yù)處理，同時還對圖像掃描聚類算法進(jìn)行了研究與分析。 3.數(shù)字信號處理器常常因為在復(fù)雜性、運(yùn)算速度等方面的限制，難以實時的實現(xiàn)復(fù)雜的檢測算法。本文采用FPGA技術(shù)，實現(xiàn)了復(fù)雜背景下弱點目標(biāo)的預(yù)處理算法，解決了計算、數(shù)據(jù)緩沖和存儲操作協(xié)調(diào)一致的問題，同時采用并行高密度加法器和流水線的工作方式，使整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和處理速度得以很大的提高，合理的解決了資源和速度之間的相互制約問題，并在實際中取得滿意的結(jié)果。
上傳時間： 2013-07-03
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波前處理機(jī)是自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中實時信號處理和運(yùn)算的核心，隨著自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)得發(fā)展，波前傳感器的采樣頻率越來越高，這就要求波前處理機(jī)必須有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力以保證系統(tǒng)的實時性。在整個波前處理機(jī)的工作流程中，對ccD傳來的實時圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實時處理是第一步，也是十分重要的一步。如果不能保證圖像處理的實時性，那么后續(xù)的處理過程都無從談起。因此，研制高性能的圖像處理平臺，對波前處理機(jī)性能的提高具有十分重要的意義。 論文介紹了本研究課題的背景以及國內(nèi)外圖像處理技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r，接著介紹了傳統(tǒng)的專用和通用圖像處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點和模型，并通過分析DSP芯片以及DSP系統(tǒng)的特點，提出了基于DSP和FPGA芯片的實時圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)基于PC機(jī)模式的圖像處理系統(tǒng)，發(fā)揮了DSP和FPGA兩者的優(yōu)勢，能更好地提高圖像處理系統(tǒng)實時性能，同時也最大可能地降低成本。 論文根據(jù)圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計目的、應(yīng)用需求確定了器件的選型。介紹了主要的器件，接著從系統(tǒng)架構(gòu)、邏輯結(jié)構(gòu)、硬件各功能模塊組成等方面詳細(xì)介紹了DSP+FPGA圖像處理系統(tǒng)硬件設(shè)計，并分析了包括各種參數(shù)指標(biāo)選擇、連接方式在內(nèi)的具體設(shè)計方法以及應(yīng)該注意的問題。 論文在闡述傳輸線理論的基礎(chǔ)上，在制作PCB電路板的過程中，針對高速電路設(shè)計中易出現(xiàn)的問題，詳細(xì)分析了高速PCB設(shè)計中的信號完整性問題，包括反射、串?dāng)_等，說明了高速PCB的信號完整性、電源完整性和電磁兼容性問題及其解決方法，進(jìn)行了一定的理論和技術(shù)探討和研究。 論文還介紹了基于FPGA的邏輯設(shè)計，包括了圖像采集模塊的工作原理、設(shè)計方案和SDRAM控制器的設(shè)計，介紹了SDRAM的基本操作和工作時序，重點闡述系統(tǒng)中可編程器件內(nèi)部模塊化SDRAM控制器的設(shè)計及仿真結(jié)果。 論文最后描述了硬件系統(tǒng)的測試及調(diào)試流程，并給出了部分的調(diào)試結(jié)果。 該系統(tǒng)主要優(yōu)點有：實時性、高速性。硬件設(shè)計的執(zhí)行速度，在高速DSP和FPGA中實現(xiàn)信號處理算法程序，保證了系統(tǒng)實時性的實現(xiàn)；性價比高。自行研究設(shè)計的電路及硬件系統(tǒng)比較好的解決了高速實時圖像處理的需求。
標(biāo)簽： DSPFPGA 圖像處理 電路板 硬件設(shè)計
上傳時間： 2013-04-24
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光斑質(zhì)心檢測系統(tǒng)是APT精跟蹤伺服系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，目前的光斑檢測系統(tǒng)大多是基于PC機(jī)的，存在著高速實時性、穩(wěn)定性問題。在總結(jié)各種檢測算法的基礎(chǔ)上，本文提出了基于FPGA的圖像處理算法，實現(xiàn)了激光光斑中心的高速實時檢測。 文中主要采用3×3窗口模塊和自適應(yīng)閾值模塊，先對ccD輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，判斷光斑的范圍，然后再運(yùn)用光斑的質(zhì)心算法對光斑所占的像元進(jìn)行運(yùn)算，得出光斑位置的脫靶量，最后用VGA格式將圖像顯示在LCD上。本文達(dá)到了的3000幀/s的脫靶量幀速，精度為2urad的技術(shù)指標(biāo)，實現(xiàn)了高速率、高精度的精跟蹤要求。
標(biāo)簽： 實時圖像采集 處理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：林魚2016
隨著電子科學(xué)、圖像傳輸處理技術(shù)與理論的迅速發(fā)展，機(jī)器人視頻監(jiān)控技術(shù)的實際研究與應(yīng)用曰益得到重視，并不斷地在許多領(lǐng)域取得驕人的成果。特別是近年來，機(jī)器人視頻監(jiān)控技術(shù)已成為高技術(shù)領(lǐng)域一個重要的研究課題。 本論文詳細(xì)介紹了一種機(jī)器人視頻監(jiān)視系統(tǒng)的設(shè)計方案，實現(xiàn)了具有前端視頻采集、圖像傳輸處理功能的FPGA系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用Altera公司的FPGA芯片作為中央處理器，由視頻采集模塊、異步FIFO模塊、I
標(biāo)簽： FPGA 機(jī)器人 視頻監(jiān)視系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-21
上傳用戶：ybysp008
目前的國內(nèi)的ccD高清攝相頭能夠輸出一組視頻信號和數(shù)字圖像信號，雖然視頻信號能夠直接在監(jiān)視器顯示，但是輸出的數(shù)字圖像信號占用存儲空間太大，不便于進(jìn)行傳輸。本文設(shè)計了一種基于FPGA的數(shù)字圖像壓縮卡。 在過去的十幾年中，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制訂了一系列的國際視頻編碼標(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)化算法實驗結(jié)果。 H．264/AVC仍基于以前視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動補(bǔ)償混合編碼方案，主要不同有：增強(qiáng)的運(yùn)動預(yù)測能力，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，增加了一個數(shù)量級的復(fù)雜度。實際中恰當(dāng)?shù)厥褂肏．264/AVC編碼工具可以較低的實現(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。針對它們的作用和實現(xiàn)方法的不同，可采用不同的硬件實現(xiàn)方法。本文基于上述思路進(jìn)行優(yōu)化，具體的工作包括：針對去塊濾波的復(fù)雜性，本文提出一種適合硬件實現(xiàn)的算法，使其在節(jié)省了資源的同時，很好的達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)所定義的性能。針對變換量化的復(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現(xiàn)方法。針對碼率控制的實現(xiàn)，本文提出了一種有別于傳統(tǒng)實現(xiàn)方式的算法，在保證實時性的同時，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，給出了一種實時編碼器結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了對高清圖像格式(720P)的實時編碼，并將其和當(dāng)前業(yè)界先進(jìn)水平進(jìn)行了對比，表明本文所實現(xiàn)得結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到當(dāng)前業(yè)界的先進(jìn)水平。
上傳時間： 2013-07-23
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