隨著數碼技術的不斷發展，數字圖像處理的應用領域不斷擴大，其實時處理技術成為研究的熱點。VLSI技術的迅猛發展為數字圖像實時處理技術提供了硬件基礎。其中FPGA(現場可編程門陣列)的特點使其非常適用于進行一些基于像素級的圖像處理。 傳統的圖像顯示系統必須連接到PC才能觀察圖像視頻，存在著高速實時性、穩定性問題。本設計脫離高清晰工業相機必須與PC連接才可以觀看到高清晰圖像的束縛，實現系統的小型化。針對130萬像素彩色1/2英寸鎂光CMOS圖像傳感器，提出用硬件實現Bayer格式到RGB格式轉換的設計方案，完成由黑白圖像到高清彩色圖像的轉換，用SDRAM作緩存，輸出標準VGA信號，可直接連接VGA顯示器、投影儀等設備進行實時的視頻圖像觀看，與模擬相機740X576分辨率(480線)圖像相比，設計圖像畫質相當于1280X1024分辨率(750線)，最高幀率25fps，整個結構應用FPGA作為主控制器，用少量的緩存代替傳統的大容量存儲，加快了運算速率，減小了電路規模，滿足圖像實時處理的要求，使展現出來的視頻圖像得到質的飛躍。可以廣泛應用于工業控制和遠程監控等領域。 論文研究的重點是采用altera公司EP2C芯片前端驅動CMOS圖像傳感器，實時采集Bayer圖像象素，分析研究CFA圖像插值算法，實現了基于FPGA的實時線性插值算法，能夠對輸入是每像素8bit、分辨率為1280×1204的Bayer模式圖像數據進行實時重構，輸出彩色RGB圖像。由端口FIFO作為數據緩沖，存儲一幀圖像到高速SDRAM，構建VGA顯示控制器，實現對輸入是每像素24bit(RGB101010)、分辨率為640×480、幀頻25HZ彩色圖像進行實時顯示。 整個模塊結構包括電源模塊單元等、CMOS成像單元、FPGA數據處理單元、SDRAM控制單元、VGA顯示接口單元。 最后，對系統進行了調試。經實驗驗證，系統達到了實時性，能正確和可靠的工作。整個設計模塊能夠滿足高幀率和高清晰的實時圖像處理，占用系統資源很少，用較少的時間完成了圖像數據的轉換，提高了效率。
上傳時間： 2013-06-08
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LED顯示屏是LED點陣模塊或者像素單元組成的平面顯示屏幕。自從誕生以來，以其亮度高、視角廣、壽命長、性價比高的特點，在交通、廣告、新聞發布、體育比賽、電子景觀等領域得到了廣泛應用。 LED顯示屏控制器作為控制LED屏顯示圖像、數據的關鍵，是整個LED視頻顯示系統的核心。本文研究的是對全彩色同步LED屏的控制，控制LED屏同步顯示在上位機顯示系統中某固定位置處的圖像。根據已有的LED顯示屏及其驅動器的特點，提出了一種可行的方案并進行了設計。系統主要分為兩個部分：視頻信號的獲取，視頻信號的處理。 經過分析比較，決定從顯卡的DVI接口獲得視頻源，視頻源經過DVI解碼芯片TFP401A的解碼后，可以獲得圖像的數字信息，這些信息包括紅、綠、藍三基色的數據以及行同步、場同步、使能等控制信號。這些信號將在視頻信號處理模塊中被使用。 信號處理模塊在接收視頻信號源后，對數據進行處理，最后輸出數據給驅動電路。在信號處理模塊中，采用了可編程邏輯器件FPGA來完成。可編程邏輯器件具有高集成度、高速度、高可靠性、在線可編程（ISP）等特點，所以特別適合于本設計。利用FPGA的可編程性，在FPGA內部劃分了各個小模塊，各小模塊中通過少量的信號進行聯系，這樣就將比較大的系統轉化成許多小的系統，使得設計更加簡單，容易驗證。本文分析了驅動電路所需要的數據的特點，全彩色灰度級的實現方式，決定把系統劃分為視頻源截取、RGB格式轉化、位平面分離、讀SRAM地址發生器、寫SRAM地址發生器、讀寫SRAM選擇控制器、灰度實現等模塊。 最后利用示波器和SignalTap II邏輯分析儀等工具，對系統進行了聯合調試。改進了時序、優化了布局布線，使得系統性能得到了良好的改善。 在分析了所需要的資源的基礎上，課題決定采用Altera的Cyclone EP1C12 FPGA設計視頻信號處理模塊，在Quartus II和modelsim平臺下，用Verilog HDL語言開發。
上傳時間： 2013-05-19
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LED顯示屏作為一項高新科技產品正引起人們的高度重視，它以其動態范圍廣，亮度高，壽命長，工作性能穩定而日漸成為顯示媒體中的佼佼者，現已廣泛應用于廣告、證券、交通、信息發布等各方面，且隨著全彩屏顯示技術的日益完善，LED顯示屏有著廣闊的市場前景。 本文主要研究的對象為全彩色LED同步顯示屏控制系統，提出了一個系統實現方案，整個系統分三部分組成：DVI解碼電路、發送系統以及接收系統。DVI解碼模塊用于從顯卡的DVI口獲取視頻源數據，經過T.D.M.S.解碼恢復出可供LED屏顯示的紅、綠、藍共24位像素數據和一些控制信號。發送系統用于將收到的數據流進行緩存，經處理后發送至以太網芯片進行以太網傳輸。接收系統接收以太網上傳來的視頻數據流，經過位分離操作后存入SRAM進行緩存，再串行輸入至LED顯示屏進行掃描顯示。然后，從多方面論述了該方案的可行性，仔細推導了LED顯示屏各技術參數之間的聯系及約束關系。 本課題采用可編程邏輯器件來完成系統功能，可編程邏輯器件具有高集成度、高速度、在線可編程等特點，不僅可以滿足高速圖像數據處理對速度的要求，而且增加了設計的靈活性，不需修改電路硬件設計，縮短了設計周期，還可以進行在線升級。
上傳時間： 2013-04-24
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本文研究的視頻處理系統是上海市科委技術攻關基金項目“計算機視覺及其芯片化實現”的一部分，主要完成計算機視覺系統的一些基本工作，即視頻圖像的采集、預處理和顯示等。 視頻圖像采集和預處理系統以Xilinx公司Virtex-ⅡPro系列的FPGA為核心控制器件，結合視頻模數轉換芯片和VGA顯示器，完成視頻圖像的實時采集、預處理和顯示。采集和顯示部分作為同外界交流信息的渠道，是構成計算機視覺系統必不可少的一部分；圖像預處理則是計算機視覺系統進行高層處理的基礎，優秀的預處理算法能有效改善圖像質量，提高系統分析判斷的準確性。 本文在介紹基于FPGA的視頻采集、預處理系統整體架構的基礎上，圍繞以下四個方面展開了工作： 1.研究并給出了兩種基于FPGA的設計方案用于實現YCrCb色度空間到RGB色度空間的轉換； 2.針對采集的視頻圖像，根據VGA顯示的要求，給出了一種實現圖像去隔行的方案； 3.分析了一系列圖像濾波的預處理算法，如均值濾波、中值濾波和自適應濾波等，在比較和總結各算法特點的基礎上，提出了一種新的適用于處理混合噪聲的濾波算法：混合自適應濾波法； 4.根據算法特點設計了多種采用FPGA實現的圖像濾波算法，并對硬件算法進行RTL級的功能仿真和驗證，還給出了各種濾波算法的實驗結果，在此基礎上對各種算法的效果進行直觀的比較。 文中，預處理算法的實現充分利用了FPGA的片內資源，體現了FPGA在圖像處理方面的特點及優勢。同時，視頻采集和顯示的控制模塊也由同一FPGA芯片實現，從而簡化了系統整體結構。視頻采集和預處理系統在FPGA上的成功實現為“計算機視覺及其芯片化實現”奠定了必要的基礎、提供了一定理論依據。
上傳時間： 2013-07-26
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本文研究特種LCD的圖像處理方法和FPGA實現方案，并研制出基于FPGA的若干實際應用系統，有效地解決目前存在的問題。本文主要研究內容為： (1)給出一種基于彩色空間變換的色彩調整方法，在YCrCb空間內實現亮度和色度分離，避免了RGB空間兩者同時變化造成偏色和失真的現象，并在FPGA內采用流水線結構改進3階矩陣運算的邏輯結構，節省出2/3的邏輯資源，提高了模塊的最高運行速度。 (2)研究利用FPGA實現圖像實時縮放處理的方法，選擇能夠滿足特種LCD要求的雙線性插值法作為研究對象，實時計算插值系數dx和dy，并采用流水線結構進行插值計算，僅使用FPGA中的3個雙端口RAM來緩沖圖像數據，沒有外擴大容量幀存儲器，降低了成本，提高特種LCD的系統兼容性。 (3)設計一種針對特種LCD更為簡捷、有效的隔行轉逐行掃描的實現方案，即利用圖像實時縮放的方法，把一場圖像縮放到LCD的分辨率，實現復合視頻圖像在LCD的“滿屏”顯示，改善現有特種LCD在顯示隔行掃描的復合視頻信號時，遇到圖像信息丟失或顯示效果不佳的問題。 (4)設計出一種基于字符和位圖的數字OSD控制核，合理使用分布式RAM和塊RAM兩種邏輯資源來存儲字符和位圖信息，OSD圖像由數字邏輯自動合成，編程簡單靈活，使特種LCD的參數調整更加方便。 (5)研制成功基于FPGA的特種LCD顯示控制板，能顯示三種分辨率640×480，800×600，1024×768的圖像信號；支持寬范圍的亮度、對比度、顯示位置等參數的實時調整，并提供全功能的透明OSD菜單進行指示。 (6)研制成功基于FPGA的特種LCD圖像調節板，用于對某型號機載特種LCD進行改造，增加寬范圍的亮度、對比度、圖像顯示位置的實時調整功能，提供無信號輸入檢測與OSD指示功能，提高圖像顯示的性能，通過了環境溫度試驗與性能測試，并已裝機。 (7)研制成功基于DSP和FPGA的圖像采集顯示板，實現了對全分辨率復合視頻信號進行25幀/秒的實時采集和顯示，在DSP內使用“三幀”輪換的圖像數據緩沖方法提高了系統的實時處理能力，使之能夠完成一定復雜度的實時圖像處理。
上傳時間： 2013-06-12
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21世紀是“信息世紀”，隨著人們生活水平的不斷進步，對于家居環境要求也日益增高。如何將信息產業的最新成果，應用于構建一個舒適和諧的家居環境，已日益引起人們的關注和重視。傳統的家庭電子電器類產品具有單個控制的特點，無法進一步構成網絡，和外界進行信息交互。“智能家居”概念的提出，改變了這種這種狀況。智能家居系統可以將相對獨立的電器產品“智能”地連接在一起，提供全方位信息交換功能，幫助家庭內部及外部實現信息暢通，從而優化生活環境，提高生活質量。 本文提出了一種基于GPRS網絡的以ARM和嵌入式Linux操作系統為基礎的家庭網關無線接入方案，能通過手機短信息對控制節點進行遠程控制，實時獲得當前圖像信息和家居環境的各項物理參數。 本文所做的主要工作為： 1．調研了國內外智能化家居系統的研究現狀和發展趨勢，并結合目前國內智能家居的發展特點，設計了基于嵌入式系統的智能家居監控系統。在設計中選用了ARM9 S3C2440處理器和嵌入式Linux操作系統，主要由基于ARM的主控模塊、GPRS短信發送模塊、基于nRF2401的無線（分）節點通信模塊幾個部分組成。 2．建立了嵌入式系統的平臺和開發環境。主要包括嵌入式Linux的裁減、設備驅動程序的編寫，交叉編譯和串口驅動的編寫，完成了USB驅動的移植。 3．在組網方式上選擇了nRF2401無線射頻模塊和GPRS模塊，完成了周邊器件的電路設計，實現了無線模塊的相互通信和信息傳輸。 4．實現了XMODOM協議，將圖片和物理信息傳送至GPRS模塊，并實現了彩信的MMS發送。 本文完成了智能家居監控系統的硬件設計和軟件設計，并進行了調試，驗證了所設計系統的有效性和實用性。實驗結果表明提出的監控系統設計方法是可行的，且整個系統具有良好的通用性和可擴展性。由于采用Linux作為嵌入式操作系統，符合嵌入式的發展潮流，方便了在該設計的基礎上進行二次開發和擴展。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著科學技術的飛速發展，各科學領域對測試技術提出了越來越高的要求。調速器試驗臺是調試、校驗調速器性能的一種試驗工具，是船舶修造廠、尤其調速器修造專業廠必須具有的試驗設備。基于ARM嵌入式平臺和uC/OS-II實時操作系統的嵌入式控制調速器試驗臺是基于國內外調速器測試技術的發展趨勢和工作的實際要求。本調速試驗臺充分利用了嵌入式單片機技術和傳感器技術，通過采用多種傳感器采集系統所需要的數據，例如直流電機的轉速、調速器的齒條位移等等，經過單片機系統處理并輸出結果來實現調速器試驗臺的功能，并運用新型的全彩液晶顯示屏將各種試驗數據顯示出來。 本文主要是針對調速試驗臺控制系統的研究，在分析了嵌入式軟硬件可實現模塊化設計的基礎上，借鑒了“開發平臺”的設計思想，首先，在ARM嵌入式最小系統的基礎上架構通用的硬件平臺，對測控平臺的硬件結構進行設計，特別是對于關鍵的接口電路進行了比較深入的研究，針對不同的應用，集成了多種接口電路。其次，在實現嵌入式實時多任務操作系統uC/OS-II在ARM上可移植的基礎上，架構了通用的軟件平臺，對接口電路驅動程序進行模塊化設計。最后，研究了基于參數實時可變型的一種新型的PID控制算法，并將此PID算法作為調速試驗臺的控制算法。 通過對本系統的研究開發，提高了調速器試驗臺的測試精度，也使性能更加穩定可靠，實現了整個測試過程的自動化，從而減輕了試驗人員的勞動強度，提高了工作效率，降低了試驗成本，也同時消除了安全隱患，因此對本課題的研究具有較大的現實意義。
上傳時間： 2013-07-20
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近年來，我國通信技術的發展勢頭十分迅猛。以電路交換和數字程控交換技術為基礎的電話網更是在整個通信網中占據著重要的地位。面對信息時代的到來，人們在領略信息社會樂趣的同時，也遇到了新的挑戰，學習和掌握程控交換技術己成為有關工程技術人員和廣大青年學生迫切的需要。 本論文在研讀了大量的文獻、參考相關設計的基礎上，根據程控交換的基本原理，面向各高校實驗室和相關研究單位，設計了基于ARM的程控交換實驗系統，本實驗系統以ARM+CPLD為控制系統，按照功能不同進行模塊化設計，在本實驗系統上能夠完成程控交換中的大部分基礎性實驗以及一些和程控交換編程調試相關的實驗。 本實驗系統由硬件和軟件兩部分組成，硬件包括CPU控制電路、用戶接口電路、交換網絡、中繼電路、信號音產生電路、雙音多頻電路、彩鈴電路以及LCD顯示電路等部分。軟件包括基本級程序、周期級程序，在最后還對LCD顯示部分的uC/GUI程序進行了介紹，通過硬件和軟件結合完成了人工交換、空分交換、時分交換、數字中繼接口以及彩鈴等各種實驗。 本套實驗系統目前已經投入使用，與其它程控交換實驗系統相比，本實驗系統提供了豐富的擴展口，實驗者可以自行進行擴展實驗，同時，本實驗系統人機交互界面友好，操作簡單方便。
上傳時間： 2013-07-30
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自90年代以來，LED顯示屏的設計制造和應用水平得到日益提高，LED顯示屏經歷了從單色、雙色圖文顯示屏，到圖像顯示屏，一直到今天的全彩色視頻顯示屏的發展過程。在此發展過程中，無論在器件的性能(超高亮度LED顯示屏及藍色發光二極管等)和系統組成(計算機化的全動態顯示系統)等方面都取得了長足的進步。 LED顯示屏相比與其它的平板顯示器，有其獨特的優越性，比如：可靠性高、使用壽命長、環境適應能力強、性價比高且成本低等特點，且隨著全彩屏顯示技術的日益完善，使得LED顯示屏在許多場合得到廣泛的應用。 本文詳細介紹了利用DVI接口作為視頻LED顯示屏數據源，利用查表的方法實現伽瑪矯正的實現方案和實現4096級灰度的LED視頻顯示屏控制系統的設計原理。通過對等長時間實現4096級灰度方案的分析，得到此方案在系統速度和顯示屏的亮度上存在的局限，提出采用變長時間和消影時間相結合的方案實現4096級灰度的方案及實現，這是在提高硬件成本以獲得成本，速度和亮度的折中。在此基礎上，提出了用脈沖打散輸出的方法改善LED顯示屏顯示效果，并探討了低幀頻無閃爍LED全彩屏的實現方法；對一些可以提高LED顯示屏系統技術的新技術展開討論，為今后的動態全彩色LED顯示屏具體實現打下堅實的理論基礎。
上傳時間： 2013-04-24
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近年來LED顯示技術發展迅速,LED全彩顯示屏得到了廣泛的應用.LED顯示技術涵蓋了微機控制、視頻、光學、機械和數字圖像處理等多種技術.針對現有LED顯示系統數據傳輸和顯示存在的缺陷和開發難度,本文提出并實現了一種新型的LED顯示系統方案.該方案把ARM處理器應用到LED顯示屏中,采用FPGA技術開發了LED顯示屏系統.本文主要討論了利用網絡傳輸LED顯示數據的實現方法,包括嵌入式系統的設計以及TCP/IP協議的實現等分析和設計工作.全文分為七章,首先提出現有LED顯示系統數據傳輸和顯示存在的缺陷和開發難度,然后提出新的LED顯示系統方案,并論證該方案的可行性.接著闡述了作者采用的嵌入式系統的設計方法和過程.第三章和第四章是嵌入式系統的設計和TCP/IP協議的實現,其中包括硬件和軟件的設計以及嵌入式操作系統μ C/OS-Ⅱ的移植.詳細地分析了基于LPC2214芯片的操作系統移植步驟和過程.本文使用的是1wIP網關協議,把其應用于μ C/OS-Ⅱ,實現了LED顯示屏的網絡通信,還分析了RTL8019芯片的工作過程,編寫了有關驅動代碼.在第五章和第六章中闡述了LED顯示屏顯示原理和利用FPGA實現LED顯示的驅動開發過程,利用占空比法實現LED顯示屏的灰度顯示,使用VHDL語言描述LED顯示屏的灰度實現邏輯.最后根據本文的方案實現了LED顯示屏的彩色顯示,通過分析比較,該方案可行并且達到了預定的要求.
上傳時間： 2013-04-24
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