谈谈图像处理基于DSP和FPGA嵌入式视频系统

论文导读：33-353.7.2图像数据产生模块35-363.7.3顶层文件36-373.8小结37-38第4章DSP后端处理模块的软硬件设计及仿真38-484.1DSP核心板电路设计38-394.2EMIF接口设计39-424.2.1DSP外扩SDRAM接口电路39-414.2.2DSP外扩FLASH接口电路41-424.3系统其它模块设计42-444.3.1时钟模块424.3.2JTAG接口电路42-434.3.3电源
摘要：棉花中有着的异性纤维严重影响着棉花的质量，给棉纺企业带来巨大损失，传统人工分拣又有着着工作量大、效率低、检出率不稳定等缺点，所以探讨高效、高精度的棉花异纤自动检出装置就显得势在必行，而视频系统是该装置的核心组成部分，由此探讨能够运用于棉花异纤分拣装置的高分辨率、高实时性的嵌入式视频图像处理系统具有十分重要的作用。根据嵌入式系统的特点，对DSP和FPGA在视频图像处理中的优点进行了浅析，构建了基于DSP和FPGA的嵌入式视频图像处理系统。系统以TI的高性能DSP TMS320DM642为核心处理器，通过EMIF接口实现了外部存储器的扩展和管理；利用ROM引导方式，通过外扩的FLASH存储器设计引导装载程序，实现了二次bootloader；完成系统视频图像处理算法的实现。FPGA采取ALTERA公司CYLONE系列的EP1C6Q240C8芯片，实现数据的采集和预处理，设计SDRAM制约器实现其内存管理；FIFO完成跨时钟域模块的数据传输和缓存；中值滤波实现了图像的预处理；对棉花中有着的常见的十几种主要异纤的特性进行了浅析，分别以颜色、纹理、均匀性等方面着手进行算法探讨，最后给出了像素点的最佳阈值划定策略和决策单元的阈值划分策略。系统充分发挥DSP和FPGA各自的优点，使之协同实现以视频图像采集到处理的各项功能，体积小，功耗低，结构灵活、处理速度快、实时性强、便于升级维护。将其运用于棉花异纤分拣装置，实时性和检出率等都能基本满足工业现场要求。关键词：视频图像处理论文DSP论文FPGA论文棉花异纤论文
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ABSTRACT3-7
第1章 绪论7-14

1.1 课题探讨背景7-8

1.2 国内外探讨概况、水平和进展走势8-11

1.2.1 棉花异纤分拣机国内外探讨概况、水平和进展走势8-10

1.2.2 嵌入式视频系统国内外探讨概况、水平和进展走势10-11

1.3 基于嵌入式的视频系统实现方式近况浅析11-12

1.4 基于 DSP 和 FPGA 处理器的嵌入式视频系统12

1.5 论文的主要任务和章节安排12-14

第2章 系统设计案例14-21

2.1 系统概述14-15

2.2 系统总体案例设计15-17

2.3 FPGA 子系统设计17-18

2.4 DSP 子系统设计18-19

2.5 图像处理流程设计19-20

2.6 小结20-21

第3章 FPGA 前端数据采集和预处理模块软硬件设计与仿真21-38

3.1 概述21

3.2 基于 Camera Link 接口的图像采集模块21-23

3.3 异步 FIFO 设计与实现23-25

3.1 常规 FIFO 设计策略的缺点23-24

3.2 基于 FPGA 的异步 FIFO 设计实现24-25

3.4 SDRAM 制约器设计25-29

3.4.1 SDRAM 基本知识介绍25-27

3.4.2 SDRAM 制约器的 FPGA 实现27-29

3.5 预处理29-32

3.5.1 视频帧合成29-30

3.5.2 中值滤波30-32

3.6 FPGA 与 DSP 通讯模块设计32-33

3.7 CCD 相机模拟设备的设计33-37

3.7.1 同步信号产生模块33-35

3.7.2 图像数据产生模块35-36

3.7.3 顶层文件36-37

3.8 小结37-38

第4章 DSP 后端处理模块的软硬件设计及仿真38-48

4.1 DSP 核心板电路设计38-39

4.2 EMIF 接口设计39-42

4.

2.1 DSP 外扩 SDRAM 接口电路39-41

4.

2.2 DSP 外扩 FLASH 接口电路41-42

4.3 系统其它模块设计42-44
4.

3.1 时钟模块42

4.

3.2 JTAG 接口电路42-43

4.

3.3 电源模块电路设计43-44

4.4 DSP 引导方式探讨与设计44-46

4.1 引导历程44-45

4.2 链接45-46

4.3 代码的编写46

4.4 FLASH 编程46

4.5 系统 PCB 板的设计46-47

4.6 小结47-48

第5章 视频处理算法探讨48-58

5.1 颜色模型的建立及浅析48-50

5.2 最佳阈值确定策略50-51

5.3 颜色模型变换51-52

5.4 联合特点量法在棉花异纤识别中的运用52-53

5.5 纹理浅析算法在棉花异纤识别中的运用53-55

5.6 色度均匀性浅析纤识别中的运用55-56

5.7 决策单元阈值划分56-57

5.8 小结57-58

第6章 结论58-59
参考文献59-63
致谢63