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基于LAN的图像采集处理卡研制

作　者: 王永欣
导　师: 刘晓东
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 图像处理 FPGA JPEG ARM
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 26次
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内容摘要


随着武器装备图像制导技术的广泛应用,需要在测试设备中对图像质量进行评价。目前基于网络的导弹一体化测试设备缺少图像采集处理功能。因此本文在研究基于FPGA的图像采集处理技术的基础上,研制图像采集处理卡,并作为一个功能模块扩展到一体化测试设备中,这对于提高测试设备的综合能力具有重要意义。本文首先介绍了一体化测试设备的应用平台,并在详细研究JPEG压缩方法、压缩技术的基础上,进行图像采集处理卡的硬件设计和软件开发。在硬件设计中,设计了视频采集电路,实现视频信号采集;设计了视频芯片的配置模块,完成视频芯片优化配置;设计了ITU-R BT.656解码模块,完成视频芯片输出图像数据流的解码及抽样;设计了数据缓存模块,完成解码模块和JPEG编码模块之间的图像数据缓存;设计了JPEG编码模块,实现图像数据压缩;设计了本地接口模块,完成图像数据的缓存和一体化测试设备嵌入式LAN接口板对图像采集处理卡的控制信号缓存。在软件设计中,主要实现嵌入式LAN接口板中的控制程序设计。开发了本地接口模块的驱动程序,实现嵌入式LAN接口板对图像采集处理卡的访问功能;开发了图像获取程序,完成LAN接口板对图像数据的获取;在开发网络通信程序方面,移植嵌入式Web服务器,编写了CGI服务程序以及网页代码,实现计算机通过网页动态显示图像采集处理卡压缩后的图像。本文设计的图像采集处理卡在一体化测试设备中运行稳定可靠,能够满足一体化测试设备对图像的实时压缩和网络传输需求,满足任务书的功能要求和性能指标。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章 绪论  10-15
  1.1 课题背景及目的和意义  10-11
  1.2 国内外研究现状分析  11-14
    1.2.1 图像处理技术的国内外研究现状分析  11-12
    1.2.2 基于FPGA的嵌入式图像处理系统的研究现状分析  12-14
  1.3 主要研究内容  14
  1.4 本文结构  14-15
第2章 总体方案  15-22
  2.1 主要功能要求和性能指标  15
  2.2 结构简介  15-16
  2.3 硬件方案  16-19
    2.3.1 视频采集模块  17
    2.3.2 A/D配置模块  17-18
    2.3.3 ITU-R BT.656 解码模块  18
    2.3.4 数据缓存模块  18
    2.3.5 JPEG编码器模块  18-19
    2.3.6 本地接口模块  19
  2.4 软件方案  19-21
    2.4.1 本地接口驱动程序设计  20
    2.4.2 图像获取程序设计  20
    2.4.3 网络通信程序设计  20-21
  2.5 本章小结  21-22
第3章 硬件设计  22-55
  3.1 硬件总体框图  22
  3.2 视频采集模块设计  22-24
    3.2.1 ADV71818功能特性  22-23
    3.2.2 A/D采样电路设计  23-24
  3.3 A/D配置模块设计  24-29
    3.3.1 ADV71818 控制寄存器  24-25
    3.3.2 I2~C配置模块设计  25-29
  3.4 ITU-R BT.656 解码模块设计  29-33
    3.4.1 ADV71818输出时序  29-31
    3.4.2 ITU-R BT.656 解码设计  31-33
  3.5 数据缓存模块设计  33-35
  3.6 JPEG编码器设计  35-53
    3.6.1 JPEG编码原理  35-36
    3.6.2 顶层模块设计  36-37
    3.6.3 DCT模块设计  37-44
    3.6.4 量化模块设计  44-45
    3.6.5 Z字型扫描模块设计  45-46
    3.6.6 DPCM/RLE编码模块设计  46-48
    3.6.7 Huffman编码模块设计  48-53
  3.7 本地接口模块设计  53-54
  3.8 本章小结  54-55
第4章 软件设计  55-61
  4.1 本地接口驱动程序设计  55-56
  4.2 图像获取程序设计  56-57
  4.3 网络通信程序设计  57-60
    4.3.1 BOA服务器相关简介  57-58
    4.3.2 CGI程序设计  58-59
    4.3.3 网页的程序设计  59-60
  4.4 本章小结  60-61
第5章 系统调试和性能测试  61-65
  5.1 系统测试平台  61
  5.2 软硬件调试方法  61-62
    5.2.1 硬件调试方法  61-62
    5.2.2 软件调试方法  62
  5.3 调试中遇到的问题  62-63
  5.4 系统测试过程与结果分析  63-64
  5.5 本章小结  64-65
结论  65-66
参考文献  66-70
攻读学位期间发表的学术论文  70-72
致谢  72

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 数据收集和处理系统
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