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基于DSP的图像数据采集处理与传输系统的设计

作　者: 方亮
导　师: 彭楚武
学　校: 湖南大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: DSP OV9650 图像采集图像处理算法 JPEG2000
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着信息技术和通信技术的发展,图像的采集、处理、传输等各方面的技术也取得了长足的进步,具有图像采集处理和传输功能的电子产品已经遍及电力、环保、交通、安防等众多行业。传统的图像采集与传输需要架设通信电缆,难度较大,成本较高。近年来无线通信网络高速发展,传输带宽和稳定性不断提高,使得开发出一种无线图像采集终端成为可能,这不仅能满足社会的需求,而且还具有较大的应用价值。本文针对无线视频监控系统的功能需求,研究并设计了一种基于Blackfin DSP的图像数据采集处理与传输系统。论文首先分析了当前图像采集、无线传输技术的现状以及发展趋势,并在这基础上进行了系统方案的比较,最终确定基于嵌入式技术实现JPEG2000静态图像的采集、压缩编码等工作,并且结合无线传输技术,完成了静态图像采集终端的系统体系结构设计；完成了以DSP芯片BF533为核心,包括图像采集模块、存储器模块、无线传输模块以及相关接口电路的设计；研究了BF533的API功能函数库,实现了对BF533核心处理器的初始化；开发了对OV9650图像采集模块、GTM900无线传输模块的驱动程序；研究了JPEG2000标准及其编码原理并开发了相应的JPEG2000压缩编码程序；为了提高压缩编码的质量,研究了提升的CDF9/7、LS9/7、FLS9/11三种小波变换算法,经过Matlab仿真,分析比较了三种算法的特点,结果表明提升的CDF9/7小波变换应用于灰度直方图不同的图像中所计算出来的图像信噪比(PSNR值)具有明显的优势,因此选择提升的CDF9/7小波能够满足本系统设计要求。在完成系统的软硬件设计和算法实现后,最后做系统测试,在测试过程中调试了U-boot的启动过程,对SDRAM数据总线上的拥堵问题提出了开辟内部缓冲区的解决方案,通过Matlab仿真就多通道位平面扫描的时间性能问题提出了一种一次性扫描的优化方案。测试的结果验证了所设计的系统功能,表明其结构简单、体积小、功耗低,具有较大的实用价值。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-15
  1.1 课题的研究背景  10-11
  1.2 图像采集处理系统的发展  11-12
  1.3 系统方案比较  12-13
  1.4 本课题研究目标和实际意义  13
  1.5 本论文内容和安排  13-15
第2章 JPEG2000压缩编码算法研究  15-24
  2.1 JPEG2000的特点  15
  2.2 JPEG2000核心编码系统的编码模块与过程  15-24
    2.2.1 预处理  16
    2.2.2 小波变换  16-18
    2.2.3 量化  18-19
    2.2.4 EBCOT算法分析  19-22
    2.2.5 JPEG2000第二阶段编码  22-24
第3章图像数据采集处理与传输系统的硬件设计  24-37
  3.1 系统硬件总体设计  24-25
  3.2 图像处理模块  25-27
    3.2.1 信号处理器选型方案  25-26
    3.2.2 JTAG调试接口设计  26-27
  3.3 图像采集模块  27-31
    3.3.1 图像传感器的选型  27-28
    3.3.2 图像采集电路的设计  28-31
  3.4 外围存储器模块  31-33
    3.4.1 SDRAM接口电路设计  31-32
    3.4.2 FLASH接口电路设计  32-33
  3.5 无线传输模块  33-34
  3.6 系统电源设计  34-36
  3.7 高速PCB板电磁兼容性设计  36-37
第4章图像数据采集处理与传输系统的软件设计  37-50
  4.1 BF533的启动  37
  4.2 bootloader启动阶段分析  37-38
  4.3 U-Boot移植与编译  38-40
  4.4 μClinux内核移植  40-43
    4.4.1 μClinux介绍  40-41
    4.4.2 μClinux编译与移植  41-43
  4.5 各模块程序设计  43-50
    4.5.1 BF533初始化程序设计  43-44
    4.5.2 图像采集模块程序设计  44-46
    4.5.3 JPEG2000压缩编码设计  46-48
    4.5.4 无线传输模块程序设计  48-50
第5章提升的小波算法及其在本系统中的应用  50-57
  5.1 小波提升方案的理论分析  50-51
  5.2 Euclidean算法在本设计中应用  51-52
  5.3 Matlab仿真结果以及性能分析  52-55
  5.4 CDF9/7小波的提升分解在本设计中的应用  55-57
第6章系统测试  57-67
  6.1 硬件调试  57
  6.2 软件调试  57-60
  6.3 数据采集的难点与解决方法  60-62
  6.4 多通道位平面编码性能测试与优化  62-63
  6.5 测试结果分析  63-64
  6.6 图像采集、压缩与传输测试  64-67
    6.6.1 系统测试方法  64-65
    6.6.2 系统测试结果  65-67
结论与展望  67-69
参考文献  69-72
致谢  72-73
附录A 攻读学位期间主要的研究成果  73-74
附录B 部分主要程序  74-79
附录C 系统电气原理图  79

基于DSP的图像数据采集处理与传输系统的设计

内容摘要

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