学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于嵌入式系统的高速图像识别装置研究

作　者: 潘玉荣
导　师: 张道德；杨光友
学　校: 湖北工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: ARM+FPGA 图像处理中值滤波边沿检测图像识别
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 96次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本论文设计了一套基于ARM+FPGA的图像处理的装置,并利用了FPGA内部丰富的逻辑资源、并行处理特性、硬件特性和ARM强大运算能力,实现了图像数据的实时采集、处理和显示。系统分为两个部分:FPGA和ARM部分。底层图像处理数据量大但算法复杂度小而单一,使用FPGA实现;上层图像数据量小但图像处理算法复杂度高,使用ARM来实现。FPGA中实现了对COMS摄像头的驱动与数据实时采集,并将采集的数据转换为合适的格式,然后对其进行灰度转换;采用改善的快速中值滤波算法实现对图像的滤波去噪;使用八个方向的Sobel算子对图像边沿进行检测并将检测到的边沿进行轮廓提取、图像二值化。最终根据ARM的控制信号将图像数据分别传送到2个SRAM中。ARM和FPGA间使用2个SRAM实现数据交互,FPGA和ARM采用乒乓操作实现对两个SRAM的读写。在ARM中主要搭建了图像处理的框架。ARM根据FPGA的信号,对两个SRAM分时读取,将采集的图像数据进行简单的特征提取,并通过LCD控制传输到3.5寸TFT触摸屏显示。使用Modesim实现了对FPGA中图像处理的仿真,并通过VGA和LCD将整个系统图像处理的效果直观显示出来。本课题为图像处理平台FPGA+ARM的组合做了有益的探索性尝试,对今后完成以FPGA+ARM平台的实时图像处理系统的设计有着积极的意义。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章引言  8-11
  1.1 数字图像处理研究现状  8-9
    1.1.1 数字图像处理技术的研究现状  8
    1.1.2 图像处理硬件平台的研究现状  8-9
  1.2 课题研究的意义  9-10
  1.3 主要研究内容  10-11
第2章系统总体方案  11-15
  2.1 ARM 和FPGA 的分工  11-13
    2.1.1 ARM 的特性  11-12
    2.1.2 FPGA 的特性  12-13
    2.1.3 ARM 和 FPGA 任务分配  13
  2.2 系统硬件平台架构确定  13-14
  2.3 小结  14-15
第3章嵌入式硬件平台的设计  15-27
  3.1 图像处理硬件平台确定  15-16
  3.2 硬件模块设计  16-25
    3.2.1 FPGA 硬件电路部分设计  16-22
    3.2.2 ARM 硬件电路部分设计  22-25
  3.3 系统性能分析  25-26
  3.4 小结  26-27
第4章基于FPGA 的图像处理模块的实现  27-48
  4.1 FPGA 内部功能模块总体框架  27-28
  4.2 COMS 摄像头交互模块  28-31
    4.2.1 I~2 C 总线介绍及其实现  28-30
    4.2.2 COMS 摄像头驱动模块  30
    4.2.3 COMS 摄像头数据采集模块  30-31
  4.3 格式转换模块  31-34
    4.3.1 方形窗的基本原理  31-32
    4.3.2 格式转换的实现  32-33
    4.3.3 验证结果  33-34
  4.4 灰度转换模块  34-35
    4.4.1 灰度转换原理  34-35
    4.4.2 灰度转换实现  35
    4.4.3 验证  35
  4.5 中值滤波模块  35-39
    4.5.1 FPGA 中3x3 方形窗的创建  36
    4.5.2 中值滤波算法的实现  36-38
    4.5.3 验证  38-39
  4.6 边沿检测模块  39-44
    4.6.1 边沿检测算子的选择  40-41
    4.6.2 边沿检测的实现  41-43
    4.6.3 验证  43-44
  4.7 轮廓提取模块  44-45
    4.7.1 轮廓提取实现  44
    4.7.2 验证  44-45
  4.8 SRAM 和FPGA 的接口模块  45-46
  4.9 SDRAM 控制模块  46-47
  4.10 VGA 控制模块  47
  4.11 小结  47-48
第5章基于ARM 的图像处理模块的实现  48-56
  5.1 SRAM 交互模块  48-49
  5.2 模式识别  49-53
    5.2.1 特征提取  50-52
    5.2.2 模式判断  52-53
  5.3 LCD 控制模块  53-55
    5.3.1 LCD 控制器工作原理  53-54
    5.3.2 图像显示实现  54-55
  5.4 小结  55-56
第6章系统实现与分析  56-59
  6.1 硬件平台的实现结果  56
  6.2 图像处理实现效果  56-59
第7章总结与展望  59-61
  7.1 总结  59-60
  7.2 展望  60-61
参考文献  61-64
致谢  64

相似论文

基于CCD图像传感器的温度测量技术研究,TH811
基于FPGA的数字图像处理基本算法研究与实现,TP391.41
基于FPGA的高速图像预处理技术的研究,TP391.41
医学超声图像去噪方法研究,TP391.41
多币种纸币处理技术的研究与实现,TP391.41
基于嵌入式图像处理单元的运动目标跟踪系统研究,TP391.41
机械臂视觉伺服系统的研究,TP242.6
数字图像处理在集装箱检测中的应用研究,TP274.4
半成型结构在休闲女装中的应用,TS941.2
基于机器视觉的光纤几何参数检测研究,TN253
羊绒与羊毛纤维鉴别系统的研究,TS101.921
基于图像处理技术的两相流动特性描述,TP391.41
基于FPGA高清视频车辆检测系统的设计与实现,TP391.41
基于嵌入式技术的导盲机器人设计,TP368.1
群控电梯客流密度实时识别技术研究,TP391.41
SupMAX800D控制系统DPU改进设计与实现,TP273.5
沉积物岩心灰度图像处理技术及其在东海内陆架高分辨沉积记录中的应用,P736.21
图像信息处理机的图像处理方法研究,TP391.41
一类工具加工痕迹的检验识别,TP391.41
数码相机中Bayer格式数字图像的降噪与颜色插值算法的研究,TP391.41
基于回归的图像超分辨率重建技术研究,TP391.41