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基于DSP和FPGA的验布机图像处理系统设计

作　者: 周清
导　师: 沙涛
学　校: 南京理工大学
专　业: 电路与系统
关键词: 小波变换 验布机 织物疵点检测 图像处理 FPGA DSP
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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引　用: 3次
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内容摘要


光电验布机对实时性和准确性的需求比较高,因此所使用的数字图像处理系统要求必须具有运行复杂灵活算法以及处理海量数字图像数据的能力。本文研究了DSP+FPGA架构的数字图像处理系统在光电验布机系统中的使用。本文研究了整个光电验布机图像处理系统的硬件设计。光电验布机图像处理系统的硬件平台包括最小系统模块、CCD图像数据采集模块、数据通信模块和外部存储模块。其中最小系统模块由电源电路、时钟电路、复位电路和FPGA配置电路组成；数据通信模块包括FPGA与DSP通信接口电路、RS232通信接口电路和以太网通信接口电路；外部存储模块包含FPGA与FLASH存储器的接口电路和FPGA与SRAM存储器的接口电路。本文也研究了光电验布机图像处理系统的大部分软件设计。系统的软件设计包括DSP启动程序设计、NiosⅡ软核程序设计和小波算法的DSP实现等。其中,NiosⅡ软核程序设计包括网卡驱动程序设计、网络通信程序设计和图像存储模块设计等。本系统中的织物图像含有采样过程中产生的噪声,所以本文也研究了小波变换在织物图像去噪中的应用及DSP实现。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-12
  1.1 课题的科学意义和应用前景  7
  1.2 织物布面简介  7-10
    1.2.1 布面的规格和组织结构  7-8
    1.2.2 布面上的疵点  8-9
    1.2.3 布面疵点的评分  9-10
  1.3 课题研究的主要内容及成果  10-12
2 验布机图像处理系统的总体设计  12-21
  2.1 光电验布机系统原理  12-13
  2.2 图像处理系统的总体设计  13-15
  2.3 DSP芯片TMS320C6455介绍  15-17
    2.3.1 TMS320C6455的性能特点  15-16
    2.3.2 TMS320C6455的内核结构  16-17
  2.4 ALTERA FPGA EP2S90系列芯片介绍  17-21
    2.4.1 EP2S90的性能特点  17-18
    2.4.2 EP2S90的内部结构  18-21
3 小波变换在织物图像去噪中的应用  21-28
  3.1 小波变换简述  21-24
    3.1.1 从Fourier变换到小波变换  21-22
    3.1.2 小波变换  22-24
  3.2 小波变换在织物图像去噪中的应用  24-28
    3.2.1 小波去噪原理  24-26
    3.2.2 阀值化方法  26
    3.2.3 小波变换用于织物图像去噪  26-28
4 系统硬件设计  28-46
  4.1 最小系统模块  28-33
    4.1.1 电源电路的设计  28-30
    4.1.2 时钟电路的设计  30-31
    4.1.3 复位电路的设计  31-32
    4.1.4 FPGA配置电路的设计  32-33
  4.2 CCD图像数据采集模块  33-35
    4.2.1 CCD相机简介  33
    4.2.2 图像数据采集电路的设计  33-35
  4.3 数据通信模块  35-42
    4.3.1 FPGA与DSP通信接口电路  35-40
    4.3.2 RS232通信接口电路  40-41
    4.3.3 以太网通信接口电路  41-42
  4.4 外部存储模块  42-46
    4.4.1 FPGA与FLASH的接口设计  42-43
    4.4.2 FPGA与SRAM的接口设计  43-46
5 系统软件设计  46-61
  5.1 DSP启动程序设计  46-48
    5.1.1 DSP启动子系统的硬件框图及启动过程  46-47
    5.1.2 下载DSP应用程序到FLASH  47-48
  5.2 Nios Ⅱ程序设计  48-56
    5.2.1 网卡驱动程序设计  48-52
    5.2.2 网络通信程序设计  52-53
    5.2.3 图像存储模块设计  53-56
  5.3 小波算法的DSP实现  56-61
6 系统调试及总结  61-69
  6.1 DSP EMIFA接口调试  61-64
    6.1.1 使能EMIFA接口  61-62
    6.1.2 通过EMIFA接口写FPGA内部SRAM  62-63
    6.1.3 通过EMIFA接口读FPGA内部SRAM  63-64
  6.2 系统软件调试  64-67
  6.3 总结  67-69
致谢  69-70
参考文献  70-73
附录A 图像处理系统PCB板  73-74
附录B 图像处理系统实物图  74

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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