基于FPGA的显微图像采集平台控制系统设计
发布时间：2017-11-01 09:00
本文关键词：基于FPGA的显微图像采集平台控制系统设计
更多相关文章： 显微图像采集 USB数据总线 显微图像分割 内嵌算法
【摘要】：显微镜在生物医学、植物学和微电子等相关领域具有不可替代的作用。实验操作员使用传统光学显微镜时直接用眼观察,无法保存观察结果,显微图像分析结果好坏全凭个人能力决定。普通光学在观察大批量的同类型的观察素材时,显微图像分析处理不能获得图像处理软件的帮助,因而需要大量的人力资源。这些原因也就造成了个人工作效率低。综上所说传统光学显微镜在某些特定领域使用过程中显露出越来越多的局限性。为了克服这些缺点,研究人员根据光学、光学材料学、微电子学等各方面的知识光学设计出了数码显微镜。数码显微镜配备高分辨率的光学感光元件,能够将红绿蓝三种不同颜色的光强转换成相应电荷。数码显微镜的控制系统可以采集这些元件的电荷并将其数字化。最后数码显微镜的内置微控制器可以控制这些数据,并通过相应的数据总线传输到上位机。上位机图像处理软件可以将数字图像进行实时显示。最后还可以对显微图像进行处理以获得更加清晰的目标图像。由于数字图像处理,底层图像处理的数据量很大,要求处理速度快,但运算结果相对比较简单,并且处理图像时所有元素均需施以相同的操作。数字图像处理的这些特点非常适合于映射到FPGA架构中由硬件算法实现。综上所述本文提出了一种关于显微镜的改进方法。在这种方法中利用OV7670模块采集显微图像,然后在FPGA芯片内嵌算法对显微图像进行预处理,最后通过USB数据总线将图像传输到上位机中。基于FPGA显微图像采集平台控制系统主要实现以下功能:1.利用OV7670模块完成显微图像采集;2.通过VGA接口完成显微图像的液晶屏显示;3.利用USB数据总线完成图像数据传输。4.在上位机中对显微图像进行采集并通过MATLAB软件实现显微图像算法仿真验证。
【关键词】：显微图像采集 USB数据总线 显微图像分割 内嵌算法
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：
- 摘要5-6
- Abstract6-10
- 第1章 绪论10-14
- 1.1 课题来源及研究的目的和意义10-11
- 1.2 国内外发展现状11-13
- 1.2.1 国内发展现状11-12
- 1.2.2 国外发展现状12-13
- 1.3 论文研究内容13-14
- 第2章 显微图像采集平台的控制系统设计方案14-21
- 2.1 显微图像采集平台控制系统功能模块的划分14-19
- 2.1.1 光学成像模块14-15
- 2.1.2 图像采集模块15-17
- 2.1.3 图像传输模块17-18
- 2.1.4 图像显示模块18-19
- 2.2 系统总体方案19-20
- 2.3 本章小结20-21
- 第3章 显微图像采集平台控制系统硬件电路设计21-36
- 3.1 系统硬件概述21-22
- 3.2 最小系统22-24
- 3.2.1 SDRAM存储系统电路23-24
- 3.2.2 VGA接口驱动电路24
- 3.3 USB接口电路设计24-29
- 3.3.1 CY7C68013芯片特点25-26
- 3.3.2 CY7C68013芯片结构26
- 3.3.3 CY7C68013同步FIFO配置26-29
- 3.4 OV7670摄像头模块29-34
- 3.4.1 OV7670的特性及功能框图29-31
- 3.4.2 OV7670摄像头硬件电路31-33
- 3.4.3 OV7670的参数控制方法33-34
- 3.5 本章小结34-36
- 第4章 显微图像的传输及处理算法36-46
- 4.1 USB接口程序设计36-41
- 4.1.1 USB固件程序及驱动程序设计36-39
- 4.1.2 安装过程39-40
- 4.1.3 CY7C68013帧同步及抽帧写入功能设计40
- 4.1.4 FPGA程序工作流程40-41
- 4.2 显微图像处理41-45
- 4.2.1 基于小波模极大与区域生长的图像分割方法41-42
- 4.2.2 二维小波模变换模极大与图像边缘提取42-44
- 4.2.3 基于小波模极大的区域生长算法44-45
- 4.3 本章小结45-46
- 第5章 实验结果与测试46-53
- 5.1 图像采集系统组成46-48
- 5.2 采样速率与USB数据传输速率的匹配测定48-49
- 5.3 显微图像处理实验结果49-52
- 5.3.1 显微图像采集49
- 5.3.2 显微图像分割算法仿真结果分析49-52
- 5.4 本章小结52-53
- 结论53-54
- 参考文献54-57
- 攻读学位期间发表的学术论文57-58
- 致谢58
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6 王s，
本文编号：1126102
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