基于异构多核处理器的准直图像嵌入式处理平台研究

发布时间：2017-08-29 11:07

  本文关键词：基于异构多核处理器的准直图像嵌入式处理平台研究

  更多相关文章： 图像处理 异构多核处理器 光路准直 嵌入式系统

【摘要】：受益于CCD传感器技术的发展,使得SG-Ⅲ激光装置能够在其自动准直系统中部署大量的高分辨率数字CCD相机,从而进行高精度的光路准直。但是大量的高分辨率CCD相机意味着大量的图像数据。尤其是在SG-Ⅲ采用了集中式图像处理方案时,大量的图像数据增加了网络传输、存储和处理的压力。但是事实上SG-Ⅲ的光路自动准直系统进行闭环回路控制需要的仅仅是图像的特性数据,如轮廓、质心、几何中心等,这些数据远小于图像原始数据。如果能在CCD本地进行这些特性数据的提取,那么就可以避免大量图像数据传输,进而消除存储和处理的压力。因此针对SG-Ⅲ集中式准直图像处理面临的上述问题和准直图像处理的特点,本文进行了基于异构多核处理器的准直图像嵌入式处理平台的相关研究。首先,本文分析和研究了当前SG-Ⅲ集中式准直图像处理系统的特点,提出了以嵌入式设备为核心的分布式准直图像嵌入式处理系统。通过嵌入式设备实现在CCD相机本地进行图像处理,提取准直需要的图像特性数据,避免大量冗余数据的传输。其次,本文分析了当前嵌入式图像处理的现状,综合性能和功耗的考虑,采用异构多核处理器进行准直图像的处理。并对异构多核处理器进行了选型评估,基于DM3730处理器和达芬奇框架设计了软件框架和多核启动加载流程。并且进行了多核通信技术的调研研究。基于这些研究对准直图像嵌入式处理平台进行了设计。然后,本文以基于DM3730处理器开发板为核心设计和实现了准直图像嵌入式处理平台原型系统,用于验证DM3730异构多核处理器进行准直图像处理的性能。实现过程中对远场基准图像处理算法进行了仿真实验和计算流程优化。最后,原型系统实验验证了本文的嵌入式准直图像嵌入式处理方案的嵌入式硬件可以满足运算时间的要求。进而验证了本文所探索的异构多核处理器的准直图像嵌入式处理平台可以用于解决当前SG-Ⅲ以及今后更大规模激光装置在进行集中式准直图像处理时面临的大量图像数据传输、存储和处理的问题。
【关键词】：图像处理 异构多核处理器 光路准直 嵌入式系统
【学位授予单位】：中国工程物理研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP332;TP391.41
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 引言9
• 1.2 课题的研究背景及意义9-13
• 1.2.1 课题的研究背景9-12
• 1.2.2 课题的研究意义12-13
• 1.3 国内外研究现状13-15
• 1.4 主要研究内容及创新点15-16
• 1.5 课题研究与实现的难点16
• 1.6 论文章节安排16
• 1.7 本章小结16-17
• 第2章 异构多核软硬件平台简介17-24
• 2.1 DM3730异构多核硬件平台17-20
• 2.1.1 DM3730 SOC芯片介绍17-20
• 2.2 达芬奇(DAVINCI~(TM))开发套件20-21
• 2.2.1 达芬奇开发套件简介20
• 2.2.2 达芬奇框架的主要组件20-21
• 2.3 异构多核的启动加载21
• 2.4 交叉编译实验环境21-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 异构多核处理器核间通信技术24-34
• 3.1 进程间通信技术简介24-25
• 3.2 异构多核核间通信研究现状25-27
• 3.3 DSPLINK核间通信技术分析27-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第4章 异构多核准直图像嵌入式处理平台设计34-45
• 4.1 集中式准直图像处理系统34-35
• 4.2 分布式的嵌入式准直图像处理系统设计35-36
• 4.3 算法服务器设计36-37
• 4.4 准直图像嵌入式处理平台设计37-43
• 4.4.1 硬件平台选择37-39
• 4.4.2 软件框架39-40
• 4.4.3 ARM端软件需求40-41
• 4.4.4 DSP端算法需求41-43
• 4.5 软件开发流程43-44
• 4.6 本章小结44-45
• 第5章 原型系统设计和实现45-60
• 5.1 原型系统设计45-47
• 5.1.1 原型系统结构和功能45-46
• 5.1.2 原型系统处理流程46
• 5.1.3 原型系统数据流46-47
• 5.2 算法文件服务器47-49
• 5.2.1 达芬奇开发环境搭建47-48
• 5.2.2 NFS服务搭建48
• 5.2.3 DHCP服务搭建48-49
• 5.3 ARM LINUX启动加载49-51
• 5.3.1 X-loader编译49
• 5.3.2 Uboot配置编译49-50
• 5.3.3 SD根文件系统50-51
• 5.3.4 异构多核内存划分51
• 5.4 远场CCD基准图像处理算法实现51-59
• 5.4.1 DSP算法设计和计算流程优化51-56
• 5.4.2 DSP端Codec Server的集成56-57
• 5.4.3 ARM端Codec Engine的配置57
• 5.4.4 ARM端应用程序的实现57-59
• 5.5 测试图像运行结果59
• 5.6 本章小结59-60
• 第6章 原型系统实验验证60-63
• 6.1 测试环境介绍60
• 6.2 嵌入式系统启动速度测试60-61
• 6.3 远场基准图像计算速度测试61-62
• 6.4 本章小结62-63
• 第7章 总结与展望63-64
• 7.1 研究总结63
• 7.2 展望63-64
• 参考文献64-66
• 发表论文和科研情况说明66-67
• 致谢67

【参考文献】

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本文编号：752935