TS201图像处理平台的软硬设计与实现

发布时间：2019-08-28 08:55

【摘要】：随着图像处理技术的不断发展,不管是对图像处理算法,还是对算法的实现平台都有了更多要求。算法改进到目前程度,想要再有飞跃式提升已经比较困难了,而图像处理平台则可根据不同应用场合以及应用需求,不断进行翻新及改进。为更加贴近具体应用场合,同时更好满足具体应用需求,图像处理平台的软硬设计被当做一个很好的解决办法而提出。其中FPGA和DSP架构自提出以来就备受欢迎,这是因为此平台能够巧妙的利用两者优势进行互补,从而大大提升图像处理平台的性能。在针对输入输出速度要求较高的图像实时传输及处理方面,TS201独有的链路口资源有着一定优势。本文在设计并开发一个基于嵌入式系统的通用图像处理平台这样一个项目背景,深入地分析了项目需求后,给出双DSP+双FPGA的图像处理平台设计方案。方案选用两片ADI公司的TigerSHARC系列ADSPTS201芯片,作为核心处理器;两片Xilinx公司的Spartan-6系列FPGA芯片XC6SLX100-3CSG484I,作为底层算法处理和接口控制的核心。方案整体实现了可配置的系统架构,并基于Camera Link接口完成图像处理计算机和探测器以及主机之间的图像传输。本文在给出详细方案的同时,论证了方案的可行性并给出了 DSP针对16位灰度图像处理模块的构建和实现结果分析,主要包括图像滤波算法模块、角点检测模块以及无损压缩编解码模块。其中角点检测模块采用了 SUSAN算法,无损压缩编解码采用了范式Huffman编解码方法,滤波算法模块则包括了一些小型算法,比如中值滤波、最大(小)值以及均值滤波模块。本文最后介绍了整个系统的调试过程,其中详细介绍了链路口接收、SDRAM配置以及时钟芯片调试等设计,论文完成了 TS201图像处理平台的软硬设计与实现,该设计已成功应用在某图像处理系统中。
【图文】：

１逦Ｃ语言以及汇编语言，由于Ｃ语言具有很强的可移植特性一定程度上也能够缩短开发逡逑周期以及成本，总体而言这种架构的系统开发周期以及开发难度适中。如图２．１所示逡逑为系统总体结构框架图。逡逑逦逦ｒ．逡逑探测器ｉ邋＝５｜邋ＬＶ冗像｜＝＾逦逦邋逦逡逑逦邋１＝０存储设备逦存储设备逡逑Ｎ＝邋ｆｐｇａｉ逦＿逡逑＇邋Ｉ逦／逦ｆ＼逡逑其他系统逦ＲＳ４２２和０＝逦（逦；逡逑Ｉ逦＼逦／逡逑＾邋ＲＳ４２２串□逦Ｎ逦ｖ逡逑ｊｔ逦Ｘ逡逑探测器邋２逦ＬＶ＾Ｓ？？邋｜＝＆逦ｉ逦＾逦ｉ逦ｉ逡逑逦邋存储设备逦存储设备逡逑Ｍ邋输出邋＿邋Ｋ逦ＦＰＧＡ２逦．邋ＤＳＰ２逡逑■逦ｉ逦／逦Ｋ逡逑其他系统ｃ＝＝ｉ画串丨口邋ｉｃ＝逦逦、丨逡逑＾逦ＲＳ４２２邋串口逦＾逡逑图２．１系统总体结构框架图逡逑其架构包括系统核心处理模块、电源管理模块、时钟管理模块和接口模块等部分逡逑组成。其中电源模块以及时钟模块作为整个系统的基础部分，是系统稳定工作的重要逡逑前提为两个子系统功能实现提供了必不可少的动力能源。逡逑其中每个子系统都是由Ｃａｍｅｒａ邋Ｌｉｎｋ接口模块和其他基本接口模块，ＦＰＧＡ模块逡逑以及ＤＳＰ模块构成的。具体来讲子系统的接口模块，一方面是Ｃａｍｅｒａ邋Ｌｉｎｋ接口模块，逡逑将ＬＶＤＳ串行高速图像信号通过ＭＡＸ９２３４芯片进行串并转换，最终转换成并行ＴＴＬ逡逑信号并将ＴＴＬ信号输入至ＦＰＧＡ模块，这部分作为数字图像输入接口，在完成系列处逡逑理后最终还要将处理结果原格式输出

１逦Ｃ语言以及汇编语言，由于Ｃ语言具有很强的可移植特性一定程度上也能够缩短开发逡逑周期以及成本，总体而言这种架构的系统开发周期以及开发难度适中。如图２．１所示逡逑为系统总体结构框架图。逡逑逦逦ｒ．逡逑探测器ｉ邋＝５｜邋ＬＶ冗像｜＝＾逦逦邋逦逡逑逦邋１＝０存储设备逦存储设备逡逑Ｎ＝邋ｆｐｇａｉ逦＿逡逑＇邋Ｉ逦／逦ｆ＼逡逑其他系统逦ＲＳ４２２和０＝逦（逦；逡逑Ｉ逦＼逦／逡逑＾邋ＲＳ４２２串□逦Ｎ逦ｖ逡逑ｊｔ逦Ｘ逡逑探测器邋２逦ＬＶ＾Ｓ？？邋｜＝＆逦ｉ逦＾逦ｉ逦ｉ逡逑逦邋存储设备逦存储设备逡逑Ｍ邋输出邋＿邋Ｋ逦ＦＰＧＡ２逦．邋ＤＳＰ２逡逑■逦ｉ逦／逦Ｋ逡逑其他系统ｃ＝＝ｉ画串丨口邋ｉｃ＝逦逦、丨逡逑＾逦ＲＳ４２２邋串口逦＾逡逑图２．１系统总体结构框架图逡逑其架构包括系统核心处理模块、电源管理模块、时钟管理模块和接口模块等部分逡逑组成。其中电源模块以及时钟模块作为整个系统的基础部分，是系统稳定工作的重要逡逑前提为两个子系统功能实现提供了必不可少的动力能源。逡逑其中每个子系统都是由Ｃａｍｅｒａ邋Ｌｉｎｋ接口模块和其他基本接口模块，ＦＰＧＡ模块逡逑以及ＤＳＰ模块构成的。具体来讲子系统的接口模块，一方面是Ｃａｍｅｒａ邋Ｌｉｎｋ接口模块，，逡逑将ＬＶＤＳ串行高速图像信号通过ＭＡＸ９２３４芯片进行串并转换，最终转换成并行ＴＴＬ逡逑信号并将ＴＴＬ信号输入至ＦＰＧＡ模块，这部分作为数字图像输入接口，在完成系列处逡逑理后最终还要将处理结果原格式输出
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41

【参考文献】

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本文编号：2530054