基于FPGA的工业相机的设计与实现

发布时间：2017-03-29 10:08

  本文关键词：基于FPGA的工业相机的设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着机器视觉技术不断更新发展,工业生产智能化不在遥不可及,正在逐步成为现实。工业相机在工业生产方面起到了巨大的作用。但目前而言,在使用环境较为苛刻的情况下,国内产品化的工业相机效果并不理想,效果较好的检测算法建立在高质量视频图像的基础之上,通过对基于FPGA的工业相机系统近两年的研发,本文实现了一套基本满足要求的工业相机系统,并从系统的硬件、驱动、图像处理算法以及算法的实现四个层面来介绍系统的开发过程,论文工作包括：第一章主要介绍当前工业相机的发展状况,从硬件架构以及图像处理流程两方面来阐述,并就国外设计的产品进行简单的分析以及优劣比较。第二章从设计系统的硬件架构,图像处理算法和驱动模块三个方面进行整体性的描述,同时比较直观的说明整个系统是如何工作的。硬件架构方面主要介绍基于ALTERA的EP3C16F484的硬件开发系统,以及各个硬件模块的作用；图像算法方面介绍相关算法以及整体流程；最后介绍系统中驱动模块：视频采集模块驱动与VGA驱动。第三章重点介绍工业相机系统的硬件架构,选取ALTERA的EP3C16F484作为主芯片设计硬件系统,介绍系统中视频图像采集模块、图像处理模块、VGA显示模块、按键控制模块等,实现分辨率为1280*1024视频流处理。第四章是本设计的核心部分,一方面对图像处理相关算法进行介绍,主要分析插值、去噪、自动白平衡、自动曝光、手动曝光、对比度调整、饱和度调整、锐化处理,并阐述整个系统算法的过程。另一方面重点介绍算法在FPGA上实现的过程以及架构,同时对实现过程中的要点进行详细说明。第五章着重介绍系统涉及的两个重要驱动模块即视频采集驱动与VGA显示驱动,详细分析各自的时序,以及VGA驱动中的字符显示控制,以便对系统深层次的了解。第六章对本文工作进行总结,说明本文所做的贡献,同时说明其中的不足并提出解决方案,以供以后进行改善。
【关键词】：工业相机 FPGA 图像采集 驱动
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 引言9-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题的背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 工业相机硬件系统研究现状11-13
• 1.2.2 图像处理算法研究现状13-14
• 1.3 本文主要工作14-16
• 第二章 系统概述16-22
• 2.1 工业相机系统整体描述16-17
• 2.2 FPGA开发系统17-19
• 2.3 图像处理过程概述19-21
• 2.4 驱动简介21-22
• 第三章 工业相机硬件系统22-30
• 3.1 系统硬件架构22-23
• 3.2 图像采集板设计23-26
• 3.3 VGA驱动板设计26-27
• 3.4 按键控制设计27-28
• 3.5 SDRAM存储器设计28-30
• 第四章 图像处理算法与实现30-66
• 4.1 插值30-35
• 4.1.1 插值算法31-32
• 4.1.2 基于边缘检测的双线性插值实现32-35
• 4.2 自动白平衡35-40
• 4.2.1 自动白平衡算法36-38
• 4.2.2 灰度世界算法实现38-40
• 4.3 去噪40-48
• 4.3.1 去噪处理算法40-42
• 4.3.2 混合滤波器的实现42-48
• 4.4 曝光48-54
• 4.4.1 自动曝光算法48-51
• 4.4.2 自动曝光以及手动曝光的实现51-54
• 4.5 对比度调整54-56
• 4.5.1 对比度调整方法54-55
• 4.5.2 对比度调整实现55-56
• 4.6 色彩饱和度增强56-61
• 4.6.1 色彩饱和度增强算法57-59
• 4.6.2 色彩饱和度调整实现59-61
• 4.7 锐化61-65
• 4.7.1 锐化模板61-62
• 4.7.2 锐化增强实现62-65
• 4.8 本章小结65-66
• 第五章 驱动设计66-72
• 5.1 视频采集接口66-68
• 5.2 VGA驱动接口68-71
• 5.3 本章小结71-72
• 第六章 总结与展望72-74
• 6.1 本文主要贡献72
• 6.2 课题中存在的问题及进一步研究72-73
• 6.3 本章小结73-74
• 结论74-75
• 参考文献75-78
• 在学期间的研究成果78-79
• 致谢79

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本文编号：274206