基于FPGA的火炮试验图像实时采集与处理系统

发布时间：2017-09-21 11:25

  本文关键词：基于FPGA的火炮试验图像实时采集与处理系统

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【摘要】：火炮试验是推动国防科技进步的重要一环。对火炮试验数据的采集与处理进行研究,能够促进火炮试验向信息化与智能化的方向发展。目前,火炮试验数据的采集一般使用IC控制电路。在火炮内膛疵病检测和火炮炮口振动测量试验中,需要采集和处理火炮试验的图像数据。本文针对火炮试验中图像的采集与处理问题,设计了一种火炮试验图像实时采集与处理系统。采用FPGA芯片EP4CE15F17C8作为核心控制器件,选择CMOS摄像头OV7670作为采集元件,使用SDRAM作为缓存芯片,选择ADV7123作为视频编码芯片,采用VGA电路作为显示元件。通过这些芯片元件实现了硬件电路的搭建,并在硬件电路设计的基础进行软件功能的设计,使用硬件描述语言Verilog HDL完成图像采集和图像处理的软件设计。设计并实现了CMOS传感器的12C初始化、摄像头数据采集、SDRAM突发读写控制等图像采集功能,完成了经典高斯滤波器、快速中值滤波器、Sobel边缘检测算法、传统Canny边缘检测算法和改进的Canny边缘检测算法的FPGA实现。通过采用Quartus Ⅱ的逻辑分析仪SignalTap Ⅱ对图像实时采集与处理系统的各软件模块进行波形仿真,完成了对图像采集和图像处理软件模块的功能验证。最后在实验室条件下,进行了图像采集与处理系统的硬件实验。
【关键词】：FPGA CMOS图像传感器 图像采集 边缘检测 图像滤波
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TJ306;TP391.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 研究背景及意义10
• 1.2 研究现状10-13
• 1.2.1 图像采集与处理技术研究现状10-12
• 1.2.2 火炮试验数据采集与处理研究现状12-13
• 1.3 本文研究的主要内容13-14
• 1.4 本文的章节安排14-15
• 第二章 图像实时采集与处理系统硬件结构15-27
• 2.1 FPGA相关理论15-19
• 2.1.1 FPGA结构15-16
• 2.1.2 FPGA选型16-17
• 2.1.3 开发环境与开发流程17-19
• 2.1.4 Verilog HDL综述19
• 2.2 系统硬件框架19-26
• 2.2.1 数字摄像头模块选型20-22
• 2.2.2 FPGA模块的选型与配置22-23
• 2.2.3 SDRAM芯片选取23-24
• 2.2.4 视频编码芯片和VGA接口电路24-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第三章 图像采集系统的软件实现27-45
• 3.1 图像实时采集系统软件框架27-28
• 3.2 CMOS摄像头初始化28-31
• 3.2.1 I2C读写寄存器模式29-30
• 3.2.2 OV7670寄存器配置30-31
• 3.3 CMOS摄像头数据采集31-35
• 3.3.1 OV7670时序分析32-33
• 3.3.2 CMOS_Cputure模块设计33-35
• 3.4 SDRAM显示控制器35-42
• 3.4.1 sdram_2fifo_top模块36-39
• 3.4.2 sdbank switch模块39-40
• 3.4.3 Icd_top模块40-42
• 3.5 实验结果42-44
• 3.6 本章小结44-45
• 第四章 图像实时处理的FPGA实现45-64
• 4.1 图像降噪处理45-54
• 4.1.1 经典高斯滤波45-52
• 4.1.2 快速中值滤波52-54
• 4.2 图像边缘检测54-62
• 4.2.1 Sobel边缘检测55-58
• 4.2.2 传统的Canny边缘检测58-61
• 4.2.3 改进的Canny边缘检测61-62
• 4.3 实验结果62-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第五章 结论与展望64-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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8 刘R，

本文编号：894259