基于FPGA和USB3.0的图像信息采集与处理系统设计与实现

发布时间：2025-03-30 03:12

　　近年来,图像信息采集与处理技术不断进步,开始呈现出分辨率和帧率越来越高的发展趋势,这就产生了一系列问题,例如图像在传送的过程中不稳定、图像处理系统的效率较低等。同时由于图像信息的画面更加复杂和多样化,用户在图像的采集有效性和清晰程度等方面的需求日益扩大,而现有的图像采集与处理系统尚未实现高效、实时地传输这些信息,因此图像采集模块亟需克服这些困难,以满足社会进步和科技发展的要求,本文设计的图像信息采集模块将面向提高图像的传送效率和实时性两个目标。提高图像的分辨率和帧率,就必须增加传输系统硬件的带宽,因此本文的设计方案采用了USB3.0和FPGA相结合的硬件构造。首先,详细研究了图像信息数据的不同传送方式,确定使用匹配的硬件接口,从而使USB3.0所传输的数据量达到较高的水平,使整个的信息传输过程更加快速、高效。其次,对图像的帧率进行校验,使图像的帧率保持一致,建立图像采集模块的容错与修正系统,同时增设了缓存区来防止图像数据的误删和丢失,维护图像采集模块的运行稳定。再次,针对图像处理的实时性,本文利用了FPGA强大的并行处理数据的能力,在对图像信息进行收集之后增设了图像预处理的模块,这一部分...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 国内外发展现状
    1.3 FPGA与USB3.0 的原理及技术介绍
        1.3.1 FPGA的原理及技术介绍
        1.3.2 USB3.0 的原理及技术介绍
    1.4 研究内容及结构安排
第2章 图像采集与处理模块的硬件部分设计
    2.1 模块需求与总体设计
        2.1.1 模块设计需求
        2.1.2 总体设计方案
    2.2 电子元件的选择
        2.2.1 传感器的采用
        2.2.2 FPGA主控制器的采用
        2.2.3 存储器的采用
    2.3 VHDL语言设计
第3章 图像信息传输部分的设计
    3.1 USB3.0 部分的传输过程
        3.1.1 图像数据吞吐量
        3.1.2 FIFO接口的状态及工作过程
    3.2 FPGA部分的传输过程
        3.2.1 数字图像帧的同步过程
        3.2.2 数据缓存部分的设计
    3.3 小结
第4章 基于FPGA的图像预处理部分的设计
    4.1 统计排序处理
    4.2 像素卷积处理
    4.3 FPGA图像的预处理运算方法
        4.3.1 中值滤波运算
        4.3.2 Sobel边缘检测算子
    4.4 小结
第5章 图像采集与处理模块的测试和实验结果
    5.1 图像采集模块的实验过程及结果
    5.2 带宽的实验结果分析
    5.3 图像信息的预处理过程
    5.4 小结
第6章 研究结论与未来展望
    6.1 研究结论
    6.2 未来展望
参考文献
致谢



本文编号：4038100