基于Zynq的CMOS传感器接口逻辑电路优化设计及图像处理技术研究
发布时间：2021-09-19 20:06
随着科学技术的发展,现代工业自动化生产过程中需要识别各种零件、读取标签字码、监控工业现场。但这些需要高效的、长时间监视的、机械的任务并不适合人工作业,人工视觉难以满足社会生产需求,所以机器视觉应运而生。由于机器视觉系统具有高准确性、高自动化,能够实现测量和判断任务,同时避免危险工作环境中人工作业带来的风险,因此机器视觉系统被逐渐应用到各种工业自动化生产中。图像采集处理是机器视觉中重要的技术核心,是机器视觉中不可或缺的一环。选择在Zynq的PL端（实质为FPGA）实现接口驱动电路及数据采集,利用其硬件固有的快速特性,能够大幅度提高系统的吞吐量和计算性能。并以斑点检测为例,阐述了基于Zynq实现图像处理软硬件协同的方法与过程。斑点检测作为机器视觉的重点内容之一,是实现特征生成与识别等图像处理的预处理环节,广泛应用于自动化工业生产中如固定零件的螺丝及垫片的检测、切削及钻孔加工的有无检测等。Zynq-7000系列采用ARM+FPGA结构,充分发挥两者优势,兼备高性能与低功耗,并能够灵活扩展。围绕基于Zynq的传感器接口逻辑优化设计及图像处理技术,本文主要研究以下几方面内容:（1）基于Zynq的...
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
LVCMOS逻辑接口图
图 1.2 FPGA 桥接图一个具成本效益的，尺寸非常小的可编程逻辑平台，可以轻松地器接口接收数字信号，以供下游的逻辑进行处理。FPGA 提供具有可号编码方案、寄存器管理方案和传感器接口，从而为不同类型的传图像算法处理的设计工具、设计方法以及技术参数的改变，国内发展，其发展历程大致分为以下几个阶段：20 世纪 60 年代到 80 年代，国内外研究设计出的多种图像分析系有代表性的成果。由于这些图像系统采用机箱式结构，存在功能较等优缺点[17]。20 世纪 80 年代到 90 年代，此阶段图像处理系统的特点为小型化式构成图像采集系统[18]，这些采集卡具有使用方便、体积小、价格低20 世纪 90 年代至今。通过嵌入式方案实现图像处理系统，随着
图 2.1 Zynq 架构图目前 Zynq 系列芯片正逐渐应用于如下前沿领域：（1）车载辅助驾驶系统；（2）智能监控领域；（3）工业自动化；（4）移动通信领域；（5）医疗诊断与成像；2 系统总体结构采用 Xilinx 公司 ZC702 电路板作为实验平台，ZC702 电路板主芯片 Zynq-7000 为GA+ARM 结构，这使得开发人员能够实现以软硬件协同设计的思想对系统进行设计，可以系统进行更加灵活的配置，充分发挥 PS 端（ARM）在实现复杂算法和嵌入式系统方面的势及 PL 端（FPGA）在高速并行运算和逻辑资源方面的优势[29]，系统架构框图如图 2.2。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Zynq的PCI Express接口设计与实现[J]. 周文俊,徐德刚,李勇刚,龙良曲,蔡海明. 控制工程. 2017(08)
[2]基于八邻域的自适应P-Laplace图像修复算法[J]. 张波,徐黎明. 软件导刊. 2017(03)
[3]一种通过SPI通信的方案设计探讨[J]. 王霞. 科技展望. 2016(36)
[4]高斯—拉普拉斯算子场源边界识别方法[J]. 王明,何辉,王林飞,刘前坤. 物探与化探. 2015(S1)
[5]基于FPGA的CRC校验算法的实现[J]. 张焱,任勇峰,齐蕾,姚宗. 电子器件. 2015(01)
[6]基于Zynq-7000高速图像采集与实时处理系统[J]. 杨晓安,罗杰,苏豪,包文博. 电子科技. 2014(07)
[7]高斯几何矩及其在特征匹配与图像配准中的应用[J]. 张朝鑫,席平. 计算机辅助设计与图形学学报. 2014(07)
[8]基于FPGA数字图像处理算法研究[J]. 吴明美,王妍,王晴,刘树昌. 科技资讯. 2014(02)
[9]基于DSP和FPGA的嵌入式实时图像增强系统[J]. 王静轩,尹传历. 液晶与显示. 2013(03)
[10]浅谈FPGA应用与设计实践教学与改革[J]. 王媛媛. 高校实验室工作研究. 2012(03)
硕士论文
[1]基于Zynq-7000的高清视频采集处理软硬件协同设计[D]. 褚亭强.南京邮电大学 2017
[2]基于Zynq-7000高清视频采集处理系统Linux移植与应用程序设计[D]. 李朗.南京邮电大学 2017
[3]空间大面阵红外探测数据无损压缩系统的研究[D]. 杨雪.中国科学院研究生院(上海技术物理研究所) 2016
[4]基于Zynq-7000的嵌入式数字图像处理系统设计与实现[D]. 焦再强.太原理工大学 2015
[5]基于ZYNQ的人脸识别系统研究[D]. 夏尊龙.大连海事大学 2015
[6]基于Zynq的室内服务机器人平台的设计与实现[D]. 胡灿.华中科技大学 2015
[7]数字图像增强的研究及其实现[D]. 张威.长江大学 2014
[8]基于ARM11的视频监控图像采集与处理装置研究与实现[D]. 万艳玲.南华大学 2013
[9]基于DSP工业智能相机设计[D]. 刘辉杰.河南科技大学 2013
[10]基于FPGA的图像视频叠加系统的研究[D]. 刘施.西安电子科技大学 2013
本文编号：3402252
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
LVCMOS逻辑接口图
图 1.2 FPGA 桥接图一个具成本效益的，尺寸非常小的可编程逻辑平台，可以轻松地器接口接收数字信号，以供下游的逻辑进行处理。FPGA 提供具有可号编码方案、寄存器管理方案和传感器接口，从而为不同类型的传图像算法处理的设计工具、设计方法以及技术参数的改变，国内发展，其发展历程大致分为以下几个阶段：20 世纪 60 年代到 80 年代，国内外研究设计出的多种图像分析系有代表性的成果。由于这些图像系统采用机箱式结构，存在功能较等优缺点[17]。20 世纪 80 年代到 90 年代，此阶段图像处理系统的特点为小型化式构成图像采集系统[18]，这些采集卡具有使用方便、体积小、价格低20 世纪 90 年代至今。通过嵌入式方案实现图像处理系统，随着
图 2.1 Zynq 架构图目前 Zynq 系列芯片正逐渐应用于如下前沿领域：（1）车载辅助驾驶系统；（2）智能监控领域；（3）工业自动化；（4）移动通信领域；（5）医疗诊断与成像；2 系统总体结构采用 Xilinx 公司 ZC702 电路板作为实验平台，ZC702 电路板主芯片 Zynq-7000 为GA+ARM 结构，这使得开发人员能够实现以软硬件协同设计的思想对系统进行设计，可以系统进行更加灵活的配置，充分发挥 PS 端（ARM）在实现复杂算法和嵌入式系统方面的势及 PL 端（FPGA）在高速并行运算和逻辑资源方面的优势[29]，系统架构框图如图 2.2。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Zynq的PCI Express接口设计与实现[J]. 周文俊,徐德刚,李勇刚,龙良曲,蔡海明. 控制工程. 2017(08)
[2]基于八邻域的自适应P-Laplace图像修复算法[J]. 张波,徐黎明. 软件导刊. 2017(03)
[3]一种通过SPI通信的方案设计探讨[J]. 王霞. 科技展望. 2016(36)
[4]高斯—拉普拉斯算子场源边界识别方法[J]. 王明,何辉,王林飞,刘前坤. 物探与化探. 2015(S1)
[5]基于FPGA的CRC校验算法的实现[J]. 张焱,任勇峰,齐蕾,姚宗. 电子器件. 2015(01)
[6]基于Zynq-7000高速图像采集与实时处理系统[J]. 杨晓安,罗杰,苏豪,包文博. 电子科技. 2014(07)
[7]高斯几何矩及其在特征匹配与图像配准中的应用[J]. 张朝鑫,席平. 计算机辅助设计与图形学学报. 2014(07)
[8]基于FPGA数字图像处理算法研究[J]. 吴明美,王妍,王晴,刘树昌. 科技资讯. 2014(02)
[9]基于DSP和FPGA的嵌入式实时图像增强系统[J]. 王静轩,尹传历. 液晶与显示. 2013(03)
[10]浅谈FPGA应用与设计实践教学与改革[J]. 王媛媛. 高校实验室工作研究. 2012(03)
硕士论文
[1]基于Zynq-7000的高清视频采集处理软硬件协同设计[D]. 褚亭强.南京邮电大学 2017
[2]基于Zynq-7000高清视频采集处理系统Linux移植与应用程序设计[D]. 李朗.南京邮电大学 2017
[3]空间大面阵红外探测数据无损压缩系统的研究[D]. 杨雪.中国科学院研究生院(上海技术物理研究所) 2016
[4]基于Zynq-7000的嵌入式数字图像处理系统设计与实现[D]. 焦再强.太原理工大学 2015
[5]基于ZYNQ的人脸识别系统研究[D]. 夏尊龙.大连海事大学 2015
[6]基于Zynq的室内服务机器人平台的设计与实现[D]. 胡灿.华中科技大学 2015
[7]数字图像增强的研究及其实现[D]. 张威.长江大学 2014
[8]基于ARM11的视频监控图像采集与处理装置研究与实现[D]. 万艳玲.南华大学 2013
[9]基于DSP工业智能相机设计[D]. 刘辉杰.河南科技大学 2013
[10]基于FPGA的图像视频叠加系统的研究[D]. 刘施.西安电子科技大学 2013
本文编号：3402252
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