📦 基于FPGA的嵌入式视频图像检测系统的设计与实现.rar - 免费下载

图像检测系统可以快速获取大量信息，易于自动处理，也易于与设计信息以及加工控制信息集成，因此，在现代自动化生产过程中，人们将图像检测系统广泛地用于工况监视、成品检验和质量控制等领域。在当今工业应用中，人们要求图像检测系统趋向于小型化(即嵌入式)的同时，对图像检测系统的实时性要求越来越高。近年来，随着大规模集成电路的发展，可编程逻辑FPGA所包含的逻辑单元，内部存储块等资源越来越丰富，功能也越来越强大，因此FPGA在当前的嵌入式实时系统中得到广泛应用，同时FPGA凭借其强大的并行处理数据的能力和设计的灵活性在图像处理领域有着很大的优势。鉴于此，本文设计并实现了一个基于FPGA的嵌入式视频图像检测系统。 基于FPGA设计的嵌入式视频图像检测系统主要包括三个部分，视频采集显示部分、图像预处理部分和图像检测部分。系统主要功能是用Verilog HDL设计硬件电路完成。本文通过设计帧缓存写控制器，将上一届两个师兄设计的视频采集模块和视频显示模块连接起来，并改进了他们的设计，构建了一个在显示动态视频图像的同时叠加显示人机交互界面的视频采集显示系统。针对FPGA适合大数据量规则运算和并行处理数据的特点，以字符图像检测为目标，设计了适合FPGA实现的图像处理算法硬件电路。在图像滤波阶段，设计了图像滤波的五级流水线结构，一次运算的时间即可完成中值滤波、膨胀、腐蚀滤波等五次运算，极大地提高了处理速度；在二值化阶段采用易于用硬件实现的直方图方法求取全局阈值，通过求取直方图的三个峰值来避免阈值误判，进而完成二值化；字符分割阶段应用投影法来分割字符，投影的本质就是统计像素点，硬件实现的速度快、资源占用少；特征提取阶段采用易于用硬件实现的具有统计性质的、根据局部特征的、适应性较好的13特征点提取方法来提取特征。在硬件设计完成后，用软件设计模板匹配，来完成字符检测，并把检测结果通过人机交互界面显示出来。 本文通过SOPC技术集成硬件和软件设计，充分发挥软硬件各自的特点，实现软硬件协同操作，提高系统性能；设计适合FPGA实现的算法，克服硬件不宜实现复杂算法的弱点；充分发挥FPGA并行处理数据强的特点，使整个视频图像检测系统有很强的实时性；充分发挥了FPGA设计灵活的特点，对于不同的检测要求只需改变参数就可以了。经过系统测试表明，视频采集显示系统能够稳定实时的运行，在此基础上实现的视频字符图像检测系统能够准确地检测出字符的正误，并且系统有很强的实时性，同时消耗的FPGA逻辑资源也不多。

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