基于FPGA的图像采集处理系统

纺织行业中的布匹疵点检测过程目前仍然通过人工检测的方式完成，为了实现该环节的自动化，必须实现对布匹图像的采集。本文讨论的基于FPGA的图像采集处理系统实现了对布匹图像的采集和预处理。完成的工作包括：系统总体方案设计、硬件设计、FPGA实现逻辑、图像处理算法的FPGA实现以及算法的改进。本文首先分析了图像采集处理系统的现状，比较FPGA、DSP和ASIC三种芯片作为图像采集处理系统核心芯片的优缺点，结合项目背景和需求，提出基于FPGA的图像采集处理系统的整体方案。该方案中各个外围接口的控制逻辑、芯片控制逻辑、算法处理模块均由FPGA实现，与上位机之间的通讯通过PCI总线完成。本文在介绍图像采集处理卡的硬件结构及FPGA实现的各个功能和接口模块的基础上，详细讨论了图像采集处理系统中硬件设备和各个实现方案的选择包括摄像头的选择、帧缓存实现方案的选择、PCI总线接口实现的选择、FPGA芯片的选择及FPGA配置方案的选择等问题。系统中FPGA实现各种外围逻辑控制和图像预处理算法，FPGA的内部逻辑设计和算法实现是本文讨论的重点。大量外围芯片功能集中在单个FPGA芯片中，提高了系统的集成度和可靠性，在此基础上进一步对系统优化。分析系统中数据流的特点，通过FPGA实现优化的数据读写过程，提高数据读写速率。本文最后对常见图像预处理算法做出分析，包括图像的滤波与边缘检测等处理方法，得出预处理中卷积算法是重复使用较多的算法，接下来提出几种FPGA实现卷积算法的方案，讨论FPGA实现卷积算法方案上的改进。使得系统的图像处理速度得到提高，从而提高整个系统的性能。

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