随着多媒体技术的发展，数字图像处理已经成为众多应用系统的核心和基础。它的发展主要依赖于两个性质不同、自成体系但又紧密相关的研究领域：图像处理算法及其相应的电路实现。图像处理系统的硬件实现—般有三种方式：专用的图像处理器件集成芯片(Application Specific Integrated Circuit)、数字信号处理器(Digital Signal Process)和现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array)以及相关电路组成。它们可以实时高速完成各种图像处理算法。图像处理中，低层的图像预处理的数据量很大，要求处理速度快，但运算结果相对比较简单。相对于其他两种方式，基于FPGA的图像处理方式的系统更适合于图像的预处理。本文设计了—种基于FPGA的小波域图像去噪系统。首先，阐述了基于小波变换的图像去噪算法原理，重点讨论了小波邻域阈值(NeighShrink)去噪算法，并给出了该算法相应的Matlab 仿真；然后，为了改进邻域阈值去噪算法中对每个分解子带都采用相同邻域和阈值的缺点，本文提出了基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)分类的邻域阈值去噪算法和以斯坦无偏估计 (SURE)为准则同时结合小波系数尺度间关系的邻域阈值去噪算法。经Matlab实验表明，相比于其他几种经典算法，本文提出的两种改进算法在滤除噪声的同时能更好地保护图像细节，并在较高噪声情况下能获得更高的峰值信噪比。在此基础上本文将提出的改进小波邻域阈值去噪算法进行了相应的简化，以满足低噪声处理要求且易于在FPGA上实现；最后，给出了基于 FPGA的小波邻域阈值去噪系统的总体结构和FPGA内部各功能模块的具体实现方案，包括二维离散小波变换模块、二维离散小波逆变换模块、SDRAM存储器控制模块、去噪计算模块和系统核心控制模块，并对各个系统模块和整体进行了仿真验证，结果表明本文设计的基于FPGA 的小波邻域阈值去噪系统能满足实际的图像处理要求，具有一定的理论和实际应用价值。关键词：图像处理系统，FPGA，图像去噪算法，小波变换
上传时间： 2013-05-16
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近年来，GPS技术迅速发展，并随着3G时代的到来，其应用领域日益广阔，需求量与日俱增。与此同时，随着电路系统设计越来越复杂，上市时间日益缩短，集成电路设计方法面临重大变革。因此采用新型方法学来设计GPS接收系统是必要的。 本文基于GPS原理，采用可复用的IP技术和软硬协同设计技术，设计了一种高性能的GPS SOC接收系统。论文首先分析了GPS信号解调的原理，提出了一种高性能的捕获和跟踪系统结构，详细说明了其工作流程和设计原理。其次，基于高性能总线的选取提出了整个基带系统地结构，并阐明了总线上的各个模块设计方法。采用了直接复用的测试手段和FPGA的测试平台，缩短开发周期，而且保证了对整个系统测试的覆盖率。本文所设计的系统最大特色在于易于集成到其它系统中，并且仅占用10个芯片端口，实现了IP化的设计目的。 最后本文介绍了测试过程中所采用的基于FPGA平台的仿真验证方案和测试方法，并给出了最终的测试结果，达到了对卫星信号搜索定位的目的。
上传时间： 2013-04-24
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数字电视按传输方式分为地面、卫星和有线三种。其中，DVB-S和DVB-C这两个全球化的卫星和有线传输方式标准，目前已作为世界统一标准被大多数国家所接受。而对于地面数字电视广播标准，经国际电讯联盟(ITU)批准的共有三个，包括欧盟的DVB-T(Digital Video Broadcasting-Terrestrial，数字视频地面广播)标准、美国的ATSC(Advanced Television System Committee，先进电视制式委员会)标准和日本的ISDB-T(Terrestrial Integrated Services DigitalBroadcasting，综合业务数字广播)标准。综合比较起来，欧洲的DVB-T标准在技术及应用实践上都更加成熟。 本论文首先介绍了DVB-T系统的主要结构，针对DVB-T标准中各模块的实现进行了阐述，并根据发射机端各个模块讨论了接收机端相关模块的算法设计。 随后，论文给出了基于Microsoft Visual Studio 2005平台实现的数字电视基带信号产生与接收的软件仿真系统的总体设计流程，重点讨论了内编解码器和内交织/解交织器的算法与实现，并在实现的多参数可选的数字电视基带信号产生与接收软件仿真平台上，重点分析了内编/解码模块在接收端Viterbi译码算法中采用硬判决、简化软判决以及不同调制方式时对DVB-T系统整体性能的影响。 最后，论文讨论了内码译码算法的实现改进，使得Viterbi译码更适合在FPGA上实现，同时针对逻辑设计进行优化以便节省硬件资源。论文重点讨论了对幸存路径信息存储译码模块的改进，比较了此模块三种不同的实现方式带来的硬件速率和资源的优劣，通过利用4块RAM对幸存路径信息的交互读写，完成了对传统回溯算法的改进，实现了加窗回溯的译码输出，同时实现了回溯长度可配置以实现系统不同的性能要求。
上传时间： 2013-08-02
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基于ARM的人体脂肪测量仪的设计,为解决传统的人体脂肪测量仪只测量人体的全身阻抗，不能反映人体各个部位的脂肪分布情况的问题，提出了人体阻抗分布模型和分段阻抗计算
上传时间： 2013-08-02
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论文研究了基于Bayer格式的CCD原始图像的颜色插值算法，并将设计的改进算法应用到以FPGA为核心的图像采集前端。出于对成本和体积的考虑，一般的数字图像采集系统采用单片CCD或CMOS图像传感器，然后在感光表面覆盖一层颜色滤波阵列(CFA)，经过CFA后每个像素点只能获得物理三基色(红、绿、蓝)其中一种分量，形成马赛克图像。为了获得全彩色图像，就要利用周围像素点的值近似地计算出被滤掉的颜色分量，称这个过程为颜色插值。由于当前对图像采集系统的实时性要求越来越高，业内已经开始广泛采用FPGA来进行图像处理，充分发挥硬件并行运算的速度优势，以求在处理速度和成像质量两方面均达到满意的效果。。主要的工作内容如下: 本文首先介绍了彩色滤波阵列、图像色彩恢复和插值算法的概念，然后分析和研究了当下常用的颜色插值算法，如双线性插值算法、加权系数法等等，指出了各个算法的特点和不足；接下来针对硬件系统并行运算的特性和实时性处理的要求，结合其中两种算法的思路设计了适用于硬件的改进算法，该算法主要引入了方向标志位的概念以及平滑的边界仲裁法则来检测边界，借鉴利用梯度的三角函数关系来判断边界方向，通过简化且适用于硬件的方法计算加权系数，从而选择合适的方向进行插值。 在介绍了FPGA用于图像处理的优势后，针对FPGA的特点采用模块化结构设计，详细阐述了本文算法的软件实现过程及所使用到的关键技术；文章设计了一个以FPGA为核心的前端图像采集平台，并将改进插值算法应用到整个系统当中。详细分析了采集前端的硬件需求，讨论了核心芯片的选型和硬件平台设计中的注意事项，完成了印制电路板的制作。 文章通过MATLAB仿真得到了量化的性能评估数据，并选取几种算法在硬件平台上运行，得到了实验图片。最后结合图片的视觉效果和仿真数据对几种不同算法的效果进行了评估和比较，证明改进的算法对图像质量有所增强，取得了良好的效果。
上传时间： 2013-06-11
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随着科学技术水平的不断提高，数字集成电路被广泛应用。通用串行总线USB(Universal Serial Bus)是计算机与外围设备互连的标准接口之一，是一种点对点的通信接口，可同时支持多个外围设备。USB2.0规范的通信速率非常高，其峰值可达480Mbit/s，使得它已经成为目前最流行的外设接口标准。FPGA芯片是今后电子产品发展的趋势，带有USB接口的FPGA系统将有很好的市场需求和发展前景。 论文主要从研究FPGA的结构、Xilinx公司Spartan3F系列中的XC3S400的引脚功能、了解FPGA开发流程、熟悉USB2.0的通信协议以及驱动的一些基本知识入手，目的是完成带有USB接口的FPGA的PCB板的制作和FPGA内部程序的编写以及USB固件的开发。结合了Cypress公司的上位机，开发了基于USB接口的FPGA和PC机通信系统，能够进行数据传输。论文研究了Xilinx的3S400芯片的内部结构和各个引脚的功能，设计了关于Xilinx的3S400最小系统电路图，在Xilinx的FPGA的开发环境，编写了FPGA的代码。由于FPGA内嵌的USB2.0的内核价格昂贵，需要向生产FPGA的芯片厂商购买，因此论文选择了外接USB芯片，虽然增加了PCB板的面积，但其开发成本较低，且技术成熟，大多数USB通信研究者进行广泛研究。论文在详细介绍了USB2.0的通信协议，Cypress公司生产的CY7C68013芯片的结构，以及其固件的开发基础上，开发了基于FPGA的USB与PC机的通信系统，该通信系统可以和上位机进行点对点的数据传输，为大批量的数据通信产品的开发提供了研究和生产的基础。
上传时间： 2013-07-26
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图像处理技术应用越来越广泛，特别是工业检测领域。然而，图像处理技术应用的基础是图像的获取，为了更加灵活地设计各种应用产品，本课题研究基于FPGA的面阵 CCD驱动传输电路设计，利用该电路能够获取高质量、高分辨率的图像，为后续的图像处理技术应用打下基础。本文首先介绍了研究意义、CCD图像传感器的发展以及FPGA的产生与发展，接着提出了面阵CCD成像系统总体设计方案，然后针对关键电路的设计进行详尽的分析和说明，这些电路包括时序发生电路、存储器控制电路、USB接口电路以及电源调理电路。其中时序发生电路主要用于产生CCD正常工作所需的各种时序信号以及A/D变换芯片AD9824 所需的工作时序，这些时序都是由FPGA产生的，文中给出了FPGA逻辑设计的基本过程以及仿真波形。本系统采用SDRAM缓存图像信号，为了完成SDRAM的写入、读出以及定时刷新，利用FPGA生成存储器控制电路。系统采用USB接口与计算机通信，因此FPGA 中设计了相应逻辑电路与CY7C68013A USB接口芯片实现信号握手及数据通信，进而与 PC机通信。为了保证各个芯片正常工作，设计电源调理电路实现将输入5V电源转换成多种电压向各个芯片供电。经过初步调试，并根据仿真结果判断驱动传输电路基本达到设计要求。关键词：FPGA，CCD，A/D变换，SDRAM，USB，驱动时序
上传时间： 2013-04-24
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随着社会、科技、经济的不断发展，视频监控技术因其具有直观、方便、信息内容丰富等特点以及广阔的应用范围，一直受到业界的广泛关注。而随着光纤通信技术的迅速发展，利用光纤通信技术实现视频监控系统的设计已成为视频监控技术发展的一个潮流。 本课题探究的数字视频监控系统支持八路视频信号和反向数据信号的实时传输，系统主要分为视频发送端和视频接收端两部分。系统视频发送端主要包括视频处理模块、反向数据处理模块、FPGA主控处理模块、光收发一体模块，其中FPGA主控处理模块实现的主要功能是系统视频信号传输中视频一次复接处理以及反向数据传输中数据接收和线路解码处理等。系统视频接收端与视频发送端的结构是对应的，主要功能模块同样包括视频处理模块、反向数据处理模块、FPGA主控处理模块、光收发一体模块，其中FPGA主控处理模块实现的主要功能是系统视频信号传输中视频二次分接处理以及反向数据传输中数据线路编码和发送处理等。 本论文的研究重点是八路视频信号传输中数字复分接的设计和反向数据信号传输中线路码的编解码设计。论文首先对课题研究的数字视频监控系统的总体设计进行了详细的介绍，给出了各个功能模块电路的具体实现设计方案；其次认真分析了视频监控系统八路视频信号传输中数字复分接的基本原理和实现方式，讨论了系统视频信号传输中数字复分接的设计思想及实现方案，给出了视频信号复分接的程序设计与仿真验证；最后详细阐述了视频监控系统反向数据信号传输中线路码的选择及实现方式，结合数据光纤传输的性能特点，选用CMI码作为反向数据传输的线路码型，讨论了系统反向数据信号传输中CMI编解码的设计思路及实现方案，给出了数据信号CMI编解码的程序设计与仿真验证。 论文的关键部分主要是FPGA主控处理模块的程序设计，利用VHDL硬件描述语言完成视频数字复分接和反向数据CMI编解码的程序设计，并在QuanusII软件开发平台下完成了系统的程序设计与仿真验证。
上传时间： 2013-05-31
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由于各种非线性电力电子装置的和功率开关器件的广泛应用产生了谐波。随着对电能质量要求的不断提高，各种治理谐波的电力电子装置就产生了。谐波治理的方法主要有无源滤波技术和有源电力滤波器技术。传统的方法采用LC 无源滤波器，与无源滤波器相比有源电力滤波器具有很大的优越性，因此越来越多的应用到治理谐波污染中。随着以DSP 和FPGA 的高速发展，以全数字化控制技术实现的有源电力滤波器必将更多的应用到谐波装置中去。本文深入分析了谐波治理的研究背景意义和有源滤波器的研究现状和发展趋势。介绍了有源滤波器的基本的工作原理；分类；谐波的检测方法和控制策略，在各个方法的比较上选用基于瞬时无功功率理论的谐波检测法对谐波电流进行了检测。并提出了一种基于 DSP 及FPGA 控制的有源电力滤波器的设计方案，重点研究了三相并联型有源滤波器的控制系统及硬件设计。本文还对系统的功率器件进行了分析并选用IGBT 作为其开关器件。设计了IGBT 驱动及保护电路，利用理论分析和仿真结果设定了系统直流侧电容和输出电感的参数。对整个系统进行了Simulink 仿真实验，选用DSP 和和FPGA 作为核心处理芯片，DSP 用来采集数据并检测谐波，FPGA 用来实现PWM 脉冲的输出。设计并调试出非线性负载，传感器采集，电流电压调理电路，主电路，过零检测电路，IGBT 的驱动及吸收缓冲电路。并在此基础上搭建出了试验平台。给出了DSP 及FPGA 的软件设计思想和流程。
上传时间： 2013-04-24
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· 摘要： 数字信号处理(DSP)具有并行的硬件乘法器、流水线结构以及快速的片内存储器等资源,其技术广泛地应用于数字信号处理的各个领域.介绍了IIR数字滤波器的原理,利用MATLAB软件生成滤波器的输入数据和系数,进行相应的数据压缩处理,并生成仿真波形,最后给出了用DSP语言实现IIR数字滤波器的仿真结果,同时对仿真结果进行了分析、比较,确保了输出波形的精确度. &n
上传时间： 2013-04-24
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