三维彩色信息获取系统目的是获取对象的三维空间坐标和颜色信息。它是计算机视觉研究的重要内容,也是当前信息科学研究中的一个重要热点。 本文首先介绍了三维信息获取技术的意义和实时可重构三维激光彩色信息获取系统总体方案。该方案合理划分了系统的图像处理任务,充分地利用了拥有的硬、软件资源。阐述了基于FPGA处理器的硬件系统结构及其工作原理和系统工作时序。 本文还研究了图像处理系统中的数字逻辑设计,总结出了较完整、规范化的设计流程和方法,介绍了从图像处理算法到可编程逻辑器件的规范化映射方法,总结了在视频系统中的高级设计技巧,包括并行流水线技术和循环结构的硬件实现方式等。 为了说明提出的设计方法,本文分析了基于自适应阈值的结构光条纹中心的方向模板快速检测算法的硬件实现。该算法是把自适应阈值法与可变方向模板法相结合,具有稳定性好、精度高、计算简单、数据存储量小、实现速度快的特点,此外,该方法有利于硬件快速实现。实践证明这种方法是实用的、有效的。 本文的重点在于研制了具有完全自主知识产权的实时可重构三维激光彩色信息获取系统中视频图像处理专用集成电路。该集成电路是实现系统快速算法的核心,使用现场可编程器FPGA器件EPlK50实现提取激光线、提取人头轮廓线和提取中心颜色线算法;该集成电路还要实现系统所需的控制逻辑。控制部分包括将视频采集输出端口信号转化为RGB真彩色信号的数据锁存模块、各FIFO缓存器的输入输出控制模块和系统需要的其它信号控制模块。提出提取轮廓线快速算法,即由FPGA处理器与主机交互式共同快速完成提取人头正侧影轮廓线算法。该专用集成电路研制是整个实时可重构三维激光彩色信息获取系统实现的关键。
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上传时间: 2013-07-23
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纹理映射在计算机图形计算中属于光栅化阶段,处理的是像素,主要的特点是数据的吞吐量大,对实时系统来说转换的速度是一个关键的因素,人们寻求各种加速算法来提高运算速度。传统的方法是用更快的处理器,并行算法或专用硬件。随着数字技术的发展,尤其是可编程逻辑门阵列(FPGAs)的发展,提供了一种新的加速方法。FPGAs在密度和性能上都有突破性的发展,当前的FPGA芯片已经能够运算各种图形算法,而在速度上与专用的图形卡硬件相同。因此,FPGA芯片非常适合这项工作。 本文主要工作包括以下几个方面: 1、本文提出了一种MIPmapping纹理映射优化方法,改进了MIPmapping映射细化层次算法及纹理图像的存储方式,减少纹理寻址的计算量,提高纹理存储的相关性。详细内容请阅读第三章。 2、提出了一种MIPmapping纹理映射优化方法的硬件实现方案,该方案针对移动设备对功耗和面积的要求,以及分辨率不高的特点,在参数空间到纹理地址的计算中用定点数来实现。详细内容请阅读第四章。 3、实现了纹理映射流水线单元纹理地址产生电路,及纹理滤波电路的FPGA设计,并给出设计的综合和仿真结果。详细内容请阅读第五章4、实现了符合IEEE 754单精度标准的乘法、乘累加及除法运算器电路。乘法器采用改进型Booth编码电路以减少部分积数量,用Wallace对部分积进行压缩;乘累加器采用multiply-add fused算法,对关键路径进行了优化;除法器为基于改进型泰勒级数展开的查找表结构实现,查找表尺寸只有208字节,电路为固定时延,在电路尺寸、延时及复杂度方面进行了较好的平衡。
上传时间: 2013-04-24
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本文分析了仪表放大器 PGA204/ 205 的工作和增益编程原理,介绍了几个增益编程的例子,并对使用中的具体问题做了说明。
上传时间: 2013-07-09
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中国科学技术出版社,PSoC体系结构与编程,戴国骏等编著。该书详细阐述了PSoC芯片的硬件体系结构、可编程数字系统和模拟系统、指令系统与汇编语言、C语言编程以及具有软硬件协同设计功能的集成开发环境,分析了CY8C21/24/27/29系列芯片的结构特点、系统资源与封装,并给出相应的典型应用实例。
上传时间: 2013-04-24
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中国科学技术出版社,PSoC体系结构与编程,戴国骏等编著。该书详细阐述了PSoC芯片的硬件体系结构、可编程数字系统和模拟系统、指令系统与汇编语言、C语言编程以及具有软硬件协同设计功能的集成开发环境,分析了CY8C21/24/27/29系列芯片的结构特点、系统资源与封装,并给出相应的典型应用实例。
上传时间: 2013-06-27
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中国科学技术出版社,PSoC体系结构与编程,戴国骏等编著。该书详细阐述了PSoC芯片的硬件体系结构、可编程数字系统和模拟系统、指令系统与汇编语言、C语言编程以及具有软硬件协同设计功能的集成开发环境,分析了CY8C21/24/27/29系列芯片的结构特点、系统资源与封装,并给出相应的典型应用实例。
上传时间: 2013-07-20
上传用户:远远ssad
中国科学技术出版社,PSoC体系结构与编程,戴国骏等编著。该书详细阐述了PSoC芯片的硬件体系结构、可编程数字系统和模拟系统、指令系统与汇编语言、C语言编程以及具有软硬件协同设计功能的集成开发环境,分析了CY8C21/24/27/29系列芯片的结构特点、系统资源与封装,并给出相应的典型应用实例。
上传时间: 2013-07-23
上传用户:王小奇
随着经济的发展,科学技术的进步,永磁电机的研发和控制技术都有了快速的发展。永磁电机的发展也带来了永磁电机控制器的发展,电机控制器已经由传统的模拟元件控制器,逐渐转向数模混合控制器、全数字控制器。基于现场可编程...
上传时间: 2013-06-20
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随着嵌入式系统的流行,可编程逻辑门阵列(FPGA)作为片上系统的应用范围越来越广。随着FPGA的规模越来越大,引脚分配对频率的影响越来越大。 本文系统的阐述了FPGA的发展历史,分析比较了国内外的发展状况和发展趋势...
上传时间: 2013-07-17
上传用户:miaochun888
生物医学信号是源于一个生物系统的一类信号,像心音、脑电、生物序列和基因以及神经活动等,这些信号通常含有与生物系统生理和结构状态相关的信息,它们对这些系统状态的研究和诊断具有很大的价值。信号拾取、采集和处理的正确与否直接影响到生物医学研究的准确性,如何有效地从强噪声背景中提取有用的生物医学信号是信号处理技术的重要问题。 设计自适应滤波器对带有工频干扰的生物医学信号进行滤波,从而消除工频干扰,获得最佳的滤波效果是本研究要解决的问题。生物医学信号具有信号弱、噪声强、频率范围较低、随机性强等特点。由于心电(electrocardiogram,ECG)信号的确定性、稳定性、规则性都比其他生物信号高,便于准确评估和检测滤波效果,本研究采用ECG信号作为原始的模板信号。 本研究将新的电子芯片技术与现代信号处理技术相结合,从过去单一的软件算法研究,转向软件与硬件结合,从而提高自适应速度和精度,而且可以使系统的开发周期缩短、成本降低、容易升级和变更。 采用现场可编程逻辑器件(Field Programmable Gate Array,FPGA)作为新的ECG快速提取算法的硬件载体,加快信号处理的速度。为了将ECG快速提取算法转换为常用的适合于FPGA芯片的定点数算法,研究中详细分析了定点数的量化效应对自适应噪声消除器的影响,以及对浮点数算法和定点数算法的复合自适应滤波器的各种参数的选择,如步长因子和字长选择。研究中以定点数算法中的步长因子和字长选择,作为FPGA设计的基础,利用串并结合的硬件结构实现自适应滤波器,并得到了预期的效果,准确提取改善后的ECG信号。 研究中,在MATLAB(Matrix Laboratry)软件的环境下模拟,选取带有50Hz工频干扰的不同信噪比的ECG原始信号,在浮点数情况下,原始信号通过采用最小均方LMS(LeastMean Squares)算法的浮点数自适应滤波器后,根据信噪比的改善和收敛速度,确定不同的最佳μ值,并在定点数情况下,在最佳μ值的情况下,原始信号通过采用LMs算法的定点数自适应滤波器后,根据信噪比的改善效果和采用硬件的经济性,确定最佳的定点数。并了解LMS算法中步长因子、定点数字长值对信号信噪比、收敛速度和硬件经济性的影响。从而得出针对含有工频干扰的不同信噪比的原始ECG,应该采用什么样的μ值和什么样的定点数才能对原始ECG的改善和以后的硬件实现取得最佳的效果,并根据所得到的数据和结果,在FPGA上实现自适应滤波器,使自适应滤波器能对带有工频干扰的ECG原始信号有最佳的滤波效果。
上传时间: 2013-04-24
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