基于SOPC技术的实时图像处理系统的设计与研究

论文摘要

本设计以应用和开发SOPC技术为目的,以Altera公司提供的DE2开发板为开发平台,将SOPC技术应用于图像采集存储和图像处理,完成了实时图像处理系统。系统主要由视频信号发生器、VGA显示器、DE2开发板组成,其中图像采集、存储、处理、显示等主要部分均由SOPC系统控制和实现。在系统设计过程中,以CycloneⅡ系列FPGA器件作为硬件基础,以QuartusII7.0和Matlab R2007a为主要的软件开发环境,运用Altera的NiosⅡ嵌入式软核处理器,结合图像处理算法,利用SOPC技术制作必要的外围电路接口,完成整个系统的搭建,利用C语言和Verilog HDL语言结合,并且经过Matlab/Simulink建模和仿真实现实时图像处理和显示的功能。本文所研究的图像处理和采集存储的算法,经过测试验证,效果理想,系统能正确和可靠地工作,完成预设的图像采集、图像存储功能和图像显示功能,并且可以对图像进行平滑滤波和锐化处理,能够满足不同场合下的多种需求,具有良好的扩展性能。

论文目录

• 提要
• 第1章 绪论
• 1.1 图像处理技术发展概述
• 1.2 FPGA 的发展现状和VERILOG HDL 语言简介
• 1.3 SOPC 技术简介
• 1.4 课题主要研究目的和研究内容
• 1.4.1 课题的研究目的和意义
• 1.4.2 课题的主要研究内容和工作
• 第2章 系统开发环境
• 2.1 DE2 开发板
• 2.2 QUARTUS II 开发环境
• 2.3 NIOS II 软核处理器的软件开发环境
• 2.4 MODELSIM 仿真环境
• 2.5 MATLAB /SIMULINK 建模与仿真环境
• 第3章 图像预处理与并行运算
• 3.1 图像增强处理
• 3.1.1 中值滤波
• 3.1.2 锐化滤波
• 3.2 并行计算在图像处理中的应用
• 3.2.1 并行处理的优势
• 3.2.2 优化后的中值滤波
• 第4章 系统总体设计方案
• 4.1 硬件设计
• 4.2 系统模块和算法设计
• 4.3 固有IP 核模块
• 4.3.1 Nios II 处理器软核
• 4.3.2 Avalon 总线核
• 4.3.3 DMA 控制器
• 4.4 图像采集控制模块
• 4.4.1 视频解码芯片ADV7181 控制
• 4.4.2 I2C 总线控制模块
• 4.5 颜色转换模块设计
• 656_Decoder 模块'>4.5.1 ITU₆56_Decoder 模块
• 4.5.2 YCrCb4:2:2 到YCrCb4:4:4 的转换模块
• 4.5.3 YCrCb 到RGB 色彩空间的转换模块
• 4.6 图像存储模块
• 4.6.1 SRAM 存储模块
• 4.6.2 SDRAM 控制器
• 4.7 图像显示模块
• 4.7.1 VGA 技术
• 4.7.2 ADV7123 控制模块
• 4.8 图像处理模块
• 4.8.1 窗口模板提取模块
• 4.8.2 中值滤波模块
• 4.8.3 图像锐化处理模块
• 第5章 系统调试与分析
• 5.1 硬件和软件调试
• 5.2 调试结果分析
• 第6章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT