港口多点无线图像监控系统的研究与实现

论文摘要

近年来港口业务发展迅速,无论是内陆港,还是进出口港都对港口业务建设的数字化提出了越来越高的要求,数字化港口是港口业务发展的必然方向。以往许多港口的监控基本上都由人员到现场巡视或抽查等方式进行,不仅监控的时间和空间非常有限,而且效率较低。所以设计一套针对港口应用实际特点的低复杂度、低成本的图像监控系统,具有重要的现实意义。 本文系统分析了现有的多种静止图像压缩算法的原理与实现方法,比较总结了各种压缩方法的优缺点,结合港口图像监控系统的实际要求,提出了一种差值图像编码压缩技术,此技术的特点在于算法复杂度低,易于在低成本的数字逻辑电路中实现,同时又能针对港口应用场合取得较好的压缩效果。 本文在系统分析比较各种图像采集处理电路的基础上,设计并实现了基于FPGA与CMOS图像传感芯片的数字图像采集处理电路,电路结构简单,成本较低。利用Verilog硬件描述语言编程实现了灰度图像采集存储、差值图像编码压缩、RS-232串口数据传输等功能。最后利用Visual Basic编程实现了基于PC机的图像接收、解码、显示软件,完成了港口多点无线图像监控系统的基本结构。 经过联调与测试,证明系统工作稳定。差值图像编码压缩技术在保证图像质量的前提下,有效的降低了数据量,使得系统能够基于结构简单的图像采集处理电路,在较低的无线数据传输速率下满足港口多点图像监控的时序要求。

论文目录

• 第一章 绪论
• §1.1 图像监控理论与应用
• §1.1.1 图像监控系统的特点和一般结构
• §1.1.2 图像监控系统的类型和实现方式
• §1.2 港口多点无线图像监控系统及设计要求
• §1.2.1 港口多点无线图像监控系统
• §1.2.2 港口多点无线图像监控系统设计要求
• §1.3 本课题的研究意义与主要任务
• §1.4 本章小结
• 第二章 差值图像编码压缩技术
• §2.1 静止图像编码压缩
• §2.1.1 采样与量化——减少冗余
• §2.1.2 基本的编码方式——行程编码
• §2.1.3 经典的熵编码——霍夫曼编码
• §2.1.4 JPEG标准
• §2.1.5 行程编码有效性
• §2.2 差值图像编码压缩技术
• §2.2.1 差值图像编码压缩
• §2.2.2 差值图像编码压缩技术特点
• §2.3 本章小结
• 第三章 基于FPGA与CMOS芯片的图像采集处理电路
• §3.1 基于FPGA与CMOS图像传感芯片的图像采集处理电路
• §3.1.1 CMOS图像传感器
• §3.1.2 图像处理电路
• §3.2 CMOS图像传感芯片OV6630
• §3.2.1 OV6630工作原理
• §3.2.2 OV6630数据输出格式
• 2C接口配置'>§3.2.3 OV6630控制寄存器I²C接口配置
• §3.3 基于FPGA的图像数据采集与传输
• §3.3.1 EP1C3T144芯片简介
• §3.3.2 FPGA与OV6630的接口电路
• §3.3.3 利用MAX3232E芯片实现RS-232串口通信电路
• §3.3.4 JTAG模式FPGA配置电路
• §3.4 片外SRAM数据存储电路
• §3.5 电源管理
• §3.5.1 直流电压转换电路
• §3.5.2 模拟电源隔离设计
• §3.6 本章小结
• 第四章 基于FPGA的图像采集处理系统编程实现
• 2C接口实现对OV6630模式控制'>§4.1 FPGA模拟I²C接口实现对OV6630模式控制
• §4.2 FPGA模拟实现RS-232串行通信接口
• §4.3 Verilog编程实现外部存储器SRAM读写
• §4.4 Verilog编程实现图像数据采集存储
• §4.5 基于FPGA的差值图像编码压缩实现
• §4.5.1 差值图像生成
• §4.5.2 差值图像行程编码
• §4.6 本章小结
• 第五章 VB编程实现图像接收显示软件及系统联调
• §5.1 VB与RS-232串口通信
• §5.2 差值图像压缩数据的解码与显示
• §5.3 系统联调与测试结果分析
• §5.3.1 系统联调测试
• §5.3.2 测试结果分析
• §5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢