论文摘要
信息化时代,越来越多的信息来自于图像。高速发展的微电子技术和不断完善的数字化技术,使得图像信息的处理系统实现集成化程度更高、实时性更好和功耗更小成为可能。同时,随着EDA技术的发展,运用大规模可编程逻辑器件的实现片上系统（SOPC）很快成为一种趋势。在这种背景下,用可编程逻辑实现视频图像的采集,处理和显示成为新的研究热点。本文就是基于SOPC技术,设计实现了一种视频图像处理系统。论文首先介绍了SOPC技术的基本理论,简要阐述了视频图像处理系统的各个组成部分和它们之间的关系,确立了SOPC技术的视频处理系统方案。然后,着重介绍了系统的硬件设计和软件设计部分。硬件部分主要是系统硬件电路搭建,采用核心板与主板分开的设计方法,核心板由FPGA及相关存储芯片组成,主板包括图像采集传感器电路及显示电路。完成原理图及印制电路板设计。软件部分主要是NIOSⅡ软核相关程序设计,传感器及显示驱动程序设计,相关应用程序设计。整个系统和各个功能模块都有在Altera公司的开发环境QuartusⅡ软件上进行综合和仿真。结果证明,该设计能够实现要求的时序及功能。通过软硬件调试,CPU、视频图像采集电路及显示电路工作正常。成功嵌入NIOSⅡ软核,固化和运行基本的图像处理及应用程序。完成视频的单帧图像存储,显示。实现图像放大缩小、反色、灰度变换、均值滤波和中值滤波等。Verilog语言程序实现图像格式变换及霍夫曼编码。通过对数字结构特征的提取,完成了一种数字识别的实验,能够准确识别阿拉伯数字0-9。本文设计的基于SOPC技术的视频图像处理系统,实现了在一片FPGA芯片上的图像的采集,存储和显示功能。经过对系统的软件仿真和实际测试,能够很好的完成系统设计要求。实践证明,选用SOPC技术开发图像处理系统的技术路线,能将控制处理器、算法实现处理器以及其它周围控制器集成在单块FPGA芯片内,可按照需求定制处理器和控制器,很大程度的提高系统集成度和灵活性。对图像处理区别对待,视频图像不经过嵌入式处理器,有效提高实现性。设计出一种新的数字识别技术——三线交点识别法,经过系统实验证明,该方法简单实用,节省资源,能够很好提高识别效率。SOPC技术应用于图像处理领域具有开发周期短,设计成本低,稳定性良好和扩展性强等优点,表明运用SOPC技术实现视频图像处理已成为理想选择。本文作为视频图像处理新技术的探索性尝试,对今后的其它实时处理系统设计有着积极的意义。