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随着国内图像处理技术的快速发展,已在工业、航空航天、雷达监测、科学研究等领域得到了广泛应用。目前,基于传统PC、DSP和ASIC的设计都无法对图像数据进行并行处理,且结构复杂,难以满足各个领域对高像素、高帧率图像的高速、实时、可靠采集、传输等需求,论文结合FPGA强大的并行数据处理能力,GigE(千兆以太网)的远距离、高速率传输特性,并加入基于FPGA的图像处理算法,研究了一种基于FPGA的GigE高速图像采集及处理系统,实现了图像的高速采集与实时图像处理。论文主要研究内容及结论如下:1.论文从基于FPGA的GigE图像采集及处理系统的硬件设计入手,以FPGA为主控制芯片,千兆以太网为传输媒介,设计了图像数据采集及图像处理系统的硬件电路,主要包括:FPGA主控制电路以及FPGA外围电路。实现了图像的高速采集、传输、存储、显示模块电路设计。2.软件设计上,使用Verilog HDL语言,采用自顶向下的设计思路,对系统的逻辑时序控制内核进行设计,分别包括采集端相机控制机制的设计、图像数据采集逻辑时序设计、图像传输逻辑时序设计、图像存储逻辑时序设计和图像显示逻辑时序设计等,并对以上各模块的逻辑时序进行优化与时序仿真验证。3.通过wireshark数据包抓包工具进行图像数据采集速率与丢帧率检测,对系统高速采集性能进行了分析,其结果满足设计要求。4.结合线性滤波和非线性滤波进行FPGA图像算法的设计,采用均值滤波、中值滤波、Sobel边缘检测、腐蚀膨胀算法实现了FPGA图像处理系统中图像特征的实时提取。5.搭建系统测试平台进行系统的整体综合性能测试。并对PC端的图像显示软件进行设计,可以针对不同领域的图像进行图像数据库的录入,实现采集图像与目标图像的比对。论文研究结果表明,基于FPGA的GigE高速图像采集及处理系统可以实现图像的高速采集、存储、显示;针对百万级像素的图像其采集速率最高达到156fps;通过FPGA逻辑时序的优化,提升了图像数据的传输速率与传输质量;通过算法的优化,实现了图像特征的高速提取;同时,将该系统用于药粒生产流水线上进行实地测试,实现了生产线上药粒图像的高速采集及其缺陷检测。该研究为我国高速图像采集及处理技术的发展奠定了理论及应用基础。