基于FPGA的实时图像处理系统的设计与实现

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实时图像处理技术应用十分广泛,其应用的系统具有实时性、数据吞吐量大等特点,一方面其应用领域之广对处理系统的灵活性有较高的要求,另一方面在短时间内处理大量的数据对处理系统的速度也有很高要求。FPGA(现场可编程门阵列)器件具有高速并行、可编程、重配置灵活等优点,因此在实时图像处理领域具有独特的优势。本文提出了一种基于FPGA的实时图像处理系统,该系统具有一定的通用性,适用于数字图像处理的实验教学。该系统设计了一种基于流式FIFO的实时图像处理输入输出接口,该接口结构清晰简单,与前端采集和终端显示模块耦合性小,无需修改前端终端便可嵌入各种实时图像处理操作,具有一定的创新性。系统采用Altera公司的EP2C8Q208C8N芯片作为核心处理器件,CMOS摄像头作为实时图像输入源,VGA作为实时图像输出接口。在硬件设计上,进行了器件选型,并以Altium Designer为设计平台,实现了电源和复位、时钟、FPGA配置、SDRAM、VGA等电路,完成了PCB板的绘制与制作。在逻辑设计上,以QuartusII为设计平台,通过对FPGA进行编程,实现了实时图像的采集、处理及显示。本文最后对彩色图像处理技术的FPGA实现进行了探讨,并根据FPGA的结构特点在该系统上实现了若干算法,验证了系统的通用性。实验证明,该系统接口简单、可扩展性及算法通用性较好,利用硬件描述语言可以对各种数字图像处理算法进行建模,并利用该系统进行算法仿真和现场验证,具有一定的研究和使用价值。
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