船载实时图像消旋系统设计

摘要

船载光电平台的稳定跟踪技术日趋成熟，使得船载电视设备的稳定跟踪性能不断提高。由于光电平台框架在跟踪中的运动，使得稳定的图像又叠加了额外的旋转，给观察者带来不便，所以对图像旋转的补偿技术（在此称为图像消旋技术）成为一项必要的研究内容。 本文开发了一种以超大规模FPGA和浮点数字信号处理器为核心的实时图像消旋系统，给出了具体的软硬件设计方案，重点研究了如何用FPGA来实现实时图像的消旋，插值和填充等算法、DSP接收计算机串口发送的图像角度信息，并参与辅助计算、通过DA芯片输出的PAL—D制式电视信号在电视机上实时显示。该系统不仅能够实现图像的实时消旋，也可以用于验证各种图像实时处理算法。本文还初步探讨了纯电子消旋系统的设计思路和方法。 实验结果表明，在FPGA上实现图像消旋处理等算法，效果良好，而且满足系统实时性的要求，并且本系统已经达到预期的目标。最后，总结了系统的设计和调试经验，对调试时遇到的一些问题进行了分析。

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第一章绪论

1.1船载摄像系统旋转量的产生

1.2图像消旋方式概述

1.2.1电子消旋

1.2.2光学消旋

1.2.3物理消旋

1.3船载图像消旋系统的方案选择

1.4论文的研究内容和组织结构

第二章系统总体设计方案

2.1消旋算法原理及仿真

2.2系统硬件原理框图

2.3系统的工作流程

第三章硬件电路设计

3.1电源模块设计

3.2视频解码电路设计

3.3 DA转换电路设计

3.4串行通信接口设计

3.5 DSP及其外围器件电路设计

3.5.1 DSP芯片选择

3.5.2TMS320C6713芯片介绍

3.5.3 DSP的数据存储器扩展

3.5.4 DSP的程序存储器扩展

3.6 PCB布线注意事项及抗干扰措施

3.6.1电源、地线的处理及PCB叠层结构

3.6.2数模混合电路的串扰抑制

3.6.3信号线布线的抗干扰处理

第四章FPGA固件及DSP软件开发

4.1初始化模块

4.1.1 I2C总线简介

4.1.2 I2C总线在C6713B中的实现

4.1.3 ADV7180的初始化

4.1.4 ADV7174的初始化

4.2串口通信模块

4.2.1串行通信协议

4.2.2串行通信的软件实现

4.3 FPGA固件开发

4.3.1预同步及16位拼接电路设计

4.3.2 SRAM控制器设计

4.3.3发送数据总体控制模块设计

4.3.4消旋填充模块设计

4.3.5插值模块设计

4.3.6数据发送模块设计

4.3.7 PLL的配置

4.3.8芯片的配置

第五章结论与展望

致谢

参考文献

在读期间发表的文章

附录