基于高速DSP器件TMS320C6711的超分辨率图像处理系统

摘要

本论文的研究内容包括了选取适合硬件实现的超分辨率算法，超分辨率图像处理系统的硬件设计和该系统的软件设计。 本文针对如何对图像进行实时脱机的超分辨率增强处理的问题，研究实现了一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)和数字信号处理器(DSP)的超分辨率图像处理系统。系统在视频预处理部分利用FPGA来实现对视频的降采样处理，在超分辨率处理部分分别用FPGA和DSP来完成对视频源的两种经典超分辨率算法的硬件实现。达到了对视频图像进行高速实时超分辨率处理的目的。 对于系统的硬件设计，本文通过其硬件电路功能上的不同分为三部分予以讲述。对于系统的软件设计，本文研究了与系统上的主要器件FPGA，DSP和复杂可编程逻辑器件(CPLD)有关的程序设计，并对DSP的软件优化方法做了大量的工作。设计结果表明，模块化的设计方法和对DSP芯片的软件优化措施能够大幅度的提高系统的性能，实现对图像实时脱机的超分辨率处理。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1项目的背景及意义

1.2超分辨率图像处理技术

1.2.1图像的超分辨率处理

1.2.2数字图像的超分辨率重建

1.3超分辨率数字图像处理系统的可行性分析

1.3.1光机微扫描系统

1.3.2模拟光机微扫描的降采样处理

1.3.3数字图像处理系统

1.4论文的结构

第二章超分辨率重建算法

2.1超分辨率重建算法概述

2.2四类经典的超分辨率图像重建算法

2.2.1帧间交错插值算法

2.2.2凸集投影超分辨率重建算法(POCS)

2.2.3解频谱混叠超分辨率重建算法

2.2.4小波域超分辨率重建算法

2.3算法的选取

2.4本章小结

第三章系统硬件设计

3.1系统硬件的组成

3.2视频源处理电路

3.2.1视频信号的模数转换

3.2.2 FPGA控制器

3.2.3存储模块与主要芯片初始化配置模块

3.3帧间交错插值算法超分辨率处理模块

3.3.1超分辨率处理电路组成

3.3.2 帧间交错插值处理模块

3.3.3 POCS数据流总控制模块

3.3.4 SRAM乒乓操作模块

3.3.5视频编码器模块

3.4凸集投影(POCS)算法超分辨率处理模块

3.4.1独立的DSP子系统

3.4.2 DSP的选型

3.4.3 DSP外部存储器的设计

3.4.4逻辑与时序控制部分的设计

3.4.5 DSP芯片的模式设置

3.4.6 DSP芯片的JTAG控制

3.5视频数模转换处理电路

3.6本章小结

第四章系统软件设计

4.1 CPLD扩展在存储器空间的程序设计

4.1.1 CPLD开发环境与开发流程概述

4.1.2硬件描述语言

4.1.3状态控制总线说明

4.2 DSP开发平台概述

4.2.1 CCS开发软件

4.2.2 DSP软件编程的特点

4.3 DSP程序的总体功能、结构和流程

4.3.1 DSP程序的结构

4.3.2 DSP主程序的功能及流程图

4.4 DSP的FLASH引导装载功能的软件设计

4.4.1 FLASH引导过程

4.4.2链接过程

4.4.3自加载功能的实现

4.5 DSP程序的软件优化

4.5.1 C语言级的优化

4.5.2汇编语言级的优化

4.5.3其他的优化措施

4.6本章小结

第五章结束语

附录

致谢

参考文献

作者在读期间的研究成果