目标跟踪系统中图像预处理和消像旋处理的FPGA设计

摘要

在数字信号处理的各种应用领域中，通常需要多个DSP协同处理完成各种结构复杂的功能算法，但多核DSP处理器面临速度问题、硬件结构不可重构性、存储器带宽等技术瓶颈，而 FPGA可根据实际需求提供不同层次的灵活性，可以用来作为多核DSP处理器的一个很好的协处理器，能满足系统对实时性、速度和灵活性的要求。
　　论文采用FPGA与双DSP组成的硬件平台来实现目标跟踪系统中的图像处理单元。依次完成了数据通信、图像预处理和消像旋处理等设计，并最终完成了各个模块和系统的调试验证。其中，
　　(1)数据通信：包括链路口通信（即将数据送到各个DSP来实现数据处理，完成FPGA与DSP的数据通信接口的设计）和NiosⅡ嵌入式处理器实现UART内核通信、双口RAM通信等功能；
　　(2)图像预处理和消像旋处理：有效地解决由不相关图像信息的干扰或图像噪声的影响、实时状态显示等引起的图像识别率低、角度偏转、实时性差等问题；
　　从系统的功能测试和调试结果可以看出，FPGA所做的图像预处理和消像旋处理既满足了实时性要求，也保证了图像效果。另外，链路口传输正常，系统跟踪功能也实现并达到跟踪响应时间在20ms的系统指标要求。

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第一章 引言

1.1 课题研究意义及其应用

1.2 国内相关技术的研究动态

1.3课题的主要研究内容

1.4 论文安排

第二章 系统硬件平台及基本原理

2.1 硬件平台

2.2 主要单元模块

2.3 视频图像信号及其传像基本原理

2.4 SOPC嵌入式系统设计

第三章 系统设计框架及数据通信功能的设计

3.1 系统设计要求

3.2 系统设计思路及框架

3.3 TS201的链路口通信模块的设计

3.4 Nios II 嵌入式处理器设计

第四章 图像预处理和消像旋处理的FPGA设计

4.1 I2C总线控制设计

4.2 中值滤波模块的FPGA设计

4.3 边缘检测算法原理及实现

4.4 3×3窗口模块的FPGA设计与实现

4.5 字符叠加模块的FPGA设计

4.6 消像旋处理的FPGA设计

第五章 FPGA软硬件联调与结果分析

5.1 硬件测试

5.2 软硬件联调

5.3结果分析

第六章 总结与展望

6.1工作总结

6.2工作展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果

附录: 载板实物图