电子测量中的图像边缘检测器系统设计要求
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2020-11-16
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电子测量中的图像边缘检测器系统设计要求电子测量中的图像边缘检测器系统设计要求
在嵌入式图形系统处理领域，图像处理的速度问题一直是一个很难突破的设计瓶颈。一般情况下，控制领域及
数据处理领域几乎是单片机和数字信号处理器的天下，但是在数据处理量大，实时性要求更为苛刻的场合，传
统的MCU根本无法适应实时大批量数据处理场合，而DSP虽然具备指令流水线和很高的处理速度，但是由于其
本质仍然是依靠串行执行指令来完成相应的图像处理算法的，所以其处理速度依然很受限制。因而基于速度、
系统集成和产品升级等角度考虑，采用现代电子设计的最新技术一一EDA技术，使用高速可编程逻辑器件
CPLD/FPGA自行开发有关处理芯片成了一种全新的解决方案。 图 1是一个DSP＋FPGA/CPLD的图像处理
在嵌入式图形系统处理领域，图像处理的速度问题一直是一个很难突破的设计瓶颈。一般情况下，控制领域及数据处理领
域几乎是单片机和数字信号处理器的天下，但是在数据处理量大，实时性要求更为苛刻的场合，传统的MCU根本无法适应实
时大批量数据处理场合，而DSP虽然具备指令流水线和很高的处理速度，但是由于其本质仍然是依靠串行执行指令来完成相
应的图像处理算法的，所以其处理速度依然很受限制。因而基于速度、系统集成和产品升级等角度考虑，采用现代电子设计的
最新技术一一EDA技术，使用高速可编程逻辑器件CPLD/FPGA自行开发有关处理芯片成了一种全新的解决方案。
图 1是一个DSP＋FPGA/CPLD的图像处理系统的总体框图，其中图像传感器CCD的主要功能是获取外界图像的各个像素
点灰度值；图像主处理器采用数字信号处理器DSP，主要负责对图像传感器传送的灰度信息进行存储，并负责调用协处理器
进行边界像素判别，找出我们感兴趣的目标对象，从而得到该对象的运动信息，以便控制执行装置进行位置跟踪；边缘检测协
处理器为FPGA/CPLD，主要完成主处理器传送过来的像素的边界判别，并把处理结果返回到主处理器中。
图 1 DSP+FPGA/CPLD图像处理系统的组成框图
在本系统中，系统的设计指标为：数据吞吐量＞10 Mb/s；动态响应时间＜100 ms/frame。主处理器初步选用德州公司的
DSP芯片TMS320C5402，协处理器拟采用ALTERA公司的FLEX10K20。图像处理系统的接口关系如图 2所示，其中FLEX
10K20的接口说明如下：
DATA：8位数据输入端口。
WR：写有效信号输入端口。
CLK：同步时钟输入端口。
T_D：阈值/像素值选择端口，T_D＝1时，表示输入的数据为像素阈值，为0时表示输入的数据为像素值。
CS：片选信号，低电平有效。
READY：状态查询位，为协处理器“准备好”信号输出端，低电平有效，当该协处理器处理完一帧图像后，该信号恢复有
效电平，主处理器启动下一帧图像的边界处理。
MAGOUT：像素边界判别信号输出，MAGOUT为1时，表示当前像素为边界像素，为0表示为非边界像素。
图2 图像处理系统接口关系图
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