基于DSP和FPGA的竹片图像采集与处理系统设计-论文
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第３５卷第ｌ期
２０１６年１月
实验室研究与探索
ＲＥＳＥＡＲＣＨ
ＡＮＤ
ＥＸＰＩ。ＯＲＡＴＩＯＮ
ＩＮ
ＬＡＢＯＲＡＴＯＲＹ
Ｖ０１．３５
Ｎｏ．１
Ｊａｎ．２０１６
基于ＤＳＰ和ＦＰＧＡ的竹片图像采集与处理系统设计
张尚坤，
宋树祥
（广西师范大学电子工程学院，广西桂林５４１００４）
摘
要：针对图像采集需要实时、高速的要求，本文提出的基于ＤＳＰ
（ＴＭＳ３２０Ｃ６４１６）和ＦＰＧＡ（ＥＰ２Ｃ３５）图像采集系统的设计方案。该设计通过前端
ＦＰＧＡ控制ＯＶ９６５０摄像头进行图像采集，预处理，然后通过ＦＰＧＡ的ＦＩＦＯ进行数
据缓存，利用ＤＳＰ的ＥＭＩＦＢ接口实现数据的传输，最后对采集的图像进行Ｓｏｂｅｌ算
子的边缘检测，灰度共生矩阵的纹理分析、图像标准差运算以及基于相关函数的图
像配准。
关键词：ＴＭＳ３２０Ｃ６４１６；ＦＰＧＡ；边缘检测；纹理分析；图像标准差；图像配准
中图分类号：ＴＰ
３９１
文献标志码：Ａ
文章编号：１００６—７１６７（２０１６）０１—０１０６—０５
Ｄｅｓｉｇｎ
ｏｆ
Ｂａｍｂｏｏ
Ｉ
ｍａｇｅ
Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ
ａｎｄ
Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
Ｓｙｓｔｅｍ
Ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ＤＳＰ
ａｎｄ
ＦＰＧＡ
ＺＨＡＮＧ
Ｓｈａｎｇ—ｋｕｎ，
ＳＯＮＧ
Ｓｈｕ—ｘｉａｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ
ｏｆ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｇｕａｎｇｘｉ
Ｎｏｒｍａｌ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕｉｌｉｎ
５４１００４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ
ｉｍａｇｅ
ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ
ｏｆｔｅｎ
ｎｅｅｄｓ
ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ
ａｎｄ
ｈｉｇｈ
ｓｐｅｅｄ，ｔｈｅ
ｐａｐｅｒ
ｐｒｏｐｏｓｅｄ
ａｎ
ｉｍａｇｅ
ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ
ｓｙｓｔｅｍ
ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ＤＳＰ（ＴＭＳ３２０Ｃ６４１６）ａｎｄ
ＦＰＧＡ（ＥＰ２Ｃ３５）．Ｔｈｉｓ
ｄｅｓｉｇｎ
ａｐｐｌｉｅｄ
ＦＰＧＡ
ｔｏ
ｃｏｎｔｒｏｌ
ＯＶ９６５０
ｃａｍｅｒａ
ａｎｄ
ｏｂｔａｉｎ
ｉｍａｇｅ
ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ
ａｎｄ
ｐｒｅ－ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ａｎｄ
ｔｈｅｎ
ａｐｐｌｉｅｄ
ｔｈｅ
ＦＩＦＯ
ＦＰＧＡ
ｄａｔａ
ｃａｃｈｅ．ＤＳＰ
ＥＭＩＦＢ
ｗａｓ
ｕｓｅｄ
ａｓ
ａｎ
ｉｎｔｅｒｆａｃｅ
ｔｏ
ｒｅａｌｉｚｅ
ｔｈｅ
ｄａｔａ
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｔｈｅ
ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ
ｏｆ
ｉｍａｇｅ
ｅｄｇｅ
ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ
ｔｅｘｔｕｒｅ
ａｎａｌｙｓｉｓ，ｉｍａｇｅ
ｓｔａｎｄａｒｄ
ｄｅｖｉａｔｉｏｎ
ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ａｎｄ
ｉｍａｇｅ
ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ
ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ｔｈｅ
ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ
ｆｕｎｃｔｉｏｎ．
Ｋｅｙ
ｗｏｒｄｓ：ＴＭＳ３２０Ｃ６４１６；ＦＰＧＡ；ｅｄｇｅ
ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｔｅｘｔｕｒｅ
ａｎａｌｙｓｉｓ；ｉｍａｇｅ
ｓｔａｎｄａｒｄ
ｄｅｖｉａｔｉｏｎ；ｉｍａｇｅ
ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ
０
引
言
由于现代科技的进步，技术的革新，对图像采集设
备要求越来越高。传统图像采集设备速度慢，实时性
差，处理要求简单，不能满足大容量数据的处理要求。
据此，设计高速、实时的图像采集系统。该系统采用
ＴＩ公司的ＴＭＳ３２０Ｃ６４１６芯片和以Ａｈｅｒａ
ＣｙｃｌｏｎｅＩＩ的
ＥＰ２Ｃ３５系列芯片为系统的核心硬件。以ＤＳＰ和
ＦＰＧＡ组成的图像采集系统，广泛应用于各种军事、科
研、医疗卫生等各种领域。１…，此类系统编程灵活，算法
收稿日期：２０１５—０４一１６
作者简介：张尚坤（１９７４一），男，广西永福人，工程师，主要研究方
向模拟集成电路设计、信息处理。
Ｔｅｌ．：１３９７７３９３９９４：Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｓｋ＠ｍａｉｌｂｏｘ．ｇｘｎｕ．ｅｄｕ．ｃ“
实现较简单，且在开发过程中适合模块化设计，系统通
用性强，可以大大缩短开发周期。
１
系统的工作原理
本系统由前段图像采集预处理部分、后端的图像
算法处理部分和图像显示部分，如图１所示。
图像采集预处理部分主要由ＯＶ９６５０
ＣＭＯＳ摄像
头和ＦＰＧＡ逻辑控制部分组成。摄像头主要是完成图
像的采集，ＦＰＧＡ负责产生系统所需的逻辑控制信号
和各芯片的时钟信号，并对图像进行滤波预处理。图
像算法处理部分，则主要是负责将ＦＰＧＡ预处理后的
图像二值化处理、边缘检测、纹理特征分析、图像匹配
等图像处理运算。图像显示部分由ＦＰＧＡ控制ＶＧＡ
接口的显示器，显示经ＤＳＰ处理后的图像。
万方数据
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