图像采集系统国内外研究现状
时间:2018-03-07 19:58 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 随着数字电路技术的发展和进步,数字图像中的数字采集技术开始有了新的进展。DSP(Digital Signal Process)和 FPGA(Field Programmable GateArray)各以其突出的特色在高性能图像采集系统中各占千秋。总体上看，当前主流的数字图像采集处理研究方向有以下几大类。1) 以传统 PC 为核心的图像采集处理技术；2) 基于专用的数字信号处理器 DSP的图像采集及处理技术；3) 基于专用集成电路 ASIC 的图像采集卡；4) FPGA 和 DSP 相结合的图像采集处理技术；5) 基于 FPGA 的硬件图像采集处理技术。随着 FPGA 制造工艺的不断提高，FPGA 向着大容量、高速度的方向不断前进。由于FPGA的大容量和高速度的特性，使之刚一出现就与SOPC 技术相结合，为图像采集和处理提供了一种新的解决方案。基于 FPGA 的图像处理技术适用于处理数据量大、重复性高但算法复杂度相对简单的场合，但是随着基于 FPGA 的硬件算法 IP 核越来越成熟、广泛，以 FPGA 为核心的图像采集处理系统应用越来越受欢迎。另外随着 FPGA 的制造工艺不断进步和集成技术的不停发展，为FPGA 的数字硬件系统在实时图像处理领域的强大处理能力提供了可能。19408 德国蒂宾根大学设计了一个小型的 FPGA 板作为 PCI 系统的协处理器。该小型 FPGA 协处理器板适用于可视化 3D 数据集的算法加速，其将大量的短整数和位操作运算从 CPU 转移到 FPGA 上运行。 英国诺丁汉大学的 Yiqun Zhu、Barrie RHayes-Gill、Steve P Morgan 和 Nguyen Hoang等人针对激光多普勒血流测定仪对采集的图像进行采集处理,此系统FPGA不仅控制模数转换和缓存模块以及USB接口,还进行高速的1024点的FFT变换,系统传送256*256的图像帧耗时1.7s,比现有的系统速度快7倍之多。此系统为任何型号的CMOS摄像头采集系统提供了参考模型,具有高性能和一定的通用性。 韩国 Sungkyunkwan University 的 Jong HyunPark、Dae RoLee 和 Jae Wook等人研究的基于FPGA单机彩色图像变换系统,通过硬件语言实现对图像的算法处理,将处理完的图像数据通过USB接口传送给PC机,使图像采集处理脱离软件的束缚,但是其致命缺点就是,当系统要进行高清图像的采集时,此时USB传输速度难以达到实时性的要求具有一定的局限性。 2010 年哈尔滨工业大学庞业勇以基于 Stratix III 系列 FPGA 的 DE3-340作为图像处理平台，进行了典型图像预处理算法的 FPGA 实现，同时论述了基于 FPGA 可重构计算的算法硬件设计方法，剖析了全新的软硬件协同设计思想。 美国宾夕法尼亚州立大学设计了基于PCI总线的FPGA /r发平台图像采集系统方案。FPGA芯片釆用Altera公司的EP1S40实现;PCI桥采用PCI9656芯片实现;SDRAM用来存储图像数据。整个片上可编程系统组件之间通过Avalon总线模块进行瓦连。该系统的硬件资源丰富,适合快速处理一些高分辨率的图像信息,较高的系统运行效率,但是复染的系统和较高的成本使其在很多方面的应用受到了制约。 中国科学院上海技术物理研究所设计了基于FPGA的高速实时图像数制采集系统的采集方案。它采用USB总线，可以实现热插拔、即插即用的实时数据的传输。该系统的主要流程为串行数据从RS422通道进入FPGA,通过FPGA对数据进行串并转换,经过外部FIFO对数据进行同步和缓存后发送至USB控制芯片,最后由USB控制芯片将数据传输至总线。此方案的硬件具有很强的适应性强,而且升级什么方便。但是这个方案中额外用到了 FIFO器件,这样就增加了硬件设计的复杂性,并且USB在传输时占用PC机的内存,所以会影响整个系统的工作状态。 (责任编辑：qin) |