基于ZedBoard的视频图像采集系统设计与实现(2)
时间:2018-09-11 10:48 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
1839年，法国的达盖尔发明了摄影术，用水银蒸汽在曝光的银盐面上能够产生显影的原理，制成了最初的照相机，而后，人们不断研究，摄像机也随之诞生，视频图像的采集从手工方式进展到用机器采集的方式，采集得到的图像也日益真实，清楚。 而今，随着计算机，科学技术的发展，人们有75%以上的信息都来源于视频图像，视频图像采集的方式与计算机密不可分。图像的采集，传输，储存，处理，分析等，在各个领域都起着至关重要的作用，而在这其中，图像采集，正是最基础的部分，高速的图像采集与传输，是目前人们最需要的技术。同样，视频采集与图像采集异曲同工，都是目前的热门技术。 视频图像采集系统现在广泛应用于日常生活，国防，科学等各个领域。在医学方面，核磁共振，CT和染色体分析等技术，正是利用图像系统才能够安全准确地对病患进行诊断与治疗；日常的通讯方面，例如视频电话、视频会议，为了保证实时性、准确性，对于视频图像的采集、传输速度，也有着很高的要求；日常生活中，视频监控、卫星遥感图像的识别、手写识别以及工业视觉等方面，视频图像采集系统得到了广泛应用；军事、安保、侦讯时，侦查军事目标、导航智能武器、监控雷达系统，公安部门的指纹、人脸、笔记、足迹的采集、处理和识别等等的方方面面，都与视频图像采集系统密不可分，现在，研究视频图像采集技术拥有非常重要的现实价值。 传统的采集技术采用的是CCD摄像机来得到视频图像的信息，这种方法实现起来简单，但是成本费用很高，不利于普及，同时，它的实时性和人机交互的能力较差。继超大规模集成电路出现后，图像采集的方法得到了改善，即将嵌入式技术应用于视频图像采集系统。嵌入式技术发展迅速，拥有极高的效率与极强的稳定性，同时，其成本较为低廉，体积小，方便携带，适应许多特殊的场合。但是普通的嵌入式系统是基于IC互联，在PCB板上IC芯片之间的连线时延以及PCB板的尺寸与可靠性限制了系统的性能，由此，SOC（片上系统）成为了嵌入式系统发展的必然。SOC的出现，解决了系统时延、尺寸与可靠性等因素，能够提高系统的性能。而在2000年，美国ALTERA公司提出了SOPC技术，它比之SOC，更加的灵活高效，是FPGA与SOC技术融合的产物，可剪裁、可扩展、可升级，具备软硬件可编程的特点。 在前面的研究背景下，本论文使用的便是Xilinx开发的全可编程Soc系列、ARM+FPGA结构的Zynq-7000芯片，并在以它为核心的Zedboard开发板上进行视频图像采集系统设计开发。 1.2 本课题的研究现状 1.3 本课题所采用的设计技术 本课题采用的是SOPC设计技术，其中的SOPC，全称为System-on-a-Programmable-Chip，即可编程片上系统。可编程片上系统（SOPC）是一种特别的嵌入式系统，它融合了SOC、PLD、FPGA三者的优点，它至少含有一个嵌入式的处理器内核，不仅拥有小容量的片内高速RAM资源，还有足够多的片上可编程的逻辑资源。SOPC拥有单芯片、可裁剪、可扩展、可升级、功耗低、微封装的特点。由于在设计中采用了可编程逻辑，SoPC提升了SoC的灵活性与应用范围，用户可以根据需要自行在可编程逻辑中添加或实现自己所需要的逻辑[3]。 SOPC技术主要应用于以下的三个方面： 基于FPGA的嵌入IP硬核的应用。硬核指的是依靠电路板行驶而提交的IP核，与特定的实现内容相关，多次使用的能力较弱，但是硬核的性能好、可靠性高。它在FPGA电路中预先插入处理器，使FPGA的硬件方面的设计与处理器软件方面的设计有机灵活地结合在一起，高效地实现SOPC系统。 (责任编辑：qin) |