目前，生产FPGA的厂家有Xilinx、Altera、Actel、Lattice公司等等，其中规模最大的三家分别是Xilinx，Altera和Lattice公司。总部位于美国的、被冠以FPGA发明者之名的Xilinx公司是该领域的巨头之一。Xilinx公司的集成开发工具是ISE[9]。论文网

1。2  基于FPGA图像处理的研究现状

1。3  本论文的主要工作和内容

    在大量查阅相关资料的情况下，结合实验室现有设备，制定了基于FPGA图像处理来测量硬币尺寸的系统方案，实现了图像的采集与处理工作。归纳来讲，本文的主要工作和内容如下：

1。 使用VmodCAM芯片完成了硬币图像的采集工作，以供后续处理。

2。 研究了图像预处理的不同算法，阐述了其原理和算法公式，其中着重地分析了快速中值滤波方法。

3。 利用Matlab的仿真结果对各类算法进行合理的选择，并验证了方案的可行性，为后期Verilog的编程提供了正确方向。

4。 在ISE中编写Verilog代码，并充分利用IP核对各部分的模块进行设计，配置到FPGA中实现其特定的功能。

5。 将FPGA图像处理后的结果在Matlab中显示，观察其效果，并利用霍夫变换、系统标定得到硬币的半径值。

2  图像采集的光学系统选型和设计

    图像采集是整个系统设计的第一步，对后续操作十分重要。本文选择了VmodCAM作为摄像头，同时拍摄时应注意光照背景等。

2。1  相机的选择

    采集设备一般选择CMOS或CCD图像传感器，其中需要考虑到其设备的像素、信噪比、分辨率等因素。质量高的图像经过后期图像预处理后能更好显示出图像特征，避免不必要的干扰信息，大大提高整体设计的成功性。例如信噪比越大、像素越多的图像传感器对噪声的控制就越好且捕捉到的图像的细节也越多，因此获取的图像质量就越高，后期图像的特征提取就相对容易和清晰。结合实验室现有设备，本论文选择了VmodCAM，它配置了两个独立的CMOS数字图像传感器，其像素高达两百万，1600x1200的最大分辨率，15帧每秒，支持Bayer,RGB,YCrCb 输出格式。该设备能提供良好的数字图像能力，十分匹配本课题的设计要求。

2。2  光照的设计

   光源的选择要考虑亮度、测量环境等因素，因为这都能影响图像的质量。前光源照明和背光源照明是最常用的两种照明方式[5]。结合实验室环境，本文采用了前光源照明方式，它是指将光源放置在目标物体前方可以增强目标物体特征的照明方式。 

3  图像处理算法的研究

    本章首先介绍了图像处理研究的一些分类和基本知识，其中包括了滤波、边缘检测方法，然后阐述能检测圆，并获得其半径的霍夫变换的原理。

3。1  图像预处理的必要性文献综述

    通常在采集硬币的图像时，由于光照的不均变化、人为轻微抖动、CMOS器件内部的不稳定传输和随机干扰等因素的影响，会导致图像质量有所下降，例如图像不完整、质量失真等，尤其是包含噪声信号成分[17]。所以对获得的硬币图像进行预处理是很有必要的。

    图像预处理的主要目的有如下几点：增加图像中有用信息、强化硬币的几何特征，为图像的后续处理，如特征提取和尺寸计算，奠定良好的基础；最大限度地消除图像中的无关信息，大大简化数据以提高检测速度。所以采集到的图像一般都要经过图像的预处理以此提高图像识别精度。