近年来，微电子技术和超大规模的集成电路制造技术的发展，特别现场可编程门阵列FPGA的发展，为提高图像处理系统各种性能提供了新的思路和方法[4]。由于底层的图像预处理的数据量很大，要求处理速度快，但运算结果相对比较简单，以FPGA作为主要处理芯片的图像处理系统非常善于对图像进行预处理。本文基于FPGA的图像处理系统的设计方案就是在这种条件下提出的，希望使用取FPGA作为微控制器芯片，对数字图像处理系统的采集、存储、处理以及人机交互系统展开研究。

1.2    研究现状

1.2.1图像采集的现状及发展

1.2.2 FPGA的优势

1.3本课题主要工作

本课题所做的主要工作是在了解Altera FPGA视频处理硬件平台以及软件开发环境的基础上，利用设计的中央控制器模块，图像解码模块，图像编码模块等实现一个实时视频采集系统。该系统从CCD摄像头中接受视频信号；将视频信号输入到视频解码电路后，通过解码芯片的解码，实现场、行及图像信号分离，并送给FPGA；在FPGA中，使用SDRAM作为图像信息的缓存器，再送给视频编码电路转换，最后输出给显示器进行显示。论文网

本课题主要做以下几方面的工作：

（1）系统整体方案的制定参考了之前关于视频采集系统的设计方案，在此基础上确定了视频采集系统的整体方案。

（2）对电视制式PAL原理进行了分析研究，熟悉了解ITU656视频格式，剖析帧图像的各种控制信号的组成及其作用。利用FPGA相关的视频解码、编码控制方法，并使用SDRAM作为帧图像的缓存器，在FPGA平台上完成了对SDRAM的读写操作。

（3）对I2C总线协议进行了研究，在FPGA中实现I2C总线协议。

（4）对FPGA可编程技术进行深入研究。利用QuartusⅡ软件完成图像采集系统的软件设计，最终完成基于Altera FPGA的视频采集程序的设计以及调试工作，使视频图像在显示器上能够实时显示。

2 系统方案介绍

2.1系统软硬件的选择

与传统电路设计方法相比，FPGA/CPLD具有功能强大，开发过程投资小、周期短，可反复编程修改，保密性能好，开发工具智能化等特点，特别是随着电子工艺的不断改进，低成本FPGA/CPLD器件推陈出新，这促使 FPGA/CPLD 成为当今硬件设计的首选方式之一。因此本文基于FPGA的视频采集系统，对系统的软硬件做出了选择。

2.1.1系统硬件选择

作为图像处理系统的中央处理器，在器件选型时应着重考虑以下几点：

1. 器件供货渠道及开发工具支持；

2. 整体系统设计对于FPGA的I/0合理需求量；

3. FPGA的内部逻辑资源必须满足控制器的要求；

4. 图像处理系统对于FPGA运算速度的要求；

5. 电气接口标准；

6. 器件价格。文献综述

为了满足图像的实时性的特点，本图像处理系统采用Alte公司的Cyclone系列FPGA芯片EP1C6Q240C8。作为Altera公司2003年推出的一种低成本FPGA，它采用130nm工艺,1.5v内核供电。该系列FPGA具有以下性能特性：

 采用新型的低成本可编程体系设计结构；

 在片上片内拥有的各种嵌入式存储器资源有利于多种存储器的开发应用和数字信号处理方案实施；

 拥有专用的外接存储器接口模块，支持多种外部存储器的拓展；