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图像采集是图像预处理的关键部分，采集图像的速度和得到的图像质量的好坏将直接影响后续处理的效果。图像采集的信息量大，实时性要求较高，运算比较简单，而FPGA在处理数据的速度方面占有很大的优势，适合应用于图像采集领域。近年来，随着超大规模集成电路制造技术以及计算机技术的飞速发展，特别是可编程逻辑器件FPGA和存储模块的快速发展，使得视频图像在采集速度等方面有了很大的提高。本文就是在此背景下，对视频图像采集进行了较深入的研究和探讨，阐述了视频图像采集的相关原理，完成了视频采集系统的设计研究。在系统中，以Xilinx公司的Virtex4系列FPGA芯片XC4VSX25作为核心处理器件，外接由TI公司推出的TVP5150为视频解码芯片，将相机采集到的图像数据解码为标准的ITU-RBT.656视频数据。系统采用DDR SDRAM作为图像数据存储器，可以快速有效的存储二维图像数据。并用数模转换芯片ADV7123将数据转换为模拟信号输出显示。外围的芯片都和系统的核心芯片FPGA相连，系统各个部分的控制都是通过在FPGA中设计相应的控制模块来完成的。视频解码芯片TVP5150的控制是FPGA通过I~2C总线完成的，在FPGA中设计I~2C控制模块，对TVP5150的寄存器进行设置，使其完成初始化，将模拟图像信号解码为标准的ITU-R BT.656视频数据。由于解码得到的标准视频数据中有一些无效的，因此在FPGA中设计有效数据提取模块，将其中的有效数据提取出来，并实现奇偶场图像数据的分离。提取出的有效数据采用DDR SDRAM进行存储，在FPGA中设计DDR控制模块对DDR的初始化、读写、刷新等操作进行控制。采集到的图像数据为PAL制式的，而用于显示的显示系统是VGA标准的，需要对图像进行相应的转换，这是由图像去隔行模块和帧率提升模块完成的。在进行图像显示时，如果只需要显示黑白图像，就只需要将图像数据的Y分量输出显示；如果要显示彩色图像，则需将YUV格式的数据转换为RGB格式输出显示。图像显示所需要的一些重要信号如行场同步信号、场空白信号等是由显示控制模块得到的，ADV7123可将图像数据转换为模拟信号。整个系统的设计、仿真及验证是在软件开发平台ISE10.1下，用VHDL语言编程实现的，并在以Xilinx公司的XC4VSX25芯片为核心设计的硬件平台上得到了验证。本文的研究对FPGA在图像采集系统中的应用做了有益的尝试，对基于FPGA的图像采集系统的实现有着积极的意义。