基于FPGA+DSP实时图像采集处理系统设计

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图像信号具有形象、易懂、直观和信息量大等特点,是人们最丰富的信息来源。由此可见人类对图像信息非常依赖,图像处理方法对人类生活的重要程度也是显而易见的,现在已经被大量用于国防军事、工业生产制造和人类平常生活等很多方面。然而图像数字化后的数据量庞大,对数据的传输、存储等方面具有很大的挑战。所以,传统的图像传感器、采集卡、计算机显示的模式已经远远不能满足要求,对图像进行实时编码压缩显得极为重要,对于特定场合图像进行处理得到理想图像也迫在眉睫。随着现代技术的发展和人们对图像采集处理质量需求的不断提升,对图像采集系统的性能和实时性提出了更高的要求。对于像地下停车场类的图像处理系统既要求实时性又要保障图像清晰度提出更高的挑战。FPGA以其并行处理能力强而在图像处理方面得到广泛的应用,DSP芯片由于其特殊的结构使其在处理复杂算法上有了很大的优势,在实现图像算法上有了一定的应用。而对于数据量大、噪声干扰严重的图像数据,采用单个DSP芯片难以满足系统的性能和实时性的要求。本文采用FPGA和DSP的结构实现实时图像采集处理系统,主要分为两大部分组成,FPGA负责图像采集以及预处理,DSP负责对采集的图像进行压缩。利用FPGA运行速度快、并行处理能力强的优势,采用“对数拉伸”算法对摄像头采集的数据进行前期预处理,达到图像增强,使得停车场类昏暗光线图像亮度分布不均匀的图像变得清晰;利用DSP具有较强处理复杂算法的优势,对FPGA传送过来的分块图像数据采用JPEG并行压缩算法进行图像的压缩。实验结果表明,利用FPGA和DSP结构能很好地解决图像采集系统的实时性要求,针对昏暗场所的图像数据采用“对数拉伸”算法,可有效增强图像,使得亮度分布不均匀的图像变得清晰;采用并行JPEG压缩算法在FPGA发送数据前对二维图像进行分块,减少了处理时间;JPEG压缩虽为有损的图像压缩算法,但能使信息传输量大大减少的同时有效地保留原始图像的细节,达到预期处理目的。
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