嵌入式视频监控系统的FPGA图像处理子系统设计(2)

学位论文

硕士论文嵌入式视频监控系统的ＦＰＧＡ图像处理子系统设计

摘要

随着图像处理技术的不断发展，图像处理技术在国民经济和社会生活的各个方面都得到了广泛的运用。与此同时，人们对图像处理的要求也越来越高。传统的数字图像处理器件主要有专用集成芯片（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ

（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）和数字信号处理器Ｐｒｏｃｅｓｓ）。进入２０世纪以来，伴随着半导体技术的发展，现场可编程门

Ｇａｔｅ阵列ＦＰＧＡ（ＦｉｌｅｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＡｒｒａｙ）以其应用灵活、集成度高、功能强大、设

计周期短、开发成本低的特点，越来越多地被应用在图像处理领域。大量实践证明，ＦＰＧＡ的并行处理能力与流水线作业能显著地提高图像处理的速度，因此基于ＦＰＧＡ的图像处理系统有着广阔的发展前景。

本文研究的是一个在嵌入式视频监控系统下的图像预处理子系统。首先实现了一个通用可重复配置的图像处理算法研究硬件平台，完成图像的采集、接收、处理、存储、输出等功能。由于ＦＰＧＡ本身具有完全的可重复配置性，所以该架构的硬件平台可以很方便的升级和重复配置。其次在该平台上，本文使用ＶｅｒｉｌｏｇＨＤＬ硬件语言在ＦＰＧＡ芯片上实现了多种图像预处理算法。在实现过程中，为了充分发挥ＦＰＧＡ在并行处理方面的强大功能，本文对算法做了一定的改进，使其尽量能使用并行处理的方式来完成。实验结果表明，本图像预处理系统能在毫秒级高速地完成多种图像算法，完全能够满足视频监控系统５０帧／秒的输出要求。

最后根据视频监控系统在实际运用中出现的噪声类型多样化的情况，我们设计了一种基于反馈理论的图像处理效果控制模块。该模块能通过对处理后图像峰值信噪比（ＰＳＮＲ）的分析，控制ＦＰＧＡ对下一幅图像的噪声采用更有针对性的图像处理方法。关键词：图像处理，ＦＰＧＡ，并行处理，噪声，峰值信噪比

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