基于FPGA联合Sobel算法的实时图像边沿检测系统的设计与实现

边沿检测技术作为数字图像处理领域的重要一支,在目标匹配,交通管控,国防安全等多个领域有着广泛的应用,能够精确高效地实现边沿检测对于后续进行更高层次的图像识别以及图像处理有着密切的联系。为了实现实时有效的图像边沿检测提出了基于FPGA结合Sobel算法的实时图像边沿检测系统,硬件使用流水线结合并行处理的解决方案,能够有效提高图像处理的速度;算法设计采用Sobel算法,不但简化了运算同时获得了不错的检测效果。实验结果显示,系统可高效地达成实时图像边沿检测的设计目的,而且提升了图像的处理效率与边沿检测的效果,便于满足后续图像处理的要求。     

月球目标的探测与跟踪技术研究

研究了月球目标探测成像及自动跟踪系统。利用CCD图像传感器、图像处理技术以及图像跟踪算法可以取代对月球的手动跟踪,无需预知月球的运动轨道,在自动跟踪的同时记录月球影像,便于对月球表面数据的记录和处理,并能进行实时图像处理,利于对月球图像的分析,为月球探测跟踪做了一次有益的新方法尝试。     

图像处理技术用于计算液滴体积

液体的液滴体积大小包含了该液体的许多物理、化学特性,提出用图像处理技术测量液滴体积的方法。通过CCD摄像机实时采集液滴生长过程中的轮廓变化情况,通过图像处理系统存储图像并运用Sobel或Laplacian检测算子进行边缘提取,最后根据液滴的轮廓边缘积分计算出液滴的体积。给出了液滴生成过程的CCD图像记录和液滴体积变化曲线。     

基于OpenCL与FPGA异构模式的Sobel算法研究

随着计算机科学技术的迅速发展,嵌入式领域实时图像处理应用越来越广泛,然而传统硬件因为自身架构导致并行化程度不高,针对在视频监控、机器视觉、视频压缩、医疗影像分析等领域需要对图像进行高性能计算的问题,提出一种以OpenCL软件模型和FPGA异构模式的高性能图像处理解决方案,实现了图像显示和OpenCL加速功能,以Sobel边缘检测算法为研究对象,进行了算法并行性分析,并在系统中运用OpenCL加速内核算法,与基本的ARM平台和OpenCL共享内存加速机制相比较,展开性能测试,对加速效果进行了研究。实验数据表明,使用该系统处理不同分辨率的图像,OpenCL加速子系统的处理较基于片上ARM硬核的软件处理,实现相同功能上有100倍左右的性能提升。     

视频图像记录判读系统

光电经纬仪的摄影胶片图像和CCD摄像机的视频图像的数字化处理是兵器试验靶场中始终未能很好解决的问题。主要源于两个问题:一是视频图像的数字化采集和转换;二是数字图像的自动处理。介绍了根据靶场广泛应用的光学图像记录、判读需求而研制的视频图像记录判读系统,并对所采用的视频图像实时存储技术、字符识别技术、目标识别与定位技术等几项主要的关键技术进行了说明,并给出了应用结果。结果表明,图像采集记录灵活方便,速度快,不丢帧;目标图像处理精度高,实时性强,自动处理能力好,使光测数据处理的精度和效率都有了很大的提高。     

基于倒置光学系统的油污染度光电检测研究

油液污染的检测与分析是控制油液污染、了解设备工况、实现设备诊断的重要手段之一。基于图像处理原理,设计了由倒置光学系统、精密机械结构、4轴联动数控和油液传输系统组成的油液污染度光电检测系统,并制作出科研样机。该样机使用倒置光学显微成像系统,借助高精度快速实时自动调焦机构,由CCD快速获取被测油液的数字显微图像,通过图像分析与处理,得到油液污染信息。该系统具有检测精度高、实时性强和性价比高的特点。     

基于光学相关的红外目标检测

光学图像处理技术能以复振幅、并行、高速度和巨量互连来处理信号。利用光学方法的半色调网屏技术实现了红外图像的假彩色编码,提高了红外图像的可识别性;利用光学相关识别技术构造了一种基于4f系统的光学图像实时相关识别系统,以实现对红外图像的实时处理和识别。     

基于双TMS320DM642处理器的实时红外多目标图像处理系统

按照模块化设计理念,提出以TMS320DM642芯片为核心器件的实时红外多目标图像处理系统的设计方案,结合现场可编程门阵列FPGA完成对红外焦平面探测器输出图像数据流的实时采集、处理和输出。采用两级级联方式对多目标图像并行处理,提高图像处理的实时性。实验表明该系统处理一帧320×240分辨率的图像平均需要耗时15 ms,保证了对多目标跟踪的实时性。     

基于NI FlexRIO的图像实时采集及处理系统

为了解决视觉测量中图像的实时采集及处理问题,以NI FlexRIO为基础,采用虚拟仪器技术,利用LabVIEW图形化开发平台,并结合相关技术知识,如乒乓操作、流水线技术等,研制了一套图像实时采集及处理系统。该系统并行地实时地实现了图像的采集、存储及处理,在图像分辨率为1 2801 024、采集速率为500 f/s的情况下,系统工作稳定,图像处理速度小于2 ms,并且处理精度达到了亚像素级。该系统对于实现视觉测量的实时性具有重要意义,并且其良好的性能使其在其他相关领域也具有很高的实用价值。     

基于运动目标尺寸检测的实时图像处理与显示

运动目标尺寸实时检测与显示是运动图像检测和应用视觉研究领域的一个重要课题,而图像处理则是其核心内容;文章针对采集到的图像进行一系列的处理,最终实时显示图像并获得运动目标的尺寸等信息;首先针对采集图像时电子设备的不稳定性和检测模块的不一致性,进行中值滤波和增益校正同时将处理图像实时显示出来;然后对其整体图像进行分割与二值化、角点检测和边缘拟合处理,获得目标的尺寸信息;最后利用VC++将整体处理图像及尺寸信息显示出来,以便于图像理解和模式识别;实验证明,文章提出的算法、软件的设计很好地滤除不相关的目标,保存感兴趣目标,具有良好的实时性、精确性,能够满足当代工业检测设备中的要求。     

基于DSP的实时数字图像处理平台

以TI公司TMS320C6711DSP为核心处理单元,设计了一套实时图像处理系统。该系统可以满足远程监控、电视电话等诸多实时视频/图像处理的需求。从视频采集模块、图像处理模块和视频输出模块对整个系统的构成和设计进行了描述,分析了系统设计时的各个关键技术环节。使用了许多图像算法对系统的性能进行了实验,证明该系统完全可以完成常用算法的实时处理。     

嵌入式数字视频实时采集技术研究

激光通信的视频采集需要嵌入式标准化接口的实时数字采集,采取FPGA+SAA7111A的架构来实现系统的实时化、小型化、标准化和模块化。FPGA作为控制器,经I2C总线对视频解码芯片SAA7111A进行初始化。设计了两个读写互斥的存贮单元,分别用来存贮所采集的奇场和偶场数据,并专门设计了一个用于和图像处理单元通信的标准握手接口;为减小传送数据流量,对采集后的图像进行了提取和预处理。通过反复试验仿真,基于FPGA的整个图像采集方案可行,能够在图像采集处理系统中得以应用。     

飞行试验机载网络数据实时处理技术研究

为实现飞行试验机载网络数据实时处理,对动态数据接口、机载网络数据传输结构和实时数据解析方法进行研究,开发基于VC+ 的实时处理软件系统。根据数据采集系统生成的硬件配置文件建立动态数据接口与硬件进行连接,在此基础上利用网络套接字方法对实时传输的网络数据进行捕获,将捕获的网络数据结合结构参数信息进行解析处理,实现机载网络数据的实时处理。此软件系统已在某项目上进行测试并得到成功应用,实践证明此软件系统能够对机载网络数据形象准确的真实解析,进行数据有效性检查、数据采集与记录等方面的实时处理,同时为系统架构扩展和进行深一层的研究提供了科学保障。     

飞参系统实时监视技术研究

针对飞机研制阶段各系统交联试验时故障定位慢、检查测试手段匮乏的问题,设计了飞参系统的实时监视功能。飞参系统中的机载设备与地面设备通过以太网进行数据交互,实现飞机状态的实时监视。分析了实时监视功能的作用与优势,并从某型飞参系统功能需求出发,阐述了机载设备的硬件配置及软件架构。基于UDP通信协议,提出了一种机载设备与地面设备交互的数据收发策略。该策略通过地面设备控制数据通信周期,机载设备采集的数据按周期发送给地面设备还原显示,实现了飞行数据的一边记录一边监视。实际应用表明,飞参系统的实时监视功能丰富了试验测试手段,提高了各个系统试验效率,实现了对飞机实时状态的监测,为航前快速检测技术的发展奠定了基础,具有很高的工程实用价值。     

射线实时成像检测中图像增强方法的研究

以射线实时成像检测系统为研究对像,根据射线实时成像的特点,对其图像预处理部分进行了较为详细的研究,结合射线衰减的特点,提出了使图像灰度与工件厚度变化成线性关系的处理方法;为进一步进行特征提取的需要,设计了模糊变换法,使图像得到有效增强。为提高处理速度,设计了快速变换法。并对以上方法均进行了详细分析并给出了处理结果。实际应用表明,以上方法对射线实时成像图像的处理具有很好的效果。     

基于FPGA的图像预处理滤波算法

论述了现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)在实时数字图像处理中的应用,同时给出了滤波算法的基本原理、系统的组成框图、VHDL程序的流程图等,图像处理的速度能满足实时性的要求。     

基于FPGA的实时中值滤波器设计

在图像生成和采集过程中引入的各种噪声会使图像质量变差。为了实现对图像的实时预处理，首先介绍中值滤波器的基本原理和算法，然后在现场可编程门阵列（FPGA）上根据中值滤波的根基数算法，采用流水技术设计一种快速实时中值滤波器，给出按行输出的图像处理过程中存储前2行图像数据的方法。仿真结果表明：该中值滤波器可实时完成CCD输出图像的预处理，达到了抑制噪声及保持图像细节的目的。     

采用TMS320C6203的运动点目标检测系统设计

为了实现大视场运动点目标的实时检测和识别,设计了一种基于TMS320C6203为核心处理器件,FPGA为辅助控制处理器的硬件处理系统.在对点目标检测识别算法仿真实验分析的基础上,开发了实时运动点目标检测处理的软件系统.实验测试结果表明,该系统能够对信噪比不小于3 dB,帧频为10 fps的1024×1024运动点目标图像序列进行实时检测和识别,准确检测概率达到96%,满足实际工程要求.     

基于黑体标定的红外图像非均匀性校正系统设计

为提高某中波红外探测器的图像质量,设计了基于FPGA的红外图像实时处理系统,系统能够完成实时的非均匀性校正与盲元补偿处理。介绍了目前常用的非均匀性校正、盲元识别和补偿算法,并结合实际工程需求采用多点法进行非均匀性校正以及8点平均法进行盲元补偿。在仿真实验成功的基础上,基于FPGA平台构建了硬件平台。系统可以实现系数自定义更新,可以手动或自动完成非均匀性较正系数计算,以及实现盲元列表的自动更新操作。利用某国产中波红外探测器对处理系统进行了测试试验,实验结果表明:校正后图像非均匀性0.3%,盲元率0.001%。系统工作稳定、可靠,图像处理满足实时性和精度要求。