一種基于fpga的圖像處理加速系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及圖像處理系統(tǒng)，具體是一種基于FPGA的圖像處理加速系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]圖像處理是信號(hào)與信息處理學(xué)科的一個(gè)部分，也是視頻監(jiān)控領(lǐng)域中最為重要的一部分。隨著技術(shù)的飛速發(fā)展，圖像處理無(wú)論是在算法、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，還是在應(yīng)用上以及普及程度上都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，但應(yīng)用于工業(yè)智能應(yīng)用方面還處于起步階段，仍有大量技術(shù)需要不斷研發(fā)與攻克。智能相機(jī)的圖像加速處理在國(guó)際上也屬空白。隨著智能傳感器概念逐步成熟，智能相機(jī)端加速處理圖像分析的需求會(huì)越來(lái)越高。強(qiáng)大的處理能力與較低的產(chǎn)品價(jià)格是智能傳感器能否大規(guī)模推廣的因素之一。
[0003]目前傳統(tǒng)的圖像處理系統(tǒng)有三種，利用模擬相機(jī)實(shí)現(xiàn)圖像處理；利用IPC和工控機(jī)實(shí)現(xiàn)圖像處理；利用數(shù)字相機(jī)實(shí)現(xiàn)圖像處理。
[0004]這幾種圖像處理方式存在一定缺陷，具體表現(xiàn)如下:
[0005]I)利用模擬相機(jī)實(shí)現(xiàn)圖像處理時(shí)，由于模擬相機(jī)拍攝的圖像本身就不清楚，再經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換，圖像質(zhì)量明顯降低，影響圖像識(shí)別。
[0006]2)利用IPC和工控機(jī)實(shí)現(xiàn)圖像處理時(shí)，隨著圖像大小越來(lái)越大，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)也會(huì)很大；在進(jìn)行多個(gè)識(shí)別算法處理的情況下，處理速度會(huì)變慢；
[0007]3)利用數(shù)字相機(jī)實(shí)現(xiàn)圖像處理時(shí)，在處理一些大型算法或者處理多個(gè)識(shí)別算法時(shí)，處理能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
[0008]4)以上傳統(tǒng)的圖像處理解決方案都采用串行處理方式，因此在處理多個(gè)圖像時(shí)，處理速度慢，延時(shí)越長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是:克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于FPGA的圖像處理加速系統(tǒng)，利用FPGA進(jìn)行并行圖像處理，具有高實(shí)時(shí)性，能夠滿(mǎn)足工業(yè)領(lǐng)域?qū)D像質(zhì)量的高需求。
[0010]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0011]—種基于FPGA的圖像處理加速系統(tǒng)，所述加速系統(tǒng)將圖像的采集、處理與通信功能集成于單一相機(jī)內(nèi)，包括鏡頭、圖像采集單元、圖像處理單元、網(wǎng)絡(luò)通信單元；其中鏡頭與圖像采集單元相連、圖像處理單元與圖像采集單元連接，并與網(wǎng)絡(luò)通信單元相連。
[0012]進(jìn)一步的，所述圖像采集單元包括傳感器和圖像采集卡，所述傳感器選用CCD傳感器或CMOS傳感器之間的一種。
[0013]進(jìn)一步的，所述圖像處理單元，包括高性能FPGA模塊、DSP模塊；所述高性能FPGA模塊與靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器SRAM、雙倍速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器DDR，并與DSP模塊相連。
[0014]更進(jìn)一步的，所述DSP模塊中含有ARM系統(tǒng)。
[0015]進(jìn)一步的，所述網(wǎng)絡(luò)通信單元，支持RS232串口及RJ45網(wǎng)口。
[0016]采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案的有益效果是:本系統(tǒng)將圖像的采集、處理與通信功能集成于單一相機(jī)內(nèi)。FPGA具有很強(qiáng)的靈活性，芯片在集成度、容量和速度方面都達(dá)到了較高水平，能夠完成復(fù)雜的邏輯運(yùn)算。應(yīng)用FPGA的數(shù)據(jù)和邏輯并行的特點(diǎn)，同時(shí)進(jìn)行多個(gè)圖像的識(shí)別處理，能夠達(dá)到檢測(cè)的實(shí)時(shí)性，能夠滿(mǎn)足工業(yè)領(lǐng)域?qū)D像質(zhì)量的高需求。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖中:1為鏡頭，2為圖像采集單元，3為圖像處理單元，4為網(wǎng)絡(luò)通信單元，5為SRAM, 6為DDR，7為高性能FPGA模塊，8為DSP模塊，9為ARM系統(tǒng)
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0020]如圖1所示，一種基于FPGA的圖像處理加速系統(tǒng)，所述加速系統(tǒng)將圖像的采集、處理與通信功能集成于單一相機(jī)內(nèi)，包括鏡頭1、圖像采集單元2、圖像處理單元3、網(wǎng)絡(luò)通信單元4 ;其中鏡頭I與圖像采集單元2相連、圖像處理單元3與圖像采集單元2連接，并與網(wǎng)絡(luò)通信單元4相連。
[0021]優(yōu)選的，所述圖像采集單元2包括傳感器和圖像采集卡，所述傳感器選用CCD傳感器或CMOS傳感器之間的一種。
[0022]優(yōu)選的，所述圖像處理單元3，包括高性能FPGA模塊7、DSP模塊8 ;所述高性能FPGA模塊7與靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器SRAM5、雙倍速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器DDR6，并與DSP模塊8相連。
[0023]優(yōu)選的，所述DSP模塊8中含有ARM系統(tǒng)9。
[0024]優(yōu)選的，所述網(wǎng)絡(luò)通信單元4，支持RS232串口及RJ45網(wǎng)口。
[0025]本實(shí)用新型的一種基于FPGA的圖像處理加速系統(tǒng)的工作原理如下:圖像采集單元3相當(dāng)于CCD/CM0S圖像傳感器和圖像采集卡，由圖像采集單元2采集圖像，圖像傳感器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)圖像處理單元3的放大器完成視頻信號(hào)的放大以匹配驅(qū)動(dòng)能力，再由高性能FPGA模塊7輸出，輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)后由高性能FPGA模塊7完成采樣和圖像預(yù)處理。以高性能FPGA模塊7為中心的驅(qū)動(dòng)和數(shù)字處理系統(tǒng)，具有較強(qiáng)的可編程串/并行流水線(xiàn)處理能力，能夠完成復(fù)雜的邏輯運(yùn)算，應(yīng)用高性能FPGA模塊7的數(shù)據(jù)和邏輯并行的特點(diǎn)，同時(shí)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，即RGB轉(zhuǎn)換，同時(shí)進(jìn)行多個(gè)圖像的識(shí)別處理，能夠達(dá)到檢測(cè)的實(shí)時(shí)性，提供后端可處理的數(shù)字影像數(shù)據(jù)。再輸出至DSP模塊8。DSP模塊8對(duì)得到的數(shù)字影像信號(hào)進(jìn)行一系列處理，如白平衡、亮度調(diào)整、色調(diào)整和修正、銳利化、白點(diǎn)、熱燥點(diǎn)補(bǔ)正、噪聲處理、壓縮等，并對(duì)圖像數(shù)據(jù)流進(jìn)行JPEG壓縮處理。壓縮的目的是減少圖像的數(shù)據(jù)量，從而降低存儲(chǔ)的儲(chǔ)存量，或在一定的存儲(chǔ)容量下存放更多的照片。最終將圖像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)在SRAM5、DDR6中，并由網(wǎng)絡(luò)通信單元4輸出至顯示器。網(wǎng)絡(luò)通信單元4主要完成控制信息、圖像數(shù)據(jù)的通信任務(wù)，支持RS232串口和RJ45網(wǎng)口進(jìn)行通信。
[0026]以上所述，僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于FPGA的圖像處理加速系統(tǒng)，其特征在于:所述加速系統(tǒng)將圖像的采集、處理與通信功能集成于單一相機(jī)內(nèi)，包括鏡頭、圖像采集單元、圖像處理單元、網(wǎng)絡(luò)通信單元；其中鏡頭與圖像采集單元相連、圖像處理單元與圖像采集單元連接，并與網(wǎng)絡(luò)通信單元相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的圖像處理加速系統(tǒng)，其特征在于:所述圖像采集單元包括傳感器和圖像采集卡，所述傳感器選用CXD傳感器或CMOS傳感器之間的一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的圖像處理加速系統(tǒng)，其特征在于:所述圖像處理單元，包括高性能FPGA模塊、DSP模塊；所述高性能FPGA模塊與靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器SRAM、雙倍速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器DDR，并與DSP模塊相連。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于FPGA的圖像處理加速系統(tǒng)，其特征在于:所述DSP模塊中含有ARM系統(tǒng)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的圖像處理加速系統(tǒng)，其特征在于:所述網(wǎng)絡(luò)通信單元，支持RS232串口及RJ45網(wǎng)口。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及圖像處理系統(tǒng)，具體是一種基于FPGA的圖像處理加速系統(tǒng)；所述加速系統(tǒng)將圖像的采集、處理與通信功能集成于單一相機(jī)內(nèi)，包括鏡頭、圖像采集單元、圖像處理單元、網(wǎng)絡(luò)通信單元；其中鏡頭與圖像采集單元相連、圖像處理單元與圖像采集單元連接，并與網(wǎng)絡(luò)通信單元相連。本系統(tǒng)將圖像的采集、處理與通信功能集成于單一相機(jī)內(nèi)。FPGA具有很強(qiáng)的靈活性，芯片在集成度、容量和速度方面都達(dá)到了較高水平，能夠完成復(fù)雜的邏輯運(yùn)算。應(yīng)用FPGA的數(shù)據(jù)和邏輯并行的特點(diǎn)，同時(shí)進(jìn)行多個(gè)圖像的識(shí)別處理，能夠達(dá)到檢測(cè)的實(shí)時(shí)性，能夠滿(mǎn)足工業(yè)領(lǐng)域?qū)D像質(zhì)量的高需求。
【IPC分類(lèi)】H04N5/232
【公開(kāi)號(hào)】CN204761566
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520475697
【發(fā)明人】尤文杰, 辛建平
【申請(qǐng)人】無(wú)錫市同威軟件有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年6月30日