基于dsp和fpga技术的细胞图像采集系统设计

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1、万方数据2008年6月第34卷第6期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsJune2008V01.34No.6基于DSP和FPGA技术的细胞图像采集系统设计樊尚春周游刘长庭王俊峰(北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京100191)(北京解放军总医院呼吸科,北京100853)摘要:细胞学研究领域中需要对大量细胞的生长情况进行长期的在线跟踪、记录和分析,针对细胞图像采集和处理中的数据量大、采样频率高、运算复杂等问题,设计了一种新颖的细胞图像采集系统,讨论了DSP(DigitalSignal

2、Processor)处理系统和FPGA(FieldProgram—mableGateArrays)逻辑控制系统设计中的关键技术问题,以及JPEG图像压缩算法的实现问题.系统主要由视频解码芯片、FPGA以及DSP等组成,具有功能集成、结构简单、编程灵活的特点,能够实现对大量细胞进行长期观测记录的图像采集,以及后期图像数据处理的功能.关键词:图像处理;数字信号处理;现场可编程门阵列中图分类号:TP391.41文献标识码:A文章编号:1001-5965(2008)06-0707-04DesignofcellimageacquisitionsystembasedonDSPandFPGAte

3、chnologyFanShangchunZhouYou(SchoolofInstrumentScienceandOpto-electronicsEngineering,BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Beijing100191,China)LiuChangtingWangJunfeng(TheGeneralHospitalofPLA,Beijing100853,China)Abstract:Itisaproblemtotraceandrecordthegrowthofthelargenumberofcellsmanuall

4、yforalongtime.Aimingatthemassdata,highsamplingfrequency,complexcaculationandotherproblemsincellimagetransmission,anovelmethodofvideoimageacquisitionisdescribed.ThekeyproblemsinthedesignofDSP(digitalsignalprocessors)systemandFPGA(fieldprogrammablegatearrays)logiccontrolsystemandtheimplementatio

5、nofJPEGimagecompressionalgorithmarealsodiscussed.Thesystembasicallyconsistedofen—hancedvideoinputprocessor,FPGA,DSPandothercomponents.Itisfavorableforitsintegratedfunctions,simplestructuresandflexiblecomplier.Itprovidesasolutionfortheimageacquisitionoflongtimetracingandrecordinglagrenumberofce

6、lls,andalsohasthefunctionofafterimageprocessing.Keywords:imageprocessing;digitalsignalprocessing;fieldprogrammablegatearrays现代生命科学的许多研究都是在细胞和分子水平上进行的.其中大量的工作需要以活细胞作为研究对象,对它们进行长期的观察和高精度的定量测量与分析.研究人员长时间在显微镜下观测会产生自适应现象,即会忽视异常现象,造成判断错误⋯.细胞显微图像分析系统的研制解决了这一问题,而其中图像数据的采集速度、图像数据的处理速度以及图像数据的存储容量等都是关键技术

7、,DSP(DigitalSignalProcessor)的特殊结构和性能很好地满足了系统实现的需要,而FPGA(FieldProgrammableGateArrays)的高速性和灵活性也满足了系统实时性和稳定性的需要.本文针对细胞图像采集和处理中的数据量大、采样频率高、运算复杂等问题,设计了一种新颖的细胞图像采集系统,以标准的NTSC/PAL制式的彩色/黑自复合视频信号为输入,以视频解码收稿日期:2007-06.14作者简介:樊尚春(1962一),男,内蒙古包头人,教

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