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