基于可重构计算的智能相机关键技术的研究

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1、工程硕士学位论文基于可重构计算的智能相机关键技术的研究作者姓名陈剑东工程领域机械工程校内指导教师叶峰副教授校外指导教师周锋华高级工程师所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2016年1月AstudyofkeytechnologiesofsmartcamerabasedonreconfigurablecomputingADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ChenJiandongSupervisor：Vice.Prof.YeFengSouthChinaUniver

2、sityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TP391学校代号：10561学号：201321002555华南理工大学硕士学位论文基于可重构计算的智能相机关键技术的研究作者姓名：陈剑东指导教师姓名、职称：叶峰副教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：机械工程论文形式：□产品研发□工程设计□应用研究□工程/项目管理□调研报告研究方向：数字化控制与智能制造论文提交日期：2016年1月6日论文答辩日期：2016年3月3日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：石永华（教授）委员：代

3、大山（高级工程师）吴开源（副研究员）曾敏（副教授）叶峰（副教授）华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学

4、校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，在年解密后适用本授权书。□不保密,同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期

5、：指导教师签名：日期：作者联系电话：电子邮箱：联系地址(含邮编)：摘要智能相机是当前机器视觉领域的研究热点之一，智能相机集图像采集、处理、传输功能于一体，具有模块化、小型化、分布式、简单易用等优点，在先进制造的目标识别与定位、尺寸测量、缺陷检测等方面的应用日益广泛。论文重点研究了基于可重构计算的智能相机系统，探讨了可重构图像处理流水线架构及FPGA实现、异构计算平台的协同设计、图像处理IP核设计、图像采集前端电路设计等关键技术。主要工作包括：针对基于ZYNQ平台的智能相机，提出了可重构流式图像处理架构，设计了与图像采集模块连接

6、的可重构图像预处理流水线，通过FPGA内部逻辑电路的重新配置实现了可重构计算。针对像素点操作、滤波、边缘检测、形态学处理等代表性图像处理算法设计了算法IP核并初步形成了图像处理IP库。对图像预处理流水线进行了测试，重构时间约为2毫秒，并且与ARM、PC平台的算法时间开销进行了对比，结果表明预处理流水线技术能够明显提高图像处理速度。针对智能相机中图像特征检测与匹配的计算开销大的特点，根据算法的具体特性对计算任务进行拆分，以硬件加速器配合ARM处理器协同处理图像处理任务，实现了ARM-FPGA异构计算平台的协同设计及可重构计算。并

7、进行了时间测试，重构时间为毫秒级。在深入分析CCD复杂驱动时序基础上，设计开发了CCD驱动及接口电路，生成同步时序驱动CCD工作，设计了图像采集前端的控制IP核，实现了200万像素CCD图像传感器的接口与控制，图像采集效果良好。实验结果表明，采用可重构计算的图像处理架构能够明显提高图像处理速度，图像采集与处理系统满足智能相机的实时性的要求。关键字：可重构计算；智能相机；图像处理；图像采集IAbstractSmartCameraisoneoftheresearchhotspotsinmachinevision.Ithascapa

8、bilitiesofimageacquisition,processing,transmission,andadvantagesofmodularization,miniaturization,distributedstructure,easetouse,etc.Ithasi