高速智能图像采集系统的设计

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1、硕士学位论文高速智能图像采集系统的设计DESIGNOFHIGHSPEEDSMARTIMAGEACQUISITIONSYSTEM杨林森哈尔滨工业大学2015年12月国内图书分类号：TN919学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文高速智能图像采集系统的设计硕士研究生:杨林森导师:刘云辉教授申请学位:工学硕士专业:控制科学与工程所在单位:深圳研究生院答辩日期:2015年12月授予学位单位:哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN919U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDESIGNOFH

2、IGHSPEEDSMARTIMAGEACQUISITIONSYSTEMCandidate：YangLinsenSupervisor：Prof.LiuYunhuiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：Dec,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要高速智能图像系统是兼具高速图像采集

3、、智能化的图像处理和高速率的数据传输能力的嵌入式系统设备。随着信息产业的不断发展，智能图像采集系统日益趋向小型化、智能化、网络化和高速化。如何使更具智能化、低成本、多功能的图像设备应用于人们的生产生活已日益成为研究的焦点。本课题结合FPGA嵌入式图像开发技术和USB3.0接口的超高速数据传输技术，从智能化和高速化两个方面出发，尝试设计一款针对特定应用的具有低成本、低功耗和较好性能的高速智能图像系统。在高速性方面，利用Cypress公司EZ-USBFX3USB3.0开发套件，设计针对1080P视频流传输的UVC接口；在智能性方面，以当前较为成熟的人脸肤色检测理论为基础，在FPGA实现视频图

4、像的人脸片上实时检测。课题完成的工作有：首先，在MATLAB平台上验证基于肤色的人脸检测算法的可行性；其次，完成了FPGA端彩条图像的IP核设计和1080P图像传输的USB3.0接口设计，包括设计乒乓缓冲结构，减少高速数据传输出现的延迟；最后，完成肤色算法模型的硬件实现，通过搭载低速摄像头OV7670，在FPGA端硬件实现了基于肤色检测的人脸检测算法，其中包括多个IP核的设计，如CMOS图像采集模块，颜色空间转换模块，形态学滤波模块，人脸检测模块，数据传输控制模块等。最后，实验结果表明，以USB3.0为高速图像传输视频接口和以FPGA作为前端片上图像处理主控芯片的高速智能系统是可行的。论

5、文对以FPGA为主控芯片的嵌入式图像开发和对USB3.0高速图像接口的设计，为以后高帧率智能相机的设计奠定了基础，方便了后续的智能图像系统的开发和产品化应用。关键词：FPGA；USB3.0；高速化；智能化；人脸检测；UVCIAbstractAbstractHighspeedsmartimagesystemisanembeddedsystemwiththecapabilityofhighspeedimageacquisition,intelligentimageprocessingandhighspeeddatatransmission.Withthedevelopmentofelectr

6、onicinformationindustry,theintelligentimageacquisitionsystemisbecomingmoreandmoreminiaturized,intelligent,networkandhigh-speed.Itincreasinglybecomesafocalstudyonmakingamoreintelligent,low-cost,andmulti-functionalimageequipment,whichcanbeappliedtoproductionandliving.Thisdissertationcombinesthetech

7、nologyofembeddedimageprocessingonFPGAsandthesuper-speeddatatransmissionbyUSB3.0.Ahigh-speedintelligentimagesystemforsomespecificapplicationsisdesigned.Ithasabetterperformancewithlowcostandlowpowerconsumption.Thisdisser